Applications of wavelet analysis in differential propagation phase shift data de-noising

Using numerical simulation data of the forward differential propagation shift （ΦDP） of polarimetric radar,the principle and performing steps of noise reduction by wavelet analysis are introduced in detail.Profiting from the multiscale analysis,various types of noises can be identified according to their characteristics in different scales,and suppressed in different resolutions by a penalty threshold strategy through which a fixed threshold value is applied,a default threshold strategy through which the threshold value is determined by the noise intensity,or a ΦDP penalty threshold strategy through which a special value is designed for ΦDP de-noising.Then,a hard-or soft-threshold function,depending on the de-noising purpose,is selected to reconstruct the signal.Combining the three noise suppression strategies and the two signal reconstruction functions,and without loss of generality,two schemes are presented to verify the de-noising effect by dbN wavelets：（1） the penalty threshold strategy with the soft threshold function scheme （PSS）; （2） the ΦDP penalty threshold strategy with the soft threshold function scheme （PPSS）.Furthermore,the wavelet de-noising is compared with the mean,median,Kalman,and finite impulse response （FIR） methods with simulation data and two actual cases.The results suggest that both of the two schemes perform well,especially when ΦDP data are simultaneously polluted by various scales and types of noises.A slight difference is that the PSS method can retain more detail,and the PPSS can smooth the signal more successfully.     

新疆克拉玛依强下坡风暴的机理研究

利用美国中尺度数值模式 WRF 对2013年3月7—8日克拉玛依强风进行了模拟,对下坡风发生、发展和结束3个阶段的三维结构特征进行了分析,并由此提出克拉玛依强下坡风的形成机制模型：上游地区出现中高层西南风、低层西北风并伴有强冷平流的配置,当风速不断增大时,气流能够翻越加依尔山在背风坡侧形成重力波,重力波相位向气流上游方向倾斜产生非线性效应,促进了波不稳定区域的形成并导致波破碎,形成湍流活跃层,不断把上层的能量向下传播;克拉玛依中低层形成三层夹心的大气层结稳定度分布,出现明显的过渡气流带从而导致强下坡风的形成;南北风分量在低层和中层符号相反,形成了临界层,不断吸收上层波能量并向地面传送,强下坡风暴不断维持发展。最后利用2006—2012年克拉玛依33个强下坡风过程中的探空观测资料对提出的形成机制进行了验证。     

基于点的多尺度形态学重建滤波方法EI北大核心CSCD

针对现有机载激光雷达(LiDAR)点云滤波算法难以准确分离复杂地形中地面点与地物点问题,提出了一种基于点的多尺度形态学重建滤波方法 PMMF (Point-based Multi-scale Morphological reconstruction Filter)。在初始尺度层次下,PMMF通过构建一种基于点的形态学重建对原始点云滤波,即先在掩膜点云约束下借助k邻域结构元素和高程缓冲区反复膨胀标记点云,获取潜在地面点;然后通过自适应坡度方法剔除潜在地面点中的非地面点,其中,坡度阈值随地形复杂度自适应变化。在上层滤波结果基础上,PMMF通过提升种子点选择的网格尺度重复上层滤波过程,直至结果收敛。以国际摄影测量与遥感学会(ISPRS)发布的15组基准数据为研究对象,将PMMF滤波结果与近5年(2016年—2020年)提出的15种滤波算法比较表明,PMMF有8组数据滤波效果占优,15组数据平均总误差和Kappa系数分别为2.71%和91.08%。使用4种不同地形特征的高密度机载LiDAR点云数据进一步验证PMMF的滤波效果,并将计算结果与简单形态学滤波(SMRF)、布料模拟滤波(CSF)、渐进加密三角网滤波(PTD)和多分辨率层次滤波(MHF)比较。结果表明,PMMF滤波性能最优,平均总误差为3.24%,较其他4种滤波方法分别减小了12.0%、59.1%、70.1%和53.2%。     

成藏期砂岩孔隙度对油气分布的控制作用——以东营凹陷牛庄洼陷沙三中亚段岩性油藏为例

在具有相同储集砂体和相似断层输导情况下,牛庄洼陷沙三中亚段砂岩体油藏长期存在以下难以解释的现象：1）现今砂岩孔隙度分布与油气分布不一致,高孔隙砂岩不含油而低孔隙砂岩含油;2）相同物性砂岩有的含油而有的不含油,含油砂体现今物性接近,但含油级别却存在很大差异。本文从古孔隙度恢复方面分析了牛庄洼陷西部地区沙三中砂岩储层在成藏期的储集条件,并探讨了成藏期储层临界孔隙度。研究发现：1）虽然现今储层物性下限很低,部分砂岩已经致密化,但成藏期的古孔隙度分布在18%～25%范围内,远大于成藏期临界孔隙度13.9%。但由于埋藏过程的差异导致砂岩储层后期减孔幅度不同,因而现今储层物性不能反映成藏期储层物性,成藏期孔隙度高并不能代表现今孔隙度高;2）成藏期高孔隙度带与现今油气分布范围高度一致,表明在相似断层输导条件下,由于储层物性级差优势形成油气优势运移通道,导致高孔隙度带砂体含油,因此,沙三中亚段岩性油藏富集在成藏期高孔隙带中,成藏期砂岩古孔隙度是油气成藏的重要控制因素,而现今砂岩储层高孔隙带在成藏期并不一定高。牛庄洼陷西部地区沙三中亚段储层中具有高古孔隙度的砂岩仍有较大勘探潜力。     

