构造弱变形区自动有限应变测量-以石英砂岩为例

有限应变测量是研究岩石变形特征的重要研究内容。为了提高岩石有限应变测量的精度与速度,改变手工测量岩石有限应变耗时、枯燥的状况,应用多重图像限制的自动种子区域生长算法,以大青山地区为例,对如变形区内的石英砂岩有限应变进行了自动测量。该算法综合多个图像、利用色彩信息,不需要特殊设备即可对颗粒进行自动识别。算法还在叠加后的图像中,应用了修改的Canny边缘检测算法增强颗粒边界与内部的对比度。识别结果与手工测量的颗粒,在质心坐标、面积、长轴、短轴、有限应变测量方面具有很大的相似性。      

P-wave Velocity Structure of Crustal and Upper Mantle beneath South China and its Tectonic Implications

The 3D P-wave velocity structure beneath the South China Block was determined by applying arrival times from 269 teleseismic events recorded by 240 seismic stations within the study region. Our tomographic results reveal the deep structural characteristics of major tectonic units and ore concentration areas. There are distinct high velocity anomalies beneath the ancient Yangtze and Cathaysia blocks, with the lithosphere of the Cathaysia Block being thinner than the Yangtze Block; the Jiangnan orogenic belt, located in the combined zone of two blocks, is a high and low velocity anomaly conversion zone; the famous metallogenic belts of Edongnan, the Youjiang Basin and the Cathaysia Block are obviously low velocity areas with different metallogenic mechanisms. The deep ore-forming material source in the Edongnan metallogenic belt is different from that of the Cathaysia Block. The low velocity anomaly under the Cathaysia Block related to mineralization results from the upwelling of mantle material, caused by the joint action of the Paleo-Tethys tectonic domain, the Paleo-Pacific tectonic domain and the Hainan mantle plume migration and erosion, which has been occurring from northeast to southwest since 80 Ma. The low-temperature mineralization mechanism of Youjiang Basin should be considered not only in terms of the influence of the Emeishan mantle plume in the west and the Paleo-Tethys tectonic domain in the south, but also in the context of the influence of the upwelling of asthenospheric material from the Paleo-Pacific tectonic domain in the east.     

罗斗沙岛动态变化的遥感监测

罗斗沙岛是我国首批公布的可以开发利用的无居民海岛之一,属于泥沙岛,岛体极不稳定,动态变化比较大。本文利用1973—2011年间12个时相的遥感影像,分析了罗斗沙岛近40 a来的动态变化情况。研究结果表明:近40 a来,罗斗沙岛的位置、形状和大小均发生了较大的变化。罗斗沙岛的动态变化可分为3个阶段:第一阶段(1987年以前),罗斗沙岛为一个完整的岛体;第二阶段(1987—2001年),罗斗沙岛被分为东北和西南两部分;第三阶段(2001年至今),罗斗沙岛的西南部分消失,仅剩下东北部分。本文的监测结果可为编制罗斗沙岛的海岛保护与利用规划、制定海岛开发利用的具体方案、提出海岛的生态保护措施等提供数据支撑,进而为罗斗沙岛的生态保护和相关部门对其进行海岛管理提供服务资料。     

多时相TM影像决策树模型的水稻识别提取

决策树模型的多时相TM影像的小尺度水稻信息提取在我国还鲜有研究。为此,本文利用水稻生长在潮湿土壤这一特性,选取TM影像中对植物含水量和土壤湿度反应敏感的短波红外波段(1.55~1.75μm),以及反映植物覆盖率、植物长势的红光波段(0.62~0.69μm)和近红外波段(0.76~0.96μm),计算水稻移栽期、灌浆期和成熟期3个时期的归一化植被指数(NDVI)和土壤含水量指数(LSWI),提出一种时间差异的决策树水稻提取模型,以唐山市滦南县南部区域为例开展了研究。经过野外实地验证表明:该模型能有效区分出水域、玉米和菜地等较易与水稻混淆的地物,水稻提取的生产者精度和用户精度分别为95.18%和98.84%,分别比单一时相高出6.78%和7.54%。     

Direct simulations of two-phase flow on micro-CT images of porous media and upscaling of pore-scale forces

