地基GNSS-R在复杂地形条件下的积雪探测

GNSS-R技术是一种以GNSS为信号源的全新遥感技术, 可用于监测海洋和陆地.在地基GNSS-R积雪探测研究中, 反射区域内的复杂地形不仅会引起积雪的不均匀分布, 还使得接收机能在同一时刻接收到来自多个反射界面的反射信号, 从而增加了积雪探测的难度.针对该问题, 本文利用北极圈内斯匹次卑尔根岛上布设的GNSS-R测站, 开展了复杂地形条件下的积雪探测研究.根据不同界面上的反射信号具有不同多普勒频移的特点, 本文提出了基于傅里叶变换的谱分析方法, 将不同界面的反射信号从混合信号中分离出来, 并根据特定多普勒频率段的功率来监测地表积雪变化.基于该方法, 本文分析了反射路径位于Schetelig山地区域的8颗卫星在2014年间的反射信号, 计算结果表明: 卫星PRN 2、12和28与积雪地面介电常数之间的相关系数分别为0.02、0.20和0.05, 表明这三颗卫星的反射信号与地面介电常数之间不相关; 卫星PRN 14和20与地面介电常数之间的相关系数分别为0.29和0.26, 为低度相关; PRN 17、18和25与地面介电常数之间的相关系数分别为0.43、0.54和0.44, 为中等程度相关.研究证明本文提出的方法, 可用于探测复杂地形下的地表积雪.

     

长春地区地表温度日变、年变对地温测量的影响

通过实地观测试验,并采用傅里叶分析法进行理论分析,来研究长春地区地表温度日变、年变对地温测量的影响规律及影响深度,为在长春地区利用浅层地温测量方法研究地质问题提供重要参数信息.地温变化幅度随深度作指数衰减,衰减系数与地表温度周期、热扩散率有关.     

中强地震前后能量分布的自仿射特性

根据简化的地震波传播理论,“漫化”地震能量在空间的分配,减弱能量空间分布概率的极端情形及消除统计域为“空”的情形,由此构造类似于二维ｆＢｍ的地震能量空间分布概率曲面。与起伏不平的地形相似,由于基在水平方向及垂直方向的变化不是等比例的,因而这一分形曲面可能是统计自仿射的。     

利用气象地温资料反演大地热流

利用气象台记录的深度为0.8m,1.6m和3.2m的月平均地温资料,进行Fourier频谱分析,得到定常波和子谐波（变化波）两部分.同时取地表以下为水平分层的均匀双层介质,建立数学模型,根据线性热传导和最优化理论对定常波以及子谐波的振幅谱和相位谱进行联合反演,计算气象台地表附近的定常地温梯度以及地表土壤的热扩散系数等物性参数,并据此计算该地的大地热流值.初步计算结果表明,上述方法得到的某些地区的大地热流值与传统的通过钻孔测量法得到的大地热流值符合得相当好.     

图像配准和融合及其在医学影像中的应用

图像配准和融合是图像分析和处理的基本问题，在医学影像、遥感、计算机视觉等领域有着广泛的应用。本文研究它们在多模态医学影像技术中的应用。本文提出并实现了基于Ｆｏｕｒｉｅｒ变换的图像配准和基于子波变换的图像融合方法，在图像融合中，我们采用特征选择的取大原则，这种准则更适合于来自不同图像中的明显特征     

Characteristics and method of synthesis seismic wave based on wavelet reconstruction

A novel method of synthesizing seismic wave using wavelet reconstruction is proposed and compared with the traditional method of using theory of Fourier transform. By adjusting the frequency band energy and taking it as criterion, the formula of synthesizing seismic wave is deduced. Using the design parameters specified in Chinese Seismic Design Code for buildings, seismic waves are synthesized. Moreover, the method of selecting wavelet bases in synthesizing seismic wave and the influence of the damping ratio on synthesizing results are analyzed. The results show that the synthesis seismic waves using wavelet bases can represent the characteristics of the seismic wave as well as the ground characteristic period, and have good time-frequency non-stationary.     

典型振动信号时-频分析方法研究

首先对比较简单的单分量信号和多分量信号进行时-频分析,对比了不同时-频分析方法(STFT、WD、Hilbert时-频谱分析、连续小波分析)的分析精度。结果表明对单分量信号和可以分解为若干单分量信号叠加的多分量信号,Hilbert时-频谱分析精度最好,WD和STFT次之,连续小波变换的精度最差;由于Hilbert时-频谱分析和WD方法要求信号为单分量信号或可以分解为若干单分量的信号,故其不适用于复杂信号的时-频分析;对多分量信号,STFT时-频谱较连续小波时-频谱精度高些。需要指出的是,当使用STFT方法时,取不同的窗参数,STFT的时-频分析精度相差很大,必须使用合适的窗参数,以取得较好的分析效果。此外还对El Centro波的两水平分量和人工合成的地震动进行了时-频分析,虽然STFT的时间分辨率和频率分辨率存在矛盾,但它对信号的适应性最强,对复杂信号的时-频分析精度一般可以满足需要,而连续小波变换进行信号的时-频分析时,时-频分辨精度最差,且对于大于30Hz的频率分量,随频率的增加,时-频分析的效果和精度迅速变差,说明小波变换并不适合于做时-频分析,尤其对于高频信号,用连续小波变换得到的时-频谱图看起来很粗糙,而且很难准确解释。进一步对比了真实地震动和人工地震动的时-频分布,认为用胡聿贤教授合成人工地震动的方法合成的地震动在时-频域上的分布和真实地震动相似。     

海啸波近岸共振响应的数值模拟及分析

应用有限差分方法求解非线性浅水长波方程,建立了海啸波产生和传播的二维数值模型;对太平洋地震引起的夏威夷群岛海啸波进行模拟,并将模拟结果和测站实测值进行比较,验证了模型的正确性。利用快速傅里叶变换对数值模拟结果进行谱分析,得到整个计算区域的能量谱分布,并给出了发生能量聚集的位置及相应的谱峰周期。讨论了海啸波传播到近岸时可能产生的共振响应现象,发现海啸波和近岸的共振响应不仅与近岸复杂地形有关,还与海啸波传播到近岸时的波浪入射方向有关。