基于剖面声呐的海底微地貌观测研究*

海底地貌是海水覆盖下的固体地球表面形态的总称。海底地貌巨变往往与海底地质灾害息息相关,会对海底管线和海上平台等海洋工程设施造成危害,因而对海底地貌进行原位观测具有重要意义。本研究基于前人研究成果和团队常年自主研发仪器经验,研制出了剖面声呐海底微地貌原位观测系统,详细介绍了观测系统的组成、功能、工作原理和工作模式,并提出了观测数据的处理分析方法;然后,使用观测系统进行了标志物检验实验,通过将观测系统测量数据与其他设备测量数据相对比,验证了观测系统的可行性和数据准确性;最后,使用观测系统在舟山海域朱家尖滑坡区进行原位观测,进一步验证了观测系统的可行性。观测结果进一步表明剖面声呐观测系统可以用于海底微地貌的观测研究。     

深海海底边界层原位观测系统研发与应用

为进一步研究南海北部陆坡海洋动力过程对深海海底边界层的影响,研发了“深海海底边界层原位观测系统(In-situ Observation System for Bottom Boundary Layer in Abyssal Sea)”,ABBLOS。观测系统主体为坐底式深海运载平台,最大工作水深可达6 700 m(实际工作水深取决于搭载设备的耐压水深),是研究深海海底边界层问题的重要技术创新。观测平台由上下两部分框架结构组成,上部框架用于搭载和回收观测设备,下部支撑架为配重,并且用于提供距离海底1 m的观测空间;同时创新性地设计了“卡槽定位-螺栓紧固”的连接方式连接上下两部分,连接方式简单可靠,保证了平台回收成功率。ABBLOS集成了75 k-ADCP、高频ADCP、ADV、高精度压力计、海底摄像机等设备,以及甲烷、温盐深、浊度、溶解氧、氧化还原电位等传感器,首次实现了内波、中尺度涡等海洋动力过程与海底边界层物理化学参数的动态变化同步观测,特别是可以观测距离海底1 m高度范围的水体流速剖面,并且达到7 mm一层的垂向空间分辨率。研制完成后,2020年在南海北部陆坡神狐海域655 m和1 405 m水深处分别成功布放并回收,观测时间共计34天,采集到观测站位上覆海水的流速剖面结构,捕捉到了平均周期为1天1次的内波作用过程,以及海底边界层的多种物理化学参数。初步分析655 m水深处的观测数据后,发现深海海底边界层的温度、压力、溶解氧、密度和盐度等参数受控于海洋潮汐过程,尤其是温度和压力的变化基本与潮汐周期同步。海底边界层氧化环境较为稳定,甲烷浓度由高变低,但是基本在海洋溶解甲烷平均浓度范围内。与潮汐相比,内孤立波对深海海底边界层水体的影响程度较小,但是明显可以引起沉积物的再悬浮,引起的海底边界层的海水浊度从背景值的0.01 NTU增大到48 NTU,海底摄像机也记录到了内孤立波期间深海底层海水突然变浑浊的过程,说明南海内孤立波可以影响海底沉积物的输运。     

青藏高原南部及邻区深部碳释放规模与成因

不同构造背景下的深部碳释放通量与机制研究对于深刻理解长时间尺度的气候变化具有重要意义,以往的相关研究多集中在洋中脊、大洋俯冲带和大陆裂谷等地质单元,缺少对大陆碰撞带深部碳释放规模与机理的关注,从而制约了对大陆碰撞带深部碳循环过程及其气候环境效应的进一步认识。青藏高原起源于印度和欧亚大陆的碰撞,是研究大陆碰撞带深部碳循环的理想地区。为此,在近年来青藏高原温室气体释放野外观测与研究的基础上,本文估算了高原南部及邻区火山-地热区的CO₂释放规模并探讨了其释放模式。气体He-C同位素地球化学与温泉水热活动特征等显示,青藏高原南部及邻区的深部碳释放主要受深部岩浆房、断裂和浅部水热系统等因素的控制。依据深部流体源区和上升运移控制因素的差异,可以将青藏高原南部及邻区的深部碳释放划分为三大类：(1)以壳内水热系统脱碳为主的藏南地区;(2)深大断裂控制的以水热系统脱碳为主的川西地区;(3)深部岩浆房和浅部水热系统共同控制的滇西南地区。青藏高原南部土壤微渗漏CO₂释放通量介于18.7～52.3Mt/yr之间,温泉溶解无机碳释放通量约为0.13Mt/yr;高原邻区...     

