后向散射系数测量仪实验室定标技术

水体后向散射系数(bb)是水色遥感的重要参数之一,其现场准确测量的关键是测试仪器的严格定标。文章将针对我们从美国Hobilabs公司引进的HS-6后向散射测量仪的实验室定标和定标中的注意事项、数据结果分析以及自然光对实验室定标的影响进行阐述。     

HVSR方法用于地震作用下场地效应分析的适用性研究

以美国Garner Valley Downhole Array(GVDA)竖向观测台阵的强震观测记录为基础,利用水平与竖向谱比(Horizontal-to-Vertical Spectral Ratio,HVSR)方法与传统谱比方法研究了多次地震作用下竖向台阵场地的波动传播规律,探讨了该场地HVSR曲线与传递函数(Transfer Function,TF)曲线的差异,综合利用频域求解一维层状场地P、SV波入射情况下场地响应的土层地震反应分析方法和合成理论地震图的波数积分法解释了二者差异可能的原因,在此基础上研究了HVSR方法应用于地震作用下场地效应分析的适用性.研究结论表明:竖向地震动场地效应是HVSR与传递函数产生差异的主要原因,竖向地震动场地效应主要是由竖向地震动中的P波成分引起的.在场地竖向放大可以忽略的频段范围内,HVSR可以作为传递函数研究地震作用下的场地效应.     

Exploring hyperspectral bands and estimation indices for leaf nitrogen accumulation in wheat

Hyperspectral sensing can provide an effective means for fast and non-destructive estimation of leaf nitrogen (N) status in crop plants. The objectives of this study were to design a new method to extract hyperspectral spectrum information, to explore sensitive spectral bands, suitable bandwidth and best vegetation indices based on precise analysis of ground-based hyperspectral information, and to develop regression models for estimating leaf N accumulation per unit soil area (LNA, g N m⁻²) in winter wheat (Triticum aestivum L.). Three field experiments were conducted with different N rates and cultivar types in three consecutive growing seasons, and time-course measurements were taken on canopy hyperspectral reflectance and LNA under the various treatments. Then, normalized difference spectral indices (NDSI) and ratio spectral indices (RSI) based on the original spectrum and the first derivative spectrum were constructed within the range of 350–2500 nm, and their relationships with LNA were quantified. The results showed that both LNA and canopy hyperspectral reflectance in wheat changed with varied N rates, with consistent patterns across different cultivars and seasons. The sensitive spectral bands for LNA existed mainly within visible and near infrared regions. The best spectral indices for estimating LNA in wheat were found to be NDSI (R₈₆₀, R₇₂₀), RSI (R₉₉₀, R₇₂₀), NDSI (FD₇₃₆, FD₅₂₆) and RSI (FD₇₂₅, FD₅₁₆), and the regression models based on the above four spectral indices were formulated as Y = 26.34x^1.887, Y = 5.095x − 6.040, Y = 0.609 e^3.008x and Y = 0.388x^1.260, respectively, with R² greater than 0.81. Furthermore, expanding the bandwidth of NDSI (R₈₆₀, R₇₂₀) and RSI (R₉₉₀, R₇₂₀) from 1 nm to 100 nm at 1 nm interval produced the LNA monitoring models with similar performance within about 33 nm and 23 nm bandwidth, respectively, over which the statistical parameters of the models became less stable. From testing of the derived equations, the model for LNA estimation on NDSI (R₈₆₀, R₇₂₀), RSI (R₉₉₀, R₇₂₀), NDSI (FD₇₃₆, FD₅₂₆) and RSI (FD₇₂₅, FD₅₁₆) gave R² over 0.79 with more satisfactory performance than previously reported models and physical models in wheat. It can be concluded that the present hyperspectral parameters of NDSI (R₈₆₀, R₇₂₀), RSI (R₉₉₀, R₇₂₀), NDSI (FD₇₃₆, FD₅₂₆) and RSI (FD₇₂₅, FD₅₁₆) can be reliably used for estimating LNA in winter wheat.     

强震动记录H/V谱比法计算处理的若干关键环节

强震动记录H/V谱比法自提出以来,已广泛应用于地震工程各研究领域中。但对数据处理的2个关键环节——Taper预处理及傅氏谱平滑未有详细研究。因此,本文针对强震动记录H/V谱比法计算涉及的重要数据处理过程,对四川地区19个强震动台站在汶川地震余震中获取的642组强震动记录开展研究。研究实例表明:S波H/V谱比振幅在周期 < 1s时高于全时程,论证计算H/V谱比时截取S波窗口的必要性;S波窗口的截断会引起傅里叶振幅谱的边瓣效应,若不加以处理,将显著影响低频部分H/V谱比结果,Taper预处理对于消除这种截断误差具有良好效果;在兼顾平滑效果及卓越周期识别准确度的基础上,通过不同带宽的Parzen窗试算,认为0.5Hz带宽宜用于傅里叶H/V谱比曲线平滑。     

利用谱聚类方法研究新丰江库区的震源机制解

为检验震源机制解谱聚类方法的实用性,选择新丰江库区为研究区域,利用FOCMEC方法反演了该区域2012年1月1日—2018年12月31日M_L2.0以上地震的震源机制解,并对其进行了谱聚类分析,最终获得该区域7种震源机制解类型;通过分析每种类型的震源机制解特征及其时空分布特征,探讨了震源机制解类型分布与区域构造的关系。结果表明:(1)新丰江库区地震破裂类型以正断型为主,兼有部分倾滑分量,其次为走滑型;(2)不同类型的震源机制解具有区域性的空间分布特征,主要受不同的构造背景影响,反映了新丰江库区地震活动和构造特征之间的关系;(3)不同类型震源机制解所描述的断裂分布反映了峡谷及大坝区库水渗透的构造条件,解释了区域地震频发的可能原因;(4)每种类型的震源机制解在研究时间范围内数量变化较为稳定。     

