基于混合罚函数法的多尺度电离层层析确权方法

在利用GNSS进行像素基电离层层析时,多尺度层析方法利用权重因子将反演区域不同像素层析模型结合在一起,最终得到电离层电子密度反演结果,可以有效地解决电离层层析过程中不适应问题和最终的电离层电子密度失真现象。在多尺度电离层层析中,不同像素尺度层析模型之间权重是影响最终的电离层电子密度精度的重要因素。为了获得高精度电离层层析模型,考虑到权重因子存在着等式和不等式限制条件,采用解决最优化问题的罚函数法确定不同像素尺度电离层层析模型之间的权重。通过采用实测GNSS观测数据进行电离层多尺度电离层层析,对比了多尺度层析模型的各个子模型建模精度并进行分析,同时将罚函数法获得的模型精度与其他确权方法进行了对比,该方法可以有效地应用于多尺电离层度层析,且最终的层析模型精度优于其他确权方法,更优于单尺度电离层层析模型精度。     

一种多系统组合导航快速选星方法

采用多卫星导航系统组合导航,定位精度和系统可靠性会大幅提升,但导航定位运算量也会成倍增长。为解决多系统组合导航定位精度与实时性之间的矛盾,提出一种新的选星方法。新方法不追求最小GDOP值,而是以满足导航定位精度的GDOP值为前提,结合模糊理论中隶属函数的思想,按卫星在星座中均匀分布为原则进行选星。推导伪距测量的误差模型,分析了GDOP与测量误差之间的关系。北斗、GPS和GLONASS三系统组合导航选星实验结果表明,在不超过3次求解GDOP值的情况下,新方法能以不小于98%的概率得到GDOP≤4。     

单轴压缩荷载下非贯通闭合节理岩体损伤本构模型

目前损伤力学已被认为是研究节理岩体力学行为的有效工具,但是在目前的节理岩体损伤变量定义中大多仅考虑节理几何特征而未考虑节理内摩擦角等力学参数,这显然不能很好地反映节理岩体的力学特征。为此,拟推导出一个能够综合考虑节理几何及力学参数的损伤变量（张量）,并由此建立单轴压缩荷载下岩体损伤本构模型。首先,基于断裂力学的由于单个节理存在引起的附加应变能增量与损伤力学的损伤应变能释放量相关联的观点,推导出了含非贯通节理岩体的损伤变量计算公式;其次,根据断裂力学理论对单轴压缩荷载下的单个节理尖端应力强度因子计算方法进行了研究,得出了应力强度因子K_Ⅰ、K_Ⅱ的计算公式;同时考虑多节理间的相互作用给出了单组单排及多排非贯通节理应力强度因子计算公式。最后,利用该模型对含单条非贯通节理的岩体在单轴压缩荷载作用下的峰值强度及损伤变量进行了分析计算。结果表明,当节理倾角小于其内摩擦角时,岩体强度与完整岩石相同,岩体损伤为零,而后随着节理倾角增加,岩体强度、损伤随节理倾角的变化分别呈开口向上及向下的抛物线,当节理倾角约为60°时,岩体损伤最大,强度最低。随着节理长度增加,岩体损伤增加,而随着节理内摩擦角的增加,岩体损伤则减小。      

基于随机森林模型的云南元阳梯田地形因子分析

为探究地形因子对梯田空间分布的影响,以云南元阳梯田坝达流域为研究区,运用GeoEye-1遥感卫星数据(2010年,1 m分辨率)和数字高程模型(20 m分辨率),提取梯田空间分布信息以及海拔高程、地形坡度、地形坡向、地面曲率、高程变异系数、地形起伏度、地面粗糙度、地表切割度、到水系距离9个地形因子。采用随机森林(Random Forest)方法建模,结合ROC曲线和AUC值对模型进行精度评价,根据随机置换残差均方减少量和因子作用曲线,探讨地形因子对梯田分布的影响规律。研究结果表明:该流域内梯田总面积1 158395 hm2,模型AUC值为0.947,海拔高度因子的随机置换残差均方减少量为38814,到水系距离因子为199.77,地面坡向因子为80.26,三者占总值的73.45%。由此可见,元阳梯田的空间分布主要受海拔高度、到水系距离、地面坡向3类地形因子的影响,其因子曲线表明梯田分布与地形因子间呈非线性关系。     

基于峰值因子最大化的鬼波压制方法

针对传统拖缆采集得到的海上地震资料受鬼波影响而导致频带宽度变窄,笔者提出一种去鬼波方法,可以压制鬼波效应,拓宽频带。首先在频率-空间域推导出镜像数据生成公式,并基于峰值因子最大化的参数搜索方法来估计最优的鬼波延迟时间,将最优的鬼波延迟时代入镜像记录生成公式,获得最优的镜像记录,利用联合反褶积算法得到最优的去鬼波结果。将本文中的方法应用于模拟的变深度采集数据和海上实测的变深度采集数据,证实该方法可以有效地压制鬼波,消除频谱中的陷波点,得到宽频数据。     

