天然气水合物开采过程甲烷气泄漏海床基高密度电阻率法监测效果模拟与分析

为实现天然气水合物开采过程沉积物内甲烷气泄漏过程有效监测,设计了一种海床基原位电学监测方法。为界定该方法对不同模式泄露甲烷气的探测能力,以南海神狐海域天然气水合物试采区为研究区,构建相应地质及电阻率模型,模拟利用设计电学系统对其进行监测,计算得到不同采集参数的电阻率剖面,并对其进行对比分析。研究结果表明：海水层会在探测剖面上某深度区间内形成层状低阻异常带,对该深度区间有效电信号形成压制。将该异常带顶界深度定义为系统有效探测深度后,发现该深度受电极距直接影响,10 m极距偶极装置有效探测深度约为50 m。电学探测剖面对有效探测深度内分布的层状和团状甲烷气聚集区、慢速甲烷气泄露区、沿断层泄露的甲烷气区具有良好反映能力,数据处理得到的相对电阻率剖面与电学探测剖面相比能更好地反映甲烷气聚集区边界。该监测方法能够实时监测含气区空间变化。     

Effect of geometric and material discontinuities on the reeling of pipelines

The winding and unwinding of a pipeline onto a large diameter reel as practiced in the reeling installation method, induces bending strains of 1–3% followed by straightening, and reverse bending. The operator must ensure that such plastic deformations are sustained free of local buckling or rupture in the line. Such failures are for example precipitated by pipeline discontinuities in wall thickness and yield stress as they act as stress risers, lead to localized deformations severe enough to result in local buckling. The effect of such discontinuities is studied using a large-scale nonlinear finite element model that simulates the reeling/unreeling of a pipeline. Nonlinear kinematic hardening is used to capture the elasto-plastic behavior of the material imposed by the bending/reverse bending history. Discontinuities in wall thickness and yield stress are shown to result in sharp local changes in curvature that extend over 3–4 pipe diameters accompanied by severe local straining and ovalization. The extent of the disturbance is governed by the bending strain imposed by the ratio of pipe to reel diameter. It can be reduced by an increase in the applied tension but at the expense of additional ovalization of the pipeline. It can also be reduced by increasing the pipe wall thickness but with the consequent increase in costs. A parametric study of the effect of such discontinuities demonstrates that for some combinations of process parameters, the disturbance can lead to local buckling either during winding or unwinding. It is concluded that a modeling framework such as the one presented should be used to generate a design protocol for reel-installed pipelines.     

基于地磁与红外双模探测的海洋浮标预警系统设计

设计了一种基于地磁检测与红外感应相结合、可对浮标周围异常目标进行探测和预警的控制系统。系统采用芯片级的微型磁感线圈,以及高集成度、低功耗的数据采集与总线技术,通过探测船体磁性对地磁场的扰动,监测船舶对浮标的靠近;采用芯片级的热释电红外传感器,通过探测人体红外辐射,监测浮标在正常工作期间未知人员的入侵。系统的预警采用声光报警和图像远程传输相结合的方式,现场采集的图像数据经过压缩编码后通过无线数传电台发送至远程岸基监测站,实现海洋浮标的远程预警与现场取证功能。     

海蜇幼体环介导等温扩增快速检测方法的建立和应用

针对海蜇早期生活史阶段幼体种类鉴定困难的问题,建立一种快速、灵敏、操作简便的环介导等温扩增(LAMP)快速检测方法.根据海蜇的线粒体细胞色素C氧化酶Ⅰ基因(COⅠ)编码序列,设计LAMP引物,建立了海蜇幼体LAMP快速检测方法,并对LAMP反应体系、反应温度和反应时间进行了优化.结果表明,LAMP方法对海蜇目的基因的最小检测限为0.1 ng DNA.该检测方法特异性较强,与黄渤海其他常见钵水母种类海月水母、白色霞水母、沙海蜇均无交叉反应.利用本研究建立的海蜇LAMP检测方法对不同海域采集的成体海蜇样品和海蜇螅状幼体进行检测,结果显示,成体海蜇和海蜇幼体均呈现阳性结果,表明海蜇LAMP检测方法可以对海蜇幼体进行快速有效的检测.海蜇LAMP检测方法简单快速、灵敏且特异性强,可使其运用于沿海渔业部门海蜇资源的调查工作.     

科学合作地域倾向性研究——以中国雾霾研究为例

科学合作是促进知识传播和共享的重要途径,已有研究表明,地理因素是影响科学合作的主要因素之一。然而,目前针对该问题的研究大多只是从科学计量学的角度,对科学合作强度与地理距离的函数关系进行描述,无法揭示科学合作在空间上的分布特征和内部差异性。因此,本文从地理学的角度,以中国雾霾研究的合作网络为例,通过对文献题录中的位置信息进行解析,将虚拟的科学合作网络映射到地理合作网络。在此基础上,提出了一种考虑地理距离的科学合作网络社区发现方法,挖掘科学合作网络中蕴含的空间聚类特征,从而对科学合作的地域倾向性进行反映。通过比较发现,基于合作频次与地理距离的社区发现算法,能够使社区内部的平均地理距离最小而合作强度最大,既反映了科学合作在地理上的近似性,又体现了科学合作强度特征。该方法能够直观地揭示科学合作中隐含的空间分布模式和联系,对其他复杂网络的地理社区划分也有一定的借鉴意义。     