库车坳陷依南2“连续型”致密砂岩气藏成藏临界物性条件

“连续型”致密砂岩气藏是一种重要的非常规油气资源.恢复储层临界物性条件的演化对于揭示致密砂岩气成藏机理及成藏过程具有重要的理论意义.以库车坳陷依南2“连续型”致密砂岩气藏为例,利用数值模拟方法结合盆地模拟技术,恢复了储层临界物性的演化过程,并根据临界物性条件和储层演化的耦合关系,确定了该地区“连续型”致密砂岩气藏可以成藏的最早时间.研究表明,“连续型”致密砂岩气成藏临界物性并不是固定不变的,它随着地质条件的变化而不断发生改变.依南2“连续型”致密砂岩气藏最早的形成时间为距今9 Ma,对应的临界孔隙度为6.95%;现今储层临界孔隙度为7.26%.结合实际地质情况进一步证实了依南2气藏为“连续型”致密砂岩气藏.      

川东北地区强降雨诱发崩滑流灾害分析

川东北地区一直以来都是地质灾害高发地区,地质环境条件脆弱,极端降雨事件频发,是区域地质灾害预警高度关注地区。以2012年6月下旬到7月上旬持续强降雨诱发崩滑流灾害过程为例,通过统计方法,从空间和时间角度,分析地质灾害的空间分布、时间分布与降雨的相关关系,得到该区域降雨诱发地质灾害的规律特点及临界降雨判据。(1)川东北地区的降雨模式常见为数日持续降雨,且降雨中出现数次(2~3日)的极值雨量,在这种降雨模式下,考虑到前期降雨的累积效应,需要着重关注第二次的极值降雨,往往会诱发更大的群发灾害过程,并具有明显的滞后效应,此特点在巴中、达州、广元等地表现得尤为明显,而南充市的即时发灾特点更为明显。(2)川东北地区各市临界雨量不同,在少量前期雨量累计情况下,广安最低,约为25mm;其次是广元,约为50mm;最后是巴中、达州和南充,约为90mm。相关结论可为该地区的区域地质灾害预警研究和实践提供技术支撑。     

小波阈值去噪方法在重力资料处理中的应用

简要介绍了小波变换的基本理论与小波阈值去噪实现过程。通过单球体与双球体模型试验,探讨了阈值去噪时小波基以及分解层数的选择问题;最后利用小波阈值去噪方法,对某实测布格重力资料进行处理,有效滤除了随机噪声。去噪后计算的水平方向导数明显比去噪前直接计算的水平方向导数效果好。     

基于遥感影像的黄河内蒙古段冰-水分类研究

及时获取凌汛期河冰和水体的空间分布特征,对于预测冰凌灾害、提高防凌信息化管理水平有重要意义。遥感技术是当前获取河冰和水体空间分布的最主要手段之一。但是,黄河水体有大量悬浮泥沙,这给基于遥感技术的高精度冰-水分类带来了挑战。以黄河内蒙古段为例,基于Landsat 8 OLI遥感影像数据,在利用归一化积雪指数（NDSI）及河道矢量数据排除无关地物的基础上,对比了近红外波段反射率值、归一化差异水体指数（NDWI）、归一化积雪指数（NDSI）、改进的归一化积雪指数（MNDSI）以及归一化差异未封冻水体指数（NDUWI）在黄河内蒙古段典型河道河冰、水体分类中的表现,计算各指标总体分类精度及Kappa系数并进行阈值稳定性分析。结果表明：在利用NDSI和高清历史影像排除河道外无关地物后,NDUWI在各子段影像中的总体分类精度和Kappa系数均达到90.00%及0.90以上,其河冰、水体最优区分阈值大体分布于阈值中值附近。研究结果可为凌汛期黄河冰凌监测方法的选取以及冰上爆破位置的拟定提供依据。     

二维Renyi灰度熵和模糊聚类在图像分割中的应用

针对传统二维Renyi熵阈值算法计算复杂度高的问题,提出一种改进的二维Renyi图像分割算法。该算法利用两个一维Renyi熵算法的阈值来代替传统二维Renyi法的阈值,使得计算复杂度大大降低;同时为了改善图像分割效果,综合使用了FCM算法。实验结果表明,改进的算法充分发挥了二者的优势,不仅提高了运算速度,且分割效果更好。