二、三维地震勘探方法在新疆奥塔北井田的应用

奥塔北井田煤层多、埋藏浅,煤层结构及煤层厚度变化大,存在煤层对比困难、煤层露头难以控制等问题。为此将先期开采区块划分为二维区与三维区,其中二维区采用小道距、小炮距的观测系统,重点控制浅部地层倾角和煤层露头;三维区采用8线8炮、小CDP网格的观测系统,重点解决煤层结构问题。在后期的处理解释中,采用分频处理方法,以提高地震资料中的高频能量;利用波阻抗反演,进行煤层反射波标定,以提高煤层分叉合并与煤层夹矸的分辨能力。奥塔北井田先期开采区块勘探实例表明,二维与三维地震互补的勘探方法,对控制煤层露头、解释煤层分叉合并、确定煤层结构与煤层间关系等地质现象,具有较好的勘探效果。     

脉冲星导航的相对论定位法(Ⅱ):4维时空的观测方程

现行X射线脉冲星导航方法中存在两种固有误差,源于推算太阳系质心在当前时刻接收脉冲的相位以及将航天器固有时转换成太阳系质心坐标时。针对这一情况,文章根据相对论定位系统的基本思想和后牛顿引力理论,导出了X射线脉冲星导航的4维观测方程。相对于现行的3维观测方程,新方法只需根据航天器测量脉冲轮廓的相位即可完成航天器定位,不必考虑太阳系质心处的光子到达时间因而不必推算该处观测者在当前时刻的脉冲轮廓相位;也不必进行航天器固有时与质心坐标时的转换因而不必预先估计航天器的运动状态。新方法简单易行,能够有效地减小测量误差,建议在X射线脉冲星导航中取代现行观测方程。     

野外测量中地物热红外发射率提取算法研究

热红外遥感利用传感器探测所得的地物热红外辐射来反演地表温度等重要的地表环境参数.地物的发射率是反演地表温度的关键参数,但地物表面结构、温度和观测角等影响因素使得地物发射率的直接测量变得较为复杂.在大量野外实验的基础上发现,光谱平滑迭代法最适合地物光谱发射率的野外测量,其反演的温度和实测温度最接近.     

基于三级GNSS大地控制网同步环闭合差超限的分析

通过我部近年来执行三级GNSS大地控制网GNSS静态测量任务中出现的同步环闭合差超限情况做以分析,通过比较探讨发现,凡是闭合差不满足限差要求的点组,测站间高差都很大,点组间这种过大的高差使基线解算质量明显受到对流层改正残差的影响,从而增大了环闭合差。     

全功能电子测站仪自动无线控制检测系统的研究

基线场测量是检定全功能电子测站仪测距的必要环节,传统的人工测试已不能满足测试需求。为此,我们提出了基线场无线控制系统技术方案,在管理者和其它墩位设备间建立一种准确、迅速、有效的控制沟通方式,能够有效提高基线场测试设备的自动化控制和调度水平,使得现场测试工作的管理更为简单有效。通过大量的实验证明,此系统可靠性高、稳定性强、精度完全满足测试要求。     

方差分量估计在高速铁路铺轨控制网中的应用

在处理边角网平差时,由于测边、测角相互独立,通常只能根据经验按观测类型不同进行验前方差估计,不能准确确定测边、测角观测量的权,影响了控制网的精确度。以高铁铺轨控制网(CPIII)数据处理为例,采用方差分量估计方法对控制网进行了数据处理和精度分析,并与等权处理方法做了比较,对边角网或其它不同类型的复杂控制网数据处理具有一定的参考价值。     

建筑变形分析系统ST5.5在建筑物变形测量中的应用

以具体的沉降观测项目和水平位移观测项目为示例,探讨了建筑物变形分析系统ST 5.5在建筑物变形测量中的应用。对该系统的功能和使用方法做了详细的阐述说明,并对使用心得做了详尽的介绍,对遇到的一些问题提出了相应的解决方法。