基于深度学习的2D-3D地下密度异常体反演方法

地下密度异常体反演需要由二维数据反演三维结果,为了高效、高精度地反演地下异常体的位置及密度信息,本文提出2D-3D InvNet深度学习反演方法.方法的编-解码器结构,在编码阶段利用二维卷积网络结构提取地表重力异常及重力梯度异常数据信息,解码阶段利用三维卷积网络结构恢复异常体地下形态,实现了二维和三维网络结构的结合.为了精确地反演异常体密度,提出利用加权均方误差（WtdMSE）作为损失函数,同时为了更好地评估反演结果,引入核密度函数作为评价手段.与均方误差（MSE）相比,利用WtdMSE作为损失函数对异常体密度的反演结果更为准确,异常体所在区域的密度误差减少50%以上.对理论样本的反演结果表明,2D-3D InvNet在准确反演异常体地下位置的同时,也能给出准确的密度信息.应用此方法对西澳大利亚Kauring地区实测数据进行反演,我们成功获得了此区域地下异常体的密度分布.理论与实际应用结果表明,2D-3D InvNet深度学习方法稳定且具有较强的泛化性能,能在无需规定限制条件的情况下快速获得准确的反演结果.

     

直流激电测深二维反演的若干问题研究

目前,激电数据的二维反演主要针对高密度激电数据,而对于常规的激电测深则很少涉及.据此,针对常规激电测深二维反演所涉及到的一些技术难点进行探讨.在正演过程中,根据实测数据实现有限元网格自动剖分,并采用双网格系统,用相邻节点电导率双线性连续进行有限元模拟,并对模拟的误差进行校正.在反演过程中,利用互换原理和Broyden的方法计算偏导数矩阵;采用与奇异值分解算法精度相当的共轭梯度算法求解偏导数矩阵方程.最后通过对模拟数据和实测数据进行反演试算,验证本计算方法是可行的.     

主磁场梯度的空间分布和长期变化特征

根据GUFM1和IGRF11模型,计算1590—2010年主磁场总强度F、水平分量H和磁倾角I三个要素的水平梯度和垂直梯度,分析了它们的空间分布和长期变化特点.结果表明:F和H的垂直梯度与其磁场的空间分布类似,水平方向的梯度以及磁倾角I在3个方向的梯度都与其磁场分布有明显差异.H的3个方向的梯度分布清楚地指示出南磁极的位置.梯度的长期变化表明,北半球磁场梯度漂移缓慢,南半球磁场梯度变化较快.磁倾角的垂直梯度显示,中太平洋负异常周围的正异常在围绕该负异常旋转.近赤道的梯度异常带在60°W附近的转折是由印度洋异常向非洲方向移动所致.     

基于各向异性梯度的裂缝密度反演

裂缝密度是评价裂缝性储层的重要参数. 本文提出一种利用各向异性梯度计算裂缝密度的新方法,即运用裂缝介质等效理论将高陡倾角裂缝介质等效为横向各向同性介质,得到裂缝介质AVO响应特征,从而得到裂缝介质的各向异性梯度,之后由该梯度与裂缝密度的关系得到裂缝介质的裂缝密度. 实际处理中可以根据地震数据直接求取裂缝介质的各向异性梯度,最后求取裂缝介质的裂缝密度. 模型试算表明, 该方法能得到裂缝介质准确的裂缝密度. 反演结果与初始模型基本一致验证了该方法的正确性; 另外地震记录添加一定的信噪比后也能反演得到准确的裂缝密度,证明了该方法的稳定性.      

仰坡坡度对隧道洞口段动力响应的影响分析

采用动力有限元数值模拟的方法,设置四种不同仰坡坡度的模型,沿隧道轴向方向输入地震波,探究隧道洞口段及仰坡在不同仰坡坡度影响下的动力响应,并通过对无隧道通过的纯边坡模型与相同条件下有隧道通过的边坡模型的动力响应进行对比分析,研究隧道的存在对坡面动力响应的影响。研究结果表明:(1)由于临空面的存在,隧道洞口段的位移与加速度具有明显的放大效应。不同坡度模型的位移峰值皆位于y=0m断面的拱顶处,在距洞口y=40m后的各控制点位移差值迅速减小。(2)随着仰坡坡度的增加,同一断面处隧道的位移值随之增加,洞口段的截面变形也随之增大。(3)当坡度α≥60°时,坡面位移随着坡面高程的增加而增大;当坡度α60°时,坡面位移随着坡面高程的增加先增大后减小,在0.4~0.6倍坡高处达到最大,即随着坡度的增加,坡面的位移峰值也就越靠近坡顶。(4)隧道的存在对于坡面的稳定性有重要影响,这种影响在洞口附近尤为明显。     