Pore-scale forces have a significant effect on the macroscopic behaviour of multiphase flow through porous media. This paper studies the effect of these forces using a new volume-of-fluid based finite volume method developed for simulating two-phase flow directly on micro-CT images of porous media. An analytical analysis of the relationship between the pore-scale forces and the Darcy-scale pressure drops is presented. We use this analysis to propose unambiguous definitions of Darcy-scale viscous pressure drops as the rate of energy dissipation per unit flow rate of each phase, and then use them to obtain the relative permeability curves. We show that this definition is consistent with conventional laboratory/field measurements by comparing our predictions with experimental relative permeability. We present single and two-phase flow simulations for primary oil injection followed by water injection on a sandpack and a Berea sandstone. The two-phase flow simulations are presented at different capillary numbers which cover the transition from capillary fingering at low capillary numbers to a more viscous fingering displacement pattern at higher capillary numbers, and the effect of capillary number on the relative permeability curves is investigated. Overall, this paper presents a new finite volume-based methodology for the detailed analysis of two-phase flow directly on micro-CT images of porous media and upscaling of the results to the Darcy scale.     

煤岩CT图像二值化阀值选取及三维重构技术研究

运用工业cT实验系统（简称为DT-3）对煤样完成单轴加载实验,并对煤样进行一系列断层扫描,获取到不同截面处的破坏cT图像。基于图像分割技术,对图像的灰度级别设定不同的二值化阀值,得出不同阀值下的孔隙面积变化曲线图;并提出以拐点处对应的阀值作为裂隙图像二值化阀值时效果最佳。由上述研究结果结合灰度线性加权平均插值方法,编程实现了煤岩CT图像的三维重构,为后续研究煤岩裂隙三维表征提供了科学依据。     

基于Landsat 8光学影像的巴基斯坦Awaran M_w7.7地震形变监测及参数反演研究

2013年9月24日巴基斯坦俾路支省(Balochistan)境内的阿瓦兰县(Awaran)发生了Mw7.7级地震.本文利用覆盖该地区的Landsat 8数据,基于影像配准的方法获取了该次地震的同震形变场,并运用地统计的方法对形变结果进行精度评定.针对传统四叉树算法中近场和远场中采样密度的不均匀性,以及噪音区域对数据降采样和反演结果收敛性的影响,本文提出了改进的四叉树算法对点的密度和形变梯度进行合理兼顾.最后利用光学影像获取的形变结果和数据的精度水平,基于Okada弹性半空间形变模型反演了该地震的震源参数和断层滑动分布.结果表明,地震断层北倾47°,滑动以左旋走滑为主,断层的西南部兼具少量的倾滑运动分量,断层滑动主要集中分布在断层面0~15km深度范围,最大滑动量达10m.反演获得的地震标量矩为4.68×1020 N·m,震级约为Mw7.75级.本文的研究结果可以为该地区的地壳应力变化研究和地震灾害评估提供依据,同时为Landsat 8光学影像应用于地震的形变研究提供参考.     

基于GF-1卫星影像解译2014年新疆于田M_S7.3地震同震地表破裂带

2014年2月12日新疆于田发生MS7.3地震,震中位于平均海拔5 500m的藏北地区。本文利用国产GF-1号卫星对震前、震后数据进行对比解译,快速获取了该次地震的同震地表破裂带,破裂带沿硝尔库勒盆地南缘的多个洪积扇体后缘发育,断续延伸,走向NEE62°,以弧形断层陡坎为主,未见明显水平位错,长度约9km。阿尔金断裂在硝尔库勒盆地共发育3条分支断裂,均发育古地震破裂带,其中沿盆地北缘和中部的分支断裂未见同震破裂,最新地表破裂带位于南缘断裂的东北段。结合震后余震分布,确认该次地震的发震构造为硝尔库勒南缘断裂,是青藏高原北部阿尔金断裂带西段尾端张性区的一次新破裂事件。本次应用也展现了国产高分辨率数据在中国西部高海拔地区地震应急工作中所发挥的重要作用。     

基于移动激光扫描点云特征图像和SVM的建筑物立面半自动提取方法

建筑物立面是城市地物的重要组成部分,而移动激光扫描是获取城市地物三维信息的重要手段之一。本文提出了一种基于移动激光扫描点云的建筑物立面半自动提取算法。该方法首先构建研究区水平网格;然后计算局部点云几何特征,并且将特征投影到水平网格生成点云特征图像;接着基于支持向量机（Support Vector Machine,SVM）对建筑物立面网格进行粗提取;最后使用网格属性（形状系数、网格面积、最大高程）对粗提取结果进行过滤,并将结果反投影到三维空间中得到精确的建筑物立面。以卡内基梅隆大学的移动激光扫描点云进行试验后表明,本算法能够较好地提取出建筑物立面,提取精度为84%,召回率为90%,数据修正后精度为88%,召回率为91%。通过与现有算法对比,本文提出的算法具有较高精度。