冬季大风影响下的渤黄海水交换特征

利用ROMS海洋数值模式对2006年冬季渤黄海的海洋动力环境进行模拟,基于温度、盐度模拟结果,使用谱混合模型进行水团分析,定义了渤海海峡地区的水交换区。并进一步讨论了冬季大风事件对水交换区的影响,给出了冬季大风影响下的渤黄海水交换特征。研究得出,冬季的黄海水团以“舌”形分布于渤海海峡地区,水交换区则表现为沿“舌”形边缘呈带状分布,具有西北——东南的走向趋势,并且在“舌”尖处的水交换面积最大。通过缩小研究范围,发现位于黄海最北部的沿岸海域并不参与渤黄海之间的水体交换。最后研究发现,冬季大风事件对渤海水交换具有促进作用,具体表现为：大风过程使黄海暖流对渤海的入侵更加深入,水交换区向渤海方向伸展,南部的水交换带变宽,河流径流进入渤海后与渤海水的混合区加大,并发生北移。     

山脊线与坡度和峰值速度放大系数的相关性研究

地形效应是地震工程和地震学的重要研究内容.数值方法是研究地形效应的重要工具.然而以往关于地形特征对地形效应的影响的研究大多是基于二维简单模型.对三维真实地形特征和地震动放大的关系缺乏详细的研究.为了更好地描述三维地形特征,本文将地形用不同的地形特征因子来描述,并用算法将它们从地形数据中提取出来.从而使地形和放大系数的相关性的研究转换为不同地形特征因子和放大系数的相关性的研究上.本文中,我们选择芦山地区作为研究对象,用算法提取出特征因子山脊线和坡度.它们分别表征了山脊形态和山体的陡峭程度.我们又用谱元法分别模拟三种不同主频Ricker子波的地震波在起伏地表和水平地表模型中的传播,并得到了它们各自的峰值速度(PGV)放大系数.通过分析三个主频的PGV放大系数在山脊线上分布,我们发现放大系数幅值在山脊线上分布不均匀.放大系数较高的地方位于山脊线弯曲或宽度发生变化的附近.我们又统计了三个放大系数在滑动平均坡度上分布,并得到了放大系数均值和坡度的正相关曲线.结果表明坡度和放大系数两者在幅值分布上具有正相关性.     

GNMF小波谱分离在地震勘探噪声压制中的应用

地震勘探资料噪声压制及信噪比提高是整个地震勘探信号处理过程中的重要任务,随着地震勘探深度的增加及其复杂性,人们对地震数据质量的要求越来越高.勘探环境的复杂化使得采集到的地震资料中有效信号被大量噪声淹没,无法清晰辨识,严重影响后续的数据处理与解释.小波去噪是地震勘探中常用且发展较成熟的一种方法,但是其涉及到的阈值函数选取问题一直令人困扰,虽然已有多种阈值函数被提出,但仍存在各自的缺陷.本文利用小波分解在时域及频域良好的信号细节体现特性,引入模式识别中的非负矩阵分解(NMF)谱分离思想,针对小波系数阈值优化问题,提出了一种小波域图非负矩阵分解(GNMF)消噪算法.该方法首先在小波分解基础上,利用GNMF算法实现小波分解系数谱中信号分量与噪声分量的谱分离,然后通过反变换重构各分离子谱对应的子信号,最后利用K均值聚类算法将得到的多个子信号划分为信号类及噪声类,最终得到重构信号及分离噪声.合成记录和实际地震资料的消噪结果验证了新方法在提高信号与噪声分离准确性和精度方面的有效性,同时新方法避免了阈值选取造成的噪声压制不理想或有效成分损失问题.与小波消噪结果的对比及数值分析也说明了新方法在噪声压制及有效成分保持方面的优势.     

2014年于田M_S7.3地震序列的频谱特征分析及其前震识别

利用新疆区域数字地震台网的波形资料,对2014年2月12日于田MS7.3地震前震和余震序列的频谱特征进行了分析。基于Brune模型,对观测记录进行仪器响应、传播路径和场地响应的校正,使用遗传算法对于田地震序列103次ML≥3.0地震的震源谱进行了反演计算。结果表明:1前震序列的拐角频率相对偏低,扣除地震矩影响后,余震的拐角频率有明显增高的趋势;2距离震中最近的YUT台资料分析显示,于田地震几次前震活动的台站观测谱相对较为独立,与主震以及彼此之间的相关系数均不高;3序列事件和主震的台站观测谱相关系数的变化反映了序列发展的动态破裂过程,相关系数较低的事件基本上偏离了主震破裂区而发生在分支断裂上;4前震的震源谱中存在异常的高频成份。     

基于AVO反演的频变流体识别方法

研究表明流体引起衰减与频散往往表现为频变AVO现象.一些频散地震属性,例如纵波频散,已经证实为可靠的碳氢指示因子.为了更有效地识别流体,基于f-μ-ρ近似构建了新的流体因子D_f,即频变流体项.该属性的反演首先需要连续小波变换(CWT)谱分解得到不同频带地震数据,通过去相关与先验约束来保证反演结果可靠性.模型试算证实了频变反射系数近似公式的精度可靠性,D_f可以识别出强衰减介质所引起的频散现象.实际数据试算中,D_f可以较好地识别储层孔隙流体,尤其对于气层,具有较好的指示效果.该流体因子将Gassmann流体项的高孔隙流体敏感性与叠前数据丰富的振幅频率信息相结合,反演效果与岩石物理认识相符.此研究有助于利用衰减频散现象借助AVO反演实现流体识别.