华北东部复杂的660km相变界面

利用华北固定台网的宽频带地震远震记录波形资料,提取P波接收函数,通过偏移成像和共转换点叠加,得到华北地区东部地幔过渡带深度及厚度的图像.研究结果显示,地幔过渡带上界面(410km间断面)深度起伏变化不大;在华北地区东部,存在较厚的地幔过渡带,地幔过渡带下界面(660km间断面)在660km深度附近出现两个不同的界面.造成地幔过渡带增厚并出现两个深度不同的界面的原因可能是存在橄榄岩以外的地幔物质相变,该物质相变拥有与橄榄岩向钙钛矿转变不同的克拉伯龙斜率,太平洋俯冲板块的低温造成两种不同的相变界面发生不同程度的改变.双重660km间断面的范围存在向北西方向延伸的趋势并且向南至少延伸到30°N.本文的结果可为古西太平洋板块向华北俯冲前缘位置的研究提供约束.     

利用加强水平方向总水平导数对位场全张量数据进行边界识别

位场全张量梯度数据以其信息量大、含有更高频的信号成分,能更好地描述小的异常特征等优点在地球物理领域中得到广泛应用.边界检测是位场解释中不可缺少的任务,需要新的边界探测器来处理位场梯度张量数据.为了充分利用位场梯度张量数据的多信息成分,本文定义了方向总水平导数和加强方向总水平导数,并利用其定义新的边界检测器.为了能同时显示不同振幅大小异常的边界,本文对其进行了归一化处理.通过模型试验,证明了归一化方法能更加清晰准确地显示浅部和深部的地质体边界信息.最后将该边界检测方法用于加拿大圣乔治湾实际测得全张量重力梯度数据和中国朱日和地区的磁异常数据中,并得到了较好的边界检测结果.     

Sharp spatially constrained inversion with applications to transient electromagnetic data

Time‐domain electromagnetic data are conveniently inverted by using smoothly varying 1D models with fixed vertical discretization. The vertical smoothness of the obtained models stems from the application of Occam‐type regularization constraints, which are meant to address the ill‐posedness of the problem. An important side effect of such regularization, however, is that horizontal layer boundaries can no longer be accurately reproduced as the model is required to be smooth. This issue can be overcome by inverting for fewer layers with variable thicknesses; nevertheless, to decide on a particular and constant number of layers for the parameterization of a large survey inversion can be equally problematic. Here, we present a focusing regularization technique to obtain the best of both methodologies. The new focusing approach allows for accurate reconstruction of resistivity distributions using a fixed vertical discretization while preserving the capability to reproduce horizontal boundaries. The formulation is flexible and can be coupled with traditional lateral/spatial smoothness constraints in order to resolve interfaces in stratified soils with no additional hypothesis about the number of layers. The method relies on minimizing the number of layers of non‐vanishing resistivity gradient, instead of minimizing the norm of the model variation itself. This approach ensures that the results are consistent with the measured data while favouring, at the same time, the retrieval of horizontal abrupt changes. In addition, the focusing regularization can also be applied in the horizontal direction in order to promote the reconstruction of lateral boundaries such as faults. We present the theoretical framework of our regularization methodology and illustrate its capabilities by means of both synthetic and field data sets. We further demonstrate how the concept has been integrated in our existing spatially constrained inversion formalism and show its application to large‐scale time‐domain electromagnetic data inversions.     

基于Whittaker滤波的陕西省植被物候特征

运用Whittaker滤波重构MODIS NDVI时序数列,利用地理探测器对比滤波前后影像信噪比,采用动态阈值法获取2000-2012年陕西省植被的3个关键物候参数(返青期、枯黄期和生长周期),在此基础上分析了该区植被物候参数空间分布特征。结果表明:(1)Whittaker滤波能够平滑原始NDVI曲线,有效减少原始影像的噪声,提高影像辨识度,并且参数设置简单;(2)陕西省植被物候地区分异明显,不同气候区划类植被物候表现出中温带半干旱区-暖温带半干旱区-暖温带半湿润区-北亚热带湿润区的递变规律:返青期逐步提前,枯黄期逐步推迟;(3)植被物候受高程和纬度影响,并且纬度影响更显著。海拔每升高200 m,返青期推迟1.3 d,枯黄期提前0.6 d;纬度每升高0.5°,返青期推迟3.6 d,枯黄期提前1.2 d。     

一种主动发现网络地理信息服务的主题爬虫

地理信息服务已成为分布式环境下获取地理数据的重要来源,从海量的网络资源中找到地理信息服务,是共享与互操作地理数据的基础。目前,地理信息服务主动搜索主要采用通用搜索引擎的接口或者通用爬虫的抓取方式,但这2种方式存在搜索效率低、搜索结果可用性差等不足。针对这一问题,本文设计了一种搜索地理信息服务的主题爬虫。该算法在最佳优先搜索的基础上进行了改进,综合考虑网页内容的主题相关度和链接文本的主题相关度确定链接优先级,优先爬取与地理信息服务相关的链接,并通过舍弃无关网页中的无关链接,减少无效爬取,进而提高搜索效率。此外,本文采用关键词匹配结合能力文档探测的方式识别地理信息服务,有效筛选出可用的地理信息服务,提高了服务搜索结果的可利用率。最后,本文以OGC WMS为实例,实现爬虫算法的原型系统并进行实验,实验证明该算法有效可行。