海洋科学的前沿-“数字海洋”

本文所提出的“数字海洋”,系基于当前世界各国极为关注的“数字地球”发展前景 ,其事关我国海洋科学进入21世纪信息时代所面临的挑战和机遇。对此,从“数字地球”概念及其所涉及的新理论和高新技术 ,到中国“数字地球”中的“数字海洋”有待顺应发展,作了概述。同时 ,重点就“数字海洋”技术与目标和建设的设想等作了探讨。     

Predicting TBM penetration rate in hard rock condition: A comparative study among six XGB-based metaheuristic techniques

A reliable and accurate prediction of the tunnel boring machine(TBM) performance can assist in minimizing the relevant risks of high capital costs and in scheduling tunneling projects.This research aims to develop six hybrid models of extreme gradient boosting(XGB) which are optimized by gray wolf optimization(GWO), particle swarm optimization(PSO), social spider optimization(SSO), sine cosine algorithm(SCA), multi verse optimization(MVO) and moth flame optimization(MFO), for estimation of the TBM penetration rate(PR).To do this, a comprehensive database with 1286 data samples was established where seven parameters including the rock quality designation, the rock mass rating, Brazilian tensile strength(BTS), rock mass weathering, the uniaxial compressive strength(UCS), revolution per minute and trust force per cutter(TFC), were set as inputs and TBM PR was selected as model output.Together with the mentioned six hybrid models, four single models i.e., artificial neural network, random forest regression, XGB and support vector regression were also built to estimate TBM PR for comparison purposes.These models were designed conducting several parametric studies on their most important parameters and then, their performance capacities were assessed through the use of root mean square error, coefficient of determination, mean absolute percentage error, and a10-index.Results of this study confirmed that the best predictive model of PR goes to the PSO-XGB technique with system error of(0.1453, and 0.1325), R~2 of(0.951, and 0.951), mean absolute percentage error(4.0689, and 3.8115), and a10-index of(0.9348, and 0.9496) in training and testing phases, respectively.The developed hybrid PSO-XGB can be introduced as an accurate, powerful and applicable technique in the field of TBM performance prediction.By conducting sensitivity analysis, it was found that UCS, BTS and TFC have the deepest impacts on the TBM PR.     

Measuring positive public transit accessibility using big transit data

Most of the current existing accessibility measures quantify the potential of reaching desirable opportunities across space and time. Nevertheless, these potent...     

An internal-external optimized convolutional neural network for arbitrary orientated object detection from optical remote sensing images

Due to the bird's eye view of remote sensing sensors, the orientational information of an object is a key factor that has to be considered in object detection. ...     

鄂尔多斯盆地低信噪比复杂地区检波器组合方法分析

在鄂尔多斯盆地西北部,低信噪比复杂地区存在严重的随机干扰,这导致该区地震资料信噪比很低。在不提高覆盖次数情况下,针对该区造成地震资料信噪比低的严重随机干扰问题,开展检波器组合压制随机干扰的方法研究。研究了随机干扰对动静校正量准确求取的影响,检波器组合对干扰波的压制作用,组内高差和组合基距对地震采集资料高频的影响,对比分析检波器组内距对随机干扰的衰减效果。研究结果表明：在盆地低信噪比复杂地区,野外检波器组合重点压制严重的随机干扰波,提高地震资料信噪比;小于1 m的检波器组内高差对该区地震采集资料110 Hz以下高频成分影响有限,小于13 m组合基距对中、深目的层地震资料70 Hz以内频率影响有限;理论计算和试验资料综合确定的随机干扰半径为1.7~2.0 m,大于随机干扰半径的检波器组合内距能有效压制随机干扰波,其中组内距3 m比较稳定;以上参数确定的检波器组合接收方法压制随机干扰波后,所得到的地震单炮记录相比单点接收、高覆盖次数压制随机干扰波所得到的资料在70 Hz有限频带内更能提高信噪比、频率,而且成本相对低。该结果在鄂尔多斯盆地低信噪比复杂地区地震勘探野外采集中具有指导作用。     

湖北永兴洞降水对2015年厄尔尼诺的响应

通过对湖北永兴洞为期3年（2013年6月至2016年7月）的地表降水δ¹⁸O观测,发现该地点降水δ¹⁸O在2015夏季显著偏正。利用HYSPLIT后向轨迹方法对永兴洞降水水汽来源进行分析,结果表明在厄尔尼诺事件的影响下2015年夏季来自远源印度洋的水汽显著减少,而近源太平洋水汽相对增多,即降水δ¹⁸O因"环流效应"而偏正。本研究提供的观测证据表明永兴洞石笋δ¹⁸O记录在重建ENSO主导下的亚洲季风大气环流方面具有重要潜力。

     

