基于反向传播神经网络的闽台ML震级偏差分析与修正

选取我国台湾地区2012—2018年期间的浅源地震资料,将台湾气象局与福建地震台网中心测定的M_L震级进行对比分析,得出两机构测定的震级之间的差异主要是受地震震级大小、震源深度、震源地理位置等因素的影响,并采用线性回归方法对两机构测定的M_L之间的模型关系进行拟合。与此同时,引入反向传播神经网络技术对两机构测定震级之间的偏差进行预测训练,构建4?9?9?9?4的五层网络模型,利用2012—2017年台湾震例作为训练集进行学习训练,2018年数据作为测试集进行预测效果分析。测试结果表明,经过反向传播神经网络修正后,震级偏差较大改善,基本都控制在[?0.4,0.3]之内,预测效果优于传统的线性回归方法,特别是对多震、少震区域震例的修正效果更为显著,进一步验证了反向传播神经网络技术具有较强的非线性拟合能力和泛化能力。      

强震区轻骨料混凝土桥梁地震响应研究

为研究轻骨料混凝土桥梁的地震响应,以一座强震区典型连续梁桥为研究对象,在考虑轻骨料混凝土材料特性基础上建立桥梁结构有限元分析模型,采用非线性动力时程分析法进行结构地震响应分析,研究轻骨料混凝土材料布设位置对桥梁结构动力特性和地震响应的影响,并从内力和位移响应方面与普通混凝土桥梁进行对比。结果表明:与普通混凝土桥梁相比,仅上部结构或仅下部结构采用轻骨料混凝土对降低桥墩内力并不明显,而全桥采用轻骨料混凝土能够显著降低桥墩内力。轻骨料混凝土桥梁与普通混凝土桥梁地震内力和位移响应变化趋势不同,桥墩塑性发展程度和时间存在差异。采用轻骨料混凝土桥梁方案时,应综合考虑结构质量、刚度分布及材料塑性特性与普通混凝土桥梁的不同,合理确定抗震设计方案。     

双防线可恢复性能斜交网格结构耗能机制和抗震性能研究

为提高斜交网格结构的抗震性能,提出一种双防线可恢复性能斜交网格结构。双防线可恢复性能斜交网格结构采用剪切耗能段和特定梁端塑形铰进行集中耗能,使主体结构构件保持弹性。剪切耗能段不承受和传递重力荷载,易在震后修复或更换,使建筑可迅速恢复功能。为实现目标耗能机制,对等效能量塑形设计法进行改进以适用于可恢复性能斜交网格结构,并进行结构设计举例。采用OpenSees软件对所设计结构建立详细的有限元计算模型,进行非线性动力时程分析,以验证双防线耗能机制并评估抗震性能。分析结果表明:（1）小震、中震和大震下的结构顶部位移角分别为0.28%、0.8%和1.7%,与性能设计目标基本相同;（2）中震时剪切耗能段屈服,特定梁端未出现塑性铰;（3）大震时,特定梁端出现塑性铰以增加结构耗能能力,剪切耗能段屈服且处于延性范围内。因此新型可恢复性能斜交网格结构具有有效的双防线耗能机制,在中震后可迅速修复,在大震中可保持延性,实现"中震可修,大震不倒"的性能目标。     

某城市天桥减隔震设计研究

通过对某城市天桥进行非线性动力分析,计算结果表明固定墩墩底弯矩远大于自由墩墩底弯矩,且固定墩墩底弯矩已经超越桥墩结构抗力。针对这一问题,为了使桥墩均匀地承受地震作用,提高结构抗震性能,文章采取了将固定墩的固定支座改为减隔震支座的设计方案,并对不同减隔震支座的屈服力和屈服前刚度进行了计算,分析了各工况下的地震响应,最后建议了选用支座的型号。     

地震预报的科学哲学与方法论探索——50年回眸与前瞻

地震预报是具高度复杂性的世界科学难题。以我国50余年实践中的问题为导向,以其揭示的自然现象为依托,从科学哲学及方法论视角,回顾经验归纳、还原论动力学、归纳-演绎和复杂动力系统等方法。通过汶川、唐山等震例探讨认识论因素在预测预报中的重要作用。进入地球系统科学新时期,建议以大陆变形复杂动力系统演化及其地震行为、经验与数值预测桥梁的图像（斑图）动力学作为地震预报的自然观和方法论。它们虽不完善,但更贴近大自然的整体性、进化性和非线性本质,又能包容连接多种思路与方法;既具前瞻性,又具可操作性;地震具可预测性,又具预测的不完全确定性;预测→预报→减轻灾害尚存在颇大的可创新空间。     