改进的Hough变换在机场跑道检测中的应用

提出了一种改进的Hough变换方法用于机场跑道的检测。传统Hough变换存在计算量大等缺陷,本文利用直线边缘的梯度相位信息把Hough变换中θ的取值限定在一个较小的范围内,同时减少用于计算的像素点数,大大降低了计算量。通过实验证明了本文方法切实可行。     

Subsurface flow measurements using passive flux meters in variably-saturated cold-regions landscapes

To date, passive flux meters have predominantly been applied in temperate environments for tracking the movement of contaminants in groundwater. This study applies these instruments to reduce uncertainty in (typically instantaneous) flux measurements made in a low-gradient, wetland dominated, discontinuous permafrost environment. This method supports improved estimation of unsaturated and over-winter subsurface flows which are very difficult to quantify using hydraulic gradient-based approaches. Improved subsurface flow estimates can play a key role in understanding the water budget of this landscape.     

椒江口潮间带大型底栖动物群落beta多样性分析

于2007年10月在椒江口共布设6条潮间带采样断面,每条断面在中潮带上区、中区、下区和低潮区各设1站位进行大型底栖动物采样。分析了不同采样站位数与大型底栖动物种数的关系,选用Wilson-Shmidabeta多样性测度方法,对以下3种空间环境梯度下大型底栖动物群落beta多样性进行了研究:(1)断面内垂直环境梯度;(2)河流到海洋的环境梯度;(3)河口两岸间的距离梯度。分析了不同采样站位数对群落beta多样性指数的影响,结果显示:(1)随着采样站位数的增加,物种数呈增加趋势但增速渐慢,同时beta多样性指数呈下降趋势;(2)不同的潮区间隔下的be-ta多样性指数均有显著差异;(3)在北岸和南岸,随着断面间距的增加beta多样性指数均呈升高趋势,而且与各断面的沉积物粒度、油类含量呈显著相关;(4)椒江口为喇叭形河口,随着河口两岸断面距离的增加beta多样性指数呈升高趋势。     

基于幂函数法则对放牧梯度上种群空间异质性的定量分析

 在呼伦贝尔草原的克氏针茅群落选择轻牧、中牧、重牧3个不同的放牧梯度,沿着50 m样线设置100个50 cm×50 cm的L型样方,每个L型样方内划分4个25 cm×25 cm的S型样方,以物种出现的频度（p）作为植被空间分布的观测指标,采用幂函数法则对放牧梯度上草原植物群落物种的空间异质性进行了定量研究。结果表明,在不同放牧强度下,种类结构发生明显改变,轻度放牧区羊草和星状刺骨藜、中度放牧区藜和糙隐子草、重度放牧区猪毛菜和多根葱具有高的出现频度,群落物种数随着放牧压力的增大而减小。整体来看,放牧梯度上物种的空间分布呈现明显的聚集分布,物种空间异质性（δi）随着放牧强度的增大而增加,拟合于幂函数规律曲线;群落的空间异质性（δc）随着轻牧-中牧-重牧放牧演替的进展呈现降低趋势,种群个体分布呈现片断化特征。在群落内部各个种群具有不同的异质化分布特点,物种结构主要表现出密集型种群和疏散型种群两大类型。这些趋势与种群的繁殖策略、生活史对策、群落的再生产策略等生理与生态特性密切相关。     

几种梯度场计算的数值算法及其地学应用

梯度作为标量场在空间上最重要的微观变化特征,能较好地反映其在空间上的变化趋势。本文介绍了中心差分算子、相邻梯度因子和Sobel梯度算子三种梯度数值算法。以点电荷在三维空间中产生的电势场构造了一标量场,通过理论公式求解了其梯度值,并将理论梯度值与三种数值算法的结果进行了对比与统计分析,验证了三种梯度数值算法的有效性和适用性。结果表明,排除场源的影响后,Sobel梯度算子相较其它两种数值算法更逼近于理论梯度值。最后,利用Sobel梯度算子求取了某铜矿区可控源音频大地电磁法(CSAMT)三维视电阻率场的梯度场,用梯度场刻画了视电阻率在空间上的变化趋势,提高了对三维地下空间的电性分布规律和地质情况的认识。