基于改进LM-GN算法的磁性目标定位方法研究

利用三轴磁传感器阵列对水下磁性目标进行定位是典型的非线性最小二乘优化问题,传统高斯– 牛顿（GN）法和列文伯格–马夸尔特（LM）算法在求解该问题时具有初值敏感性问题。通过引入信赖域搜索技术,对 LM 算法进行改进,并基于改进的 LM 算法实现磁性目标定位,又通过设置判断阈值来评估迭代点与最优解的距离,提出一种结合改进 LM 算法和高斯–牛顿法特点的改进 LM-GN 算法,既降低了算法对初始值的依赖性,又提高了运行效率。仿真实验结果表明：该方法可以克服现有方法中受初始值影响较大的问题,对目标特征参数的估计更精确,且收敛速度快,具有一定的实际应用价值。     

基于逐减随机震源采样法的频率域二维黏滞声波方程全波形反演

全波形反演方法利用叠前地震波场的运动学和动力学信息重建地下速度结构,具有揭示复杂地质背景下构造与岩性细节信息的潜力。然而,巨大的计算量是阻碍其发展的一个瓶颈问题。为此,研究者们提出了震源编码技术来减少计算量,但是此方法在模型更新过程中会引进随机串扰噪声,降低反演结果准确性。所以,在保证计算精度的情况下,本文提出了采用逐减随机震源采样的方法来高效计算全波形反演问题。笔者将此方法应用于频率域二维黏滞声波波动方程全波形反演,开始了在频率域进行随机震源采样类方法的研究,计算过程中共使用了依次增大的8个频率段;并应用Overthrust模型来验证此类随机震源采样法的正确性。实验结果表明：基于逐减随机震源采样法的反演结果与实际Overthrust模型的拟合误差为0.065 65,而应用基于全部震源的全波形反演方法得到的反演结果与实际Overthrust模型的拟合误差为0.064 64,两者差别不大;但计算用时由740 min减少到291.2 min,即计算效率提高了2.54倍。为了更好地确定方法的有效性,将其应用于Marmousi模型进行试算。模型试算结果表明：基于逐减随机震源和基于全部震源得到的反演结果与实际Marmousi模型的拟合误差分别为0.080 12和0.078 97,相差不大;但计算用时由1 218.9 min减少到274.4 min,计算效率提高了4.44倍。综上,在保证反演精度的情况下,基于逐减随机震源采样法的频率域全波形反演方法大大减少了计算量,具有不可替代的计算优势,并且没有引进随机串扰噪声。     

频率域全波形反演方法研究进展

全波形反演是一种利用地震波传播的动力学特征来获取地下介质物性参数的反演方法,可为揭示地下精细结构提供重要依据。本文以弹性波方程作为数学模型来模拟地震波传播规律并进行相应的反演方法研究。为提高计算效率与反演结果的准确性,可将近似解析离散化（NAD）算子用于频率域弹性波方程的正演模拟。本文在频率域NAD离散的基础上推导阻抗矩阵的稀疏分块结构与反演目标函数对模型参数的梯度计算公式,由此建立基于NAD算子的频率域弹性波全波形反演方法。为验证该方法的有效性,文中通过数值实验对多种典型介质模型进行反演计算,均得到了理想的反演结果。

     

WRF-Hydro模型与新安江模型在陈河流域的应用对比

本文利用全球陆面数据同化系统与降雨观测数据,以陕西半湿润区陈河流域为研究对象,驱动WRF-Hydro模型,研究该模型的表现和适用性,并在结构、参数、输入输出和模拟结果方面与新安江模型对比.考虑到次表面层与实际包气带的区别,引入土层厚度乘子ZSOILFAC对前者进行等比缩放,发现其与新安江模型反推包气带的厚度有较好的一致性.研究表明:在陈河流域中WRF-Hydro计算步长须在建议值的基础上缩小; WRF-Hydro模型善于模拟洪水细节,新安江模型表现好且稳定;前者的径流深和洪峰合格率平于或略低于后者;在两个指标均合格的洪水中,前者平均均方根误差比后者小21.5%,但对于其他洪水,前者平均均方根误差比后者大56.2%; WRF-Hydro在洪水起涨时刻模拟较好,表现出其在中小流域应用的潜力.     

