红外卫星云图和相关向量机的有眼热带气旋客观定强模型

热带气旋TC(Tropical Cyclone)是全球影响最严重的自然灾害之一。TC强度和路径的准确预报,对于减轻其带来的灾害影响至关重要。本文基于静止红外卫星云图和相关向量机RVM(Relevance Vector Machine)构建有眼TC客观定强模型。首先,利用高斯平滑对红外卫星云图进行去噪;然后,利用基于测地活动轮廓GAC(Geodesic Active Contour)模型的偏微分方程PDE(Partial Differential Equation)法对有眼TC的眼壁进行分割,提取眼壁的亮温梯度信息,计算眼壁亮温梯度的最大值及梯度数据不同概率时的均值,从而构造与TC强度密切相关的特征因子;最后,利用RVM构建单特征因子、多特征因子与近地面最大中心风速的客观定强模型,研究不同特征维度对TC客观定强误差的影响。实验结果表明,在单特征因子的模型定强中,95%概率眼壁亮温梯度均值的定强误差最小,相比利用单特征因子所构建的定强模型,多特征因子的模型定强误差更小,即多特征因子中包含更多与TC强度相关的特征信息。在多特征因子的模型定强中,二特征因子优于三特征因子模型,说明应当合理选择特征因子维数,并非越多越好。本文所用RVM模型具有良好的高维非线性处理能力,能对TC强度进行有效估计。     

基于光谱—空间特征的ASTER影像岩性分类研究——以甘肃北山白峡尼山地区为例

遥感岩性制图是地质填图中的重要工作,基于光谱特征的岩性分类易受到色调、纹理等因素影响导致精度不佳。前人进行岩性自动分类研究多关注影像的光谱特征,而忽略空间特征,笔者等基于甘肃北山白峡尼山地区ASTER影像,将支持向量机、极限学习机两种机器学习分类方法与基于空间特征的快速漂移算法相结合进行岩性分类。结果表明支持向量机分类总体精度为89.17%;极限学习机不但具有需调节参数少的优势,且分类精度和速度均优于支持向量机,分类总体精度达96.70%;利用快速漂移算法提取的影像空间特征可有效减少错分区,提升岩性分类效果。研究证实将基于光谱特征的极限学习机和基于空间特征的快速漂移算法结合的岩性分类方法具有客观、高效、高精度等优势,可为后续地质填图和找矿勘查工作提供可靠数据支撑,在遥感岩性分类领域具有较高的推广价值。     

基于机器学习模型的淮河流域中长期径流预报研究

准确可靠的中长期径流预报是支撑水资源科学调配、提高水资源利用效率的关键。本研究采用AdaBoost模型(AdB)、随机森林模型(RF)和支持向量机模型(SVM)进行淮河流域王家坝和蚌埠站当年11月至次年10月共12个月的中长期径流预报研究。采用置换准确度重要性度量法从130项气象-气候因子及前期降雨/流量构建的1 562个因子变量中筛选出影响各月径流的关键因子,构建了基于AdB、RF和SVM模型的各月径流预报模型,模型参数采用随机搜索技术并结合交叉验证方式确定。采用变幅误差合格率和等级(五级)预报合格率指标对模型的预报精度进行了评估。变幅误差合格率指标表明,王家坝12个月的平均合格率分别为99.8%(AdB)、96.6%(RF)和95.9%(SVM),蚌埠站分别为100%(AdB)、94.8%(RF)和93.8%(SVM);等级预报合格率指标表明,王家坝12个月的平均合格率分别为79.0%(AdB)、76.4%(RF)和79.9%(SVM),蚌埠站分别为81.0%(AdB)、75.6%(RF)和76.6%(SVM)。模型均具有较好的预报效果,但RF和SVM模型对于高流量值的预报存在偏低现象,AdB模型整体上优于RF和SVM模型。     

基于数字图像分析的土工合成材料加筋砂土拉拔试验研究

由于加筋土界面作用的复杂性,加筋土工程建设中铺设土工格栅时往往采用经验的方法,很大程度上造成了土工格栅的浪费及工程安全隐患,理清不同填料筋土界面作用的影响范围,有助于确定加筋土结构的合理加筋间距。为了揭示不同填料筋土界面作用的影响范围,采用4种不同类型的砂土与格栅在不同法向应力下进行了一系列的拉拔试验,并结合数字图像量测技术,分析了不同类型砂土下界面剪切带厚度、颗粒位移矢量、格栅拉拔阻力峰值及应变等演变规律。研究表明：界面剪切带厚度H随法向应力σ_v与砂土平均粒径d₅₀的增加而增大,通过多变量拟合的方法,得到了H、σ_v与d₅₀三者之间的函数表达式;格栅在拉拔过程中,砂土颗粒位移矢量以土工格栅为界有着显著的差别,格栅上部的颗粒位移矢量明显大于下部颗粒,且在格栅上下一定范围内会形成颗粒位移矢量集中带;拉拔阻力峰值随σ_v及d₅₀的增加而增大;不同类型砂土各区段的格栅应变均表现出由前向后依次递减的趋势。     

