基于多面函数法的渭河盆地现今地壳构造形变特征分析

渭河盆地频发的地质灾害与其活跃的现今地壳构造活动密切相关.本文利用渭河盆地2001—2010年高精度GPS监测资料,采用多面函数法在球坐标系下建立了区域地壳速度与应变场模型,并探讨了平面与球面距离在多面函数模型构建中的最优化问题.结果表明:(1)利用多面函数法建立渭河盆地速度场时,随着区域结点数的增大,球面距离拟合精度较平面距离提升更大;(2)盆地内剪应变高梯度带主要位于三原—泾阳—咸阳、宝鸡—岐山一带,同时上述区域也是面膨胀与面压缩的显著过渡带,且为地震活动的多发区域;(3)盆地内最大、最小主应变轴优势方向与中强震震源机制解获得的P、T轴分布方位具有较好的一致性.研究结果进一步在大范围尺度内获得了渭河盆地现今地壳形变趋势性变化特征,为掌握该区域地壳运动及地质灾害深部驱动机制提供了一定的参考.     

2.4米主镜反射膜膜厚均匀性的优化设计

膜厚均匀性是制备高性能光学薄膜的一项重要指标。为进一步提高2.4 m主镜反射膜膜厚均匀性,针对大口径望远镜镀膜设计了膜厚均匀性优化方案。基于真空热蒸发遵循的余弦分布律,结合ZZ3200型真空镀膜机的几何结构和望远镜镀膜的实际需求,编写膜厚计算程序,模拟膜厚理论分布情况,给出膜厚优化设计方法和优化结果。方法一：在蒸发源内侧合适的位置加入修正挡板,结果表明,挡板的曲率半径安装误差在3 mm以内,膜厚均匀性峰谷(Peak to Valley, PV)值由不加挡板时的15%下降到4%,该方法具有一定的普适性,但是挡板安装位置要精确控制;方法二：结合反射主镜中间的圆孔结构,设计双圈蒸发源,结果表明,当内外圈蒸发源的中心距分别为10 cm和130 cm,且满足外圈蒸发源的数量为内圈的12倍时,膜厚均匀性峰谷值为1.85%。该方法是针对中心具有圆孔镜面设计的,适用于大多数反射式天文望远镜镀膜。     

顾及抗差性的GNSS多尺度地壳运动场构建方法

精准提取应变率场是利用GNSS(Global Navigation Satellite System)观测资料开展区域地震危险性分析工作的重要环节, 而其中的关键点是构建精确的地壳运动场模型.本文提出一种顾及抗差性的多尺度地壳运动场构建方法, 在多尺度球面小波方法的基础上, 考虑到测站观测数据质量不优或观测环境不好等因素产生的局部非构造变形对提取地壳形变场的影响.通过在实际观测资料中加入粗差的模拟分析验证本方法具有好的抗差性.通过对观测数据高精度统一解算, 获取川滇地区最新的震间GNSS速度场, 抗差迭代算法从中检测出20%的降权站点和2%的除权站点, 而这些测站的观测标墩均建设在土层上, 且数据解算的误差较大, 表明存在明显的局部非构造变形, 如果在解算应变率场时与其他测站作等权处理或基于解算的形式误差确定权重, 必然会在解算的应变率场产生显著粗差, 进而影响到地震趋势判定或危险性分析等重要工作.

     

利用重力异常数据构建重力梯度场的方法比较

为实现大范围、高精度基准重力梯度数据库的构建,考虑到重力梯度场对地形质量的敏感效应,一般利用恒密度数字高程模型来求取重力梯度值,从而忽略了地形密度变化以及水准面以下密度异常对重力梯度的影响。根据重力位理论中求解边值问题的数值应用方法,直接利用重力异常数据求取重力梯度场,弥补了密度变化和密度异常在重力梯度上的反映。根据模型算例和实测重力异常数据求取了剖面重力梯度值,结果表明,限于重力数据空间分辨率的影响,利用重力异常数据可恢复中长波段重力梯度场。该方法与地形数据求取重力梯度和卫星重力梯度测量等方法技术相结合,对重力梯度数据库的建设具有实际应用价值。     

球面Delaunay三角网的透视投影算法

为解决球面Delaunay构网中的拼接问题,顾及球面数据的位置特点,提出了利用透视投影模型将球面构网整体平面化的算法,其核心是置投影中心于球面,通过球面位置(x、y与z坐标)共同约束,进而构成球面与投影平面位置间的一一映射。实验结果表明,此算法具有有效性及通用性,其时间复杂度取决于所采用的平面Delaunay三角网构建算法。     