硫化物风化产酸对流域岩石风化和碳循环的影响——以黄河支流三川河流域为例

硫化物风化产酸可加速岩溶作用但抑制大气二氧化碳参与流域碳循环,其复杂的地球化学机制和过程待阐明。本文以黄河二级支流三川河流域为例,通过采集20个三川河及其支流地表水点样和30个柳林泉地下水点样,经实验测试获得了流域比较系统的水化学资料和δ¹³C、δ³⁴ S数据,运用碳、硫同位素分析与水化学平衡计量方法,量化了流域硫化物风化产酸对岩石风化作用的贡献以及对碳循环的影响。计算结果表明：煤系地层硫化物和矿床硫化物的氧化及大气酸沉降所形成的硫酸明显促进了流域碳酸盐岩的溶蚀,对碳酸盐岩溶蚀的贡献约占64.59%;柳林泉水石膏溶解来源的SO₄^2-占69%,河水中石膏溶解来源的SO₄^2-占30%,但这些部分SO₄^2-没有参与溶蚀作用,应当扣除;三川河流域平均岩石风化速率为10.02 mm/ka,其中碳酸盐岩、硅酸盐岩的风化速率分别为9.14 mm/ka和0.88 mm/ka,低于国内外很多流域;由于硫酸抵消了碳酸盐岩石风化作用对大气二氧化碳的吸收,流域岩石风化消耗大气/土壤CO₂通量为116.58 mmol/（km² ·a）,不足珠江流域的1/5,且硅酸盐岩风化的贡献占63.3%。

     

豫西汝阳群、洛峪群碎屑锆石年代学特征及其地质意义

华北克拉通南缘"豫陕裂陷槽"发育大量中—新元古代地层,其中汝阳群和洛峪群分布于渑池—确山地层小区,其形成时代一直存有争议.本文针对汝阳群和洛峪群沉积岩进行了系统的碎屑锆石年代学研究工作,结合地层发育和岩石组合分析,为建立华北克拉通南缘中—新元古代地层框架提供依据.根据云梦山组下部碎屑锆石中获得年轻锆石年龄平均值1723...     

汾渭盆地古近系—新近系沉积特征

汾渭盆地位于鄂尔多斯地块与秦岭造山带的衔接部位,地理位置十分特殊。作为一个新生代断陷盆地,在周缘及内部一系列断裂带控制下,具有边断、边陷、边沉积的特征,新生代地层厚度逾几千米。本文根据大量野外露头及相关钻井资料,综合岩石学、沉积构造、古生物化石、测井及区域地质资料,系统研究了汾渭盆地古近系—新近系各时期的沉积相特征。结果表明,新生代汾渭盆地发育冲积扇、河流、三角洲、湖泊及风成沉积5种沉积类型。盆地边缘及山前主要发育冲积扇沉积,向盆地中心逐渐过渡为河流、三角洲及湖泊沉积,风成堆积集中分布于盆地边缘。各次级盆地沉积演化具有差异性,除三门峡地区外,汾渭盆地主体自晚始新世开始沉积并持续至渐新世早期;渐新世晚期在经历隆升剥蚀作用后,中新世再次沉降,沉积范围逐渐扩大;至晚中新世,渭河盆地的西安凹陷、固市凹陷两大沉积区以及三门峡—芮城、运城—永济一线均为湖相分布区。上新世湖盆沉积范围达到最大,湖泊广泛分布,盆地边部则大量发育风成沉积。     

古地貌演化对洛阳盆地新石器中晚期至夏商时期水稻种植的影响

水稻是起源于中国南方长江流域的重要农作物,新石器中期以后传播到北方地区。由于北方较于南方相对干旱,因此对水分条件需求较高的水稻在北方地区的种植往往表现为更强烈的地域选择性。本文选取中原地区地形特征较为复杂的洛阳盆地开展了流域调查和浮选工作,结合前人在本区做的炭化植物遗存研究成果,分析了新石器中晚期至夏商时期洛阳盆地不同地貌部位水稻（Oryza sativa）遗存的分布特征,再根据本区平原区和黄土台塬沟谷区全新世地貌演化的不同特点,探讨了古地貌演化对洛阳盆地史前水稻种植的影响。研究表明,裴李岗文化时期暂未发现水稻遗迹,平原区湖沼遍布,不适宜人类居住,古人可能更倾向于居住在黄土台塬沟谷区的稳定阶地面上;仰韶文化晚期古稻主要分布在黄土台塬沟谷区,与当时沟谷区河流夹积形成的富含粘土的湿润冲积平原有关,而此时平原区距今7000~4000年为稳定干燥的T₁阶地面,更适合发展粟（Setaria italica）作农业;龙山时期没有在沟谷区发现水稻遗存,可能与距今4000年前后沟谷区河流下切侵蚀导致的泛滥平原减少有关,而龙山晚期在伊洛河平原区的遗址发现了古稻遗存,推测与龙山晚期降水增多和洪水频发,出现较多水洼低地有关;二里头时期,古稻在平原区和黄土台塬区都有分布且遗址数量较多,可能与距今4000~3800年龙山晚期古洪水事件后,洪水退去遗留的低洼地有关;二里头和二里岗时期,盆地内古稻遗址普遍增多,平原区古稻遗址可能占更大比重,推测可能与古地貌特征、人类文化自身发展,以及农田管理技术的进步等均有关系。