结合非线性贝叶斯反演算法的油田储层参数反演

基于地球物理反演算法,利用地表沉降信息快速获取油田储层状态信息,对于油田储层安全的实时监控具有重要意义。目前国内外对油田储层参数反演的研究相对较少,因此本文以典型的因石油开采引起地表沉降的辽河盘锦地区作为研究区域,以InSAR沉降监测结果作为观测数据,以Okada模型作为反演模型,首次将非线性贝叶斯反演算法引入到油田储层参数反演中。在试验过程中,发现油田地下存在不止一个油层,首次将双Okada模型引入到油田储层参数反演中。试验表明：①非线性贝叶斯反演算法不仅能够获取模型参数的最优值,同时可以对反演结果的不确定性做出解释。②与单源Okada模型相比,双Okada模型更符合该地区油田储层参数变化与地表沉降之间的映射关系,基于双Okada模型反演得到的油田储层参数更可靠。     

利用地面控制点相位残差定权方法减弱InSAR轨道误差相位

两次SAR图像成像时卫星位置的差异导致即使在平坦地区InSAR干涉图上也会有参考面相位存在。由于定轨精度有限,InSAR数据处理过程中需去除轨道误差相位。目前常用的去除轨道误差的方法为基于轨道状态矢量计算出初始基线,再根据地面控制点信息,利用最小二乘算法得到精密基线;或将初始基线对应的参考面相位去除后,再对剩余相位进行快速傅里叶变换或曲面拟合,得到趋势性相位再去除。由于去除参考面相位在去除大气相位和获取形变相位之前,因而基线精密估计的过程中易受到大气相位和形变相位的影响,影响形变解算结果。在实际应用中发现存在干涉图在去除参考面相位后依然有趋势性相位的现象,本文针对此现象考虑大气相位和形变相位影响,提出了利用地面控制点相位残差定权的基线估计方法,提高了估计形变结果的精度,模拟试验和实际应用表明该方法具有一定的有效性和可行性。     

GPS坐标时间序列严密三维噪声模型建立方法

积累多年的GPS基准站坐标时间序列被广泛应用于大地测量学与地球动力学研究。实现坐标时间序列中噪声与信号的有效分离并建立顾及不同分量噪声之间相关性的严密三维噪声模型,有助于确定测站线性以及非线性运动参数估值更加真实的不确定度。这对于精化速度场、合理解释地壳形变特征、建立毫米级的地球参考框架等研究具有重要的科学和现实意义。     

多普勒系统对历元地球参考框架的影响研究

针对历元地球参考框架在确定站点高频非线性运动和季节性变化方面具有国际地球参考框架不具备的优势问题,该文通过比较两种技术间组合策略建立的多源融合历元地球参考框架的精度,研究DORIS对于多源融合历元地球参考框架的影响。通过基于坐标的法方程叠加方法进行技术内法方程叠加和技术间组合,并利用并置站条件联系不同技术的法方程,从而建立多源融合历元地球参考框架。结果表明,DORIS的引入并不会对多源融合历元地球参考框架的基准定义或其他3种技术站点的点位精度产生较大的影响,同时能够体现4种技术中精度较差的DORIS对于ETRF的精度及稳定性的影响。     

融合多种棋盘格约束的面阵相机和线激光外参标定

面阵相机和线激光扫描仪的组合在移动测量、自动驾驶、机器人等领域中得到了广泛应用。影像纹理和激光深度数据融合的首要问题是两种传感器的外参标定。对此,提出了一种融合多种约束条件的相机和线激光外参标定算法。该算法建立激光扫描线与V型棋盘平面间的点-面、线-面、点-线等多种约束求解和优化激光与相机间的外参,减少了激光点和像点噪声对结果的影响。实验结果表明,该算法相较于之前的算法有更高的精度和鲁棒性。并通过计算激光交点到V型棋盘面交线的距离,提出了定量评价激光与相机外参精度的标准。