南沙群岛海域长腹剑水蚤(Oithona spp.)的种类组成、数量分布及其与环境因子的关系

中小型桡足类是海洋食物网中重要的中间环节,在碳循环里细菌碳和藻类碳向高营养级转化的过程中扮演重要角色。本文通过分析2013年3—4月、6—7月、9—10月和11—12月南沙群岛海域(111°30′E—112°30′E,4°30′N—11°30′N)的生态环境调查数据,对长腹剑水蚤属(Oithona)的种类组成、数量分布及其与环境因子的关系进行了研究。结果表明:(1)南沙群岛海域共出现长腹剑水蚤15种(包括1个未定种),其中线长腹水蚤(Oithona linearis)、粗长腹剑水蚤(O.robusta)和长刺长腹剑水蚤(O.longispina)为南沙群岛海域首次记录,长腹剑水蚤属种类组成沿水深变化的现象较为明显,该属虽然在南沙群岛海域广泛分布,但单种的出现频率较低,其种类出现的季节性较强;(2)南沙群岛海域的长腹剑水蚤可以划分为常见广布组群Ⅰ和低频组群Ⅱ;(3)长腹剑水蚤年均栖息密度为30ind./m3,季节变化呈单峰型,秋季最高、冬季最低,高数量区主要出现在受南沙西部沿岸流和东部沿岸流影响的近岸海域;(4)在0—750m水深范围内,长腹剑水蚤数量沿水深梯度的垂直变化明显,呈现由浅至深数量明显减少的趋势,长腹剑水蚤主要集中分布在0—75m的水层中,75—500m数量急剧降低至最低后,在500—750m基本维持不变;(5)GAM分析表明,纬度、海水温度、盐度和叶绿素a浓度对长腹剑水蚤数量均有影响,以纬度的影响最为显著,其中长腹剑水蚤属最适温度为28.6—29.2℃,最适盐度为32.6—33.2,最适叶绿素a浓度为5—10μg/L;(6)长腹剑水蚤属更适栖息于低温和低盐,且受沿岸流影响的环境中。因此,其数量分布的季节变化与季风驱动的沿岸流势力强弱密切相关。     

辽东湾中部海域春季大型底栖生物的群落结构及影响因子

2013年5月对辽东湾中部的大型底栖生物进行了调查,分析了该海域底栖生物的种类组成、丰度、生物量、群落结构及其与环境因子的关系。调查海域共发现大型底栖生物70种,包括多毛类24种,甲壳类18种,软体动物20种,棘皮动物7种,纽虫1种。相对重要性指数大于100的种类有14种,排名前3位的分别是日本游泳水虱、毛蚶、日本长尾虫。底栖动物丰度平均值为244.2个/m~2,生物量为52.52 g/m~2,棘皮动物是生物量的重要贡献者。多样性指数平均值为3.24,丰度生物量比较曲线分析结果认为调查海域大型底栖动物群落未受到干扰,底栖生物群落的结构相似性较低,在20%的相似程度上可分为5个组。底层水中溶解氧含量是影响底栖生物的主要因素,不同底质条件是影响底栖生物生物量和群落结构的重要因素。     

蛤蜊岗滩涂贝类分布及其与环境因子的关系

为探明辽东湾蛤蜊岗潮间带滩涂贝类的物种组成、分布密度和生物量的变化状况,于2011年5月对蛤蜊岗滩涂贝类资源进行了现场调查,采集共获得滩涂贝类16种,其中文蛤、泥螺、四角蛤蜊、托氏琩螺为蛤蜊岗滩涂贝类优势种,青蛤和光滑河蓝蛤为常见种。托氏琩螺的分布密度最高,为83个/m2,四角蛤蜊的平均生物量最大,为178.51 g/m2。蛤蜊岗滩涂贝类的分布呈现从滩涂北部向南部逐渐减少的趋势,滩涂四周的分布密度大于滩涂中间区域。对滩涂贝类分布密度和生物量与底质粒度、有机物含量等环境因子进行相关分析的结果显示:文蛤分布与底质中值粒径呈极显著的负相关性;托氏琩螺分布与底质中有机质含量呈显著的正相关性,而泥螺、四角蛤蜊则与环境因子的关系不显著。调查结果表明,蛤蜊岗滩涂贝类资源丰富,但应加强文蛤自然资源的保护和恢复,同时应加强对托氏琩螺资源的合理开发利用。     

海滩养护工程质量评价研究进展

由于自然因素和人类活动的影响等原因,世界很多海滩经受着侵蚀和破坏。而利用人工养护工程来保护和恢复海滩具有养护效果较明显、干滩面积明显增加以及不破坏环境景观的优点,目前得到越来越多国家的认可。国外由于养滩历史较久,养滩工程后的监测和质量评价不仅开展得早,而且已经成为工程的一个重要部分。评价指标已经比较完善,甚至有些国家已经将养滩效果评价列入法规框架之中。我国的海滩养护工程在十几年前才开始,虽然工程量逐年增长,但是对海滩养护工程施工后的工程监测和工程评价却较少涉及。本文对美国、荷兰、英国、丹麦以及我国等国家的海滩养护工程的工程评价工作进行总结,从而提出适用于我国工程特点的养滩工程质量评价因子和方法。