南海夏季风爆发的动力过程研究

利用1958—1997年的NCEP/NCAR再分析资料,以南海季风爆发日为临界日期,计算了40年合成的季风爆发前月平均带状基流;在该基流上,计算了球面正压涡度方程中Rossby波的稳定性;并用谱函数展开法定义和计算了发展型波包的演变。结果显示：南海夏季风爆发前气候平均场上有球面Rossby波的正压不稳定,该不稳定主要由南半球的西风急流所激发,且不稳定扰动的最大振幅均出现在南半球西风急流以南。球面Rossby波发展型波包的最大振幅随时间会由两个半球的中高纬度向低纬扩展,虽然不能越过赤道,却激发了热带地区的积云对流,积云对流的爆发并向季风区传播,加速了大气环流的调整,其结果造成了南海夏季风的爆发。可见,南海夏季风的爆发虽是局地现象,但其爆发原因却是全球性的。     

基于菱形块的全球离散格网欧拉数计算

对全球离散格网的研究已成为目前国际GIS界的研究热点,其中欧拉数是讨论球面栅格区域局部拓扑不变量的重要参数,也是描述和推断球面栅格拓扑关系首先要解决的问题。本文以菱形块作为全球离散格网的数据组织单元,在利用线性四叉树Morton编码作为地址码对菱形块进行邻近搜索的基础上,在对菱形块进行剖分的同时,对其子菱形块进行行列号的剖分,然后利用菱形块行列号进行邻近搜索,最后利用邻近搜索的结果计算出全球离散格网的栅格区域进行欧拉数。最后,本文在C++和DirecX环境下验证了该算法的有效性和正确性。     

基于二十面体剖分格网的球面实体表达与Voronoi图生成

在分析当前球面空间数据结构的基础上,讨论了利用Snyder等积投影在二十面体上建立球面空间基础剖分方式的思路,然后在初始投影面上采用六边形格网进行层次细分,获得多分辨率的全球铺盖。提出了基于六边形格网的三叶节点管理与瓦片编码的基本思路,确立了球面不同实体的六边形格网表达模式。在此基础上,提出了基于球面六边形铺盖的Voronoi图生成算法,实验验证了算法的正确性与效率。     

施洞口断裂带对金钟山断陷盆地沉积建造的制约研究

施洞口断裂位于贵州东部,曾作为贵州大地构造的分界,但马号段构造样式历有争议,为了探讨施秉县金钟山非典型丹霞地貌成因,即金钟山白垩纪断陷盆地及其"红层"非典型丹霞山体地貌形成的控制因素,对施洞口断裂带马号段、台盘段和舟溪段等多个重要剖面进行调查研究,结合区域地质资料,否定"巴团飞来峰构造",认同1∶20万镇远幅区域地质图划定的构造透镜体形式,同时查明了金钟山白垩系南东边界的沉积关系其实是断层接触,构成施洞口断裂马号地区较大规模构造透镜体的南东边界,使施洞口断裂在整体的平剖结构展布上呈现分支联合的构造透镜状普遍规律特征,另外认为马号—金钟山公路沿线寒武系白云岩为不整合沉积覆盖于青白口系之上,而东侧一带的青白口系又以逆冲断层"推覆"于寒武系白云岩之上,从而成为导致施洞口断裂带在马号段构造特征较为复杂的主要原因,据此本文对施洞口断裂构造特征进行了再次调查梳理,具有较重要的基础地质科学意义,并从地质演化角度解释了施秉金钟山白垩纪断陷盆地及其"红层"非典型丹霞地貌山体的形成,可为金钟山的旅游开发提供地学科普参考依据。     

双层球面网壳动力失效分析及地震损失评估

双层球面网壳结构是一种缺陷敏感型结构,影响结构动力失效的初始缺陷主要有杆件的初弯曲、杆件的残余应力和结构节点的初始安装偏差3种。本文首先利用有限元软件ANSYS的二次开发功能开发了可以考虑初始弯曲和残余应力的杆单元,接着利用动力增量法(IDA)系统地研究了这3种缺陷对结构动力失效的影响,最后总结提出了考虑缺陷的双层球面网壳结构的抗震损失评估方法。