大同盆地形成机制的构造研究

大同盆地为位于华北地块中部的新生代断陷盆地,自中新世晚期以来经历了持续的强烈伸展作用。基于边界断裂滑动的运动学及动力学分析,结合对本区新生界沉积地层与玄武岩资料的总结归纳以及对区域动力学背景的讨论,本文提出了大同盆地的形成机制:自10~8 Ma以来,鄂尔多斯地块东北缘形成NW向伸展的构造应力场,其中σ1垂直,σ2、σ3水平,σ2的方位角为60°,σ3方位角为150°,此构造应力场控制边界断裂的运动,形成NE向大同断陷盆地。盆地的形成对应岩石圈减薄深部过程,可能受到了印度——欧亚板块碰撞、太平洋——欧亚板块碰撞板缘动力作用的影响。本文将岩石圈浅部构造应力场与深部地幔活动结合起来综合分析大同盆地的形成机制,并提出了一些新的认识:控制大同盆地形成的正断型构造应力场不同于华北区域性走滑型构造应力场;首次测得了与地幔活动相关的大同火山群大峪口玄武岩K-Ar年龄为0.68±0.13Ma;大同盆地具有板内狭窄型裂谷的构造特征。本文为建立鄂尔多斯地块东缘山西地堑系的运动学和动力学模型提供新的依据。     

古构造应力场反演的理论与实践——基于断层滑动矢量分析

古构造应力场恢复是重建区域地质演化历史的重要手段之一。断层作为地壳浅表发育的脆性变形构造,为恢复古构造应力场提供了重要地质条件。关于利用断层滑动矢量反演古构造应力场,前人进行了长期探索。目前其相关理论基础、研究方法与实际应用均取得重要进展。在断层滑动矢量反演古构造应力场的理论方面,改进的安德森模式描述了在发育先存薄弱带的情况下断层形成与演化的规律,克服了安德森模式只适用于均匀变形域的理论局限性;在研究方法方面,突破了在沉积盆地内部变形相对单一的限制,在造山带前陆或者叠加褶皱区等复杂变形区有效地开展了相关研究,并通过断层相关褶皱与同褶皱变形的滑动矢量分析,厘定出同造山作用的古构造应力场。这一方法在大巴山造山带强变形区得到了有效应用,为探讨其构造演化提供了基础。     

内蒙古塔木素地区砂岩型铀矿床热活动与铀矿化之间关系

巴音戈壁盆塔木素地区砂岩型铀矿目的层普遍固结,矿体多层但连续性差,分布不规律,后生改造特征明显。本文通过野外露头调查、岩芯观察和微观分析,发现该地区普遍发育穿层脉状石膏或方解石、热液金属硫化物矿物、矿物重结晶与新生胶结物等,出现硫酸盐-金属硫化物共生矿物和S同位素分馏,指示存在后生热流体活动。通过对矿体、矿石特征及铀矿物成因的分析,初步认为热改造对成矿控制主要发生在层间氧化作用后期,温度升高造成碳酸钙和硫酸钙沉淀、重结晶,破坏含矿溶液中碳酸铀酰络合物的平衡,造成U的沉淀,促使铀矿化进一步富集。     

大型高精度GNSS基线向量网并行抗差估计

针对大型GNSS基线向量网的特点,在改进的相关观测抗差估计RECO方案的基础上采用并行计算技术进行相关抗差估计的并行计算(简称"并行抗差估计"),并给出了可行的解算步骤。通过算例分析,验证了大型GNSS基线向量网的并行相关抗差估计,不仅有效抑制了观测异常对参数估值的影响,而且显著提高了计算效率。     

POS与DEM辅助机载SAR多普勒参数估计

由于机载SAR多普勒参数受载机不稳定飞行和复杂地形影响明显,目前仍缺少有效的矢量估计法。本文对POS和DEM数据及其误差对机载多普勒参数的影响进行了分析,以距离-共面方程构建的SAR几何关系为基础,在POS和DEM数据支持下,建立了一种多普勒参数矢量估计法,并通过仿真对提出的方法进行了验证和分析。理论和仿真表明,本文方法在高山地形、不稳飞行及大斜视角等复杂条件下,亦能够为机载SAR瞬时多普勒中心提供高精度估计。     

高光谱影像信息向量机分类

信息向量机是一种基于贝叶斯理论的稀疏高斯过程方法,其模型训练速度快、内存耗费小、稀疏性强,具有良好的预测性能。本文从高斯过程回归模型出发,提出了一种基于信息向量机的高光谱影像分类方法,针对高斯过程分类中的非高斯噪声模型,采用假定概率滤波算法将分类问题转化为回归问题,通过最大化边缘似然函数进行模型训练,选择活动子集中的信息向量数量达到了稀疏的目的。通过ROSIS影像试验,表明了基于信息向量机的高光谱影像分类方法的优势。