基于车载激光点云的高精地图矢量化成图

针对车载激光点云中对各特征物提取结果后矢量化成图时的自动化问题,本文基于双方向积分法实现了边缘检测及矢量化成图,旨在保证特征物基本特征的同时,也保证点云的绝对精度。将输入的特征点云进行离群点过滤,以保证外包框算法特征点云的准确度;将三维点云按照外包框算法投影至最优平面,为后续沿各方向积分提供输入;利用八邻域KD-tree算法求出样本特征点云的均值邻域半径,依据邻域半径对各方向积分提供积分域中的微分元;根据提供的微分元沿各方向进行积分,在该积分元内找到距平面最值的最优解;按照积分结果构建点云索引,并根据点云特征构建模型,最终得到高精地图的矢量化点云。试验证明了该方法在处理实际问题时的可行性。     

基于f-x域时频非凸正则化低秩矩阵近似的共偏移距道集去噪方法

随机噪声压制是地震数据处理的关键环节,而时频稀疏低秩近似算法逐道处理地震数据过程中无法利用信号的道间相干性。为此,将时频稀疏低秩近似与f-x域去噪结合,提出一种f-x域时频非凸正则化低秩矩阵近似算法。该算法对f-x域中每一单频分量作时频分解后,再对时频系数矩阵作低秩矩阵近似计算,能够利用信号和噪声的时频谱差异实现非平稳信号去噪处理。与共炮点道集和共中心点道集相比,共偏移距道集具有平缓甚至接近水平的同相轴结构,基本满足f-x域去噪的线性同相轴假设前提,建议将所提算法应用于共偏移距道集去噪处理。通过数值模拟和实际地震数据试算,证明本文方法能够有效压制随机噪声,同时保持有效信号不被损害。     

东南亚构造分区

东南亚位于多板块碰撞交汇区,形成过程极其复杂。由于地理和历史的原因,东南亚地区整体研究程度较低,目前仍存在一些尚未解决的科学问题。其中厘清东南亚块体的组成,块体的边界、属性与来源是开展东南亚地学研究的关键。考虑到成因上的密切联系,中国华南、华北、青藏高原以及澳大利亚和印度洋板块向北的俯冲带都可以纳入到东南亚构造区域中,形成一个广义的东南亚构造区;根据地层对比、缝合带追踪、年龄分布和地震特征等,将东南亚划分为东南亚特提斯构造域、东南亚山弧构造域、东南亚挤出逃逸构造域、东南亚巽他古陆构造域、东南亚东部边缘海构造域和东南亚菲律宾弧构造域。其中特提斯块体从冈瓦纳大陆的裂离及拼贴方式、古南海的存在与消亡、新南海的成因机制、菲律宾岛弧活动带和新几内亚岛弧带的属性以及与古南海的关系是今后东南亚地球科学研究中值得关注的科学问题。     

济南岩溶泉域地下水水质监测

基于GIS手段,利用欧洲方法编制的济南泉域岩溶含水层易污性评价图显示,济南泉域岩溶含水层总体易污性强,地下水容易受到污染。结合泉域污染源调查结果以及地下水补给、径流、排泄系统与水质监测网的现状,设计了51个监测点组成的地下水水质监测网,其中地表水监测点6个,第四系孔隙水监测点8个,变质岩裂隙水监测点1个,泉水监测点4个,岩溶水水源地监测点6个,岩溶地下水监测点26个,并对其监测频率及监测内容进行了分析。     

浅层次脆性变形域中煤层韧性剪切带微观分析

在研究煤层层间剪切与韧性流变的基础上提出浅层次脆性变形域中的煤层韧性剪切带. 煤层韧性剪切带的宏、微观特征不仅有煤层揉流褶皱、煤层糜棱岩带、煤层韧性面理构造等, 而且微观特征还表现为不同的光性组构与煤镜质组各向异性、煤化学结构的变化和有机地球化学成分的改变等. 分析了煤层韧性剪切带的形成机制, 并探讨了其应变环境: 在地壳浅层次脆性变形域中, 煤层受力后容易变形, 煤层不仅产生脆性变形, 而且也产生韧性剪切变形. 在简单剪切应力作用下煤层及其围岩间发生层间滑动或煤层发生韧性流动. 因此, 地壳浅层(< 5 km)能形成众多的煤层韧性剪切带.     

大汶河流域水资源可持续利用对策

本文分析了大汶河流域水资源的特点、开发利用现状及存在的问题，提出大汶河流域水资源可持续利用的对策。