地表沉陷空间预报及其有理分式解法的应用

通过阐述地面沉陷机理,分析地下岩体内应力状态和地下开挖空间的形成过程.引入数学积分模型建立地面沉陷理论模型,重点说明单元下沉盆地和特征点下沉,推导出地面沉陷预报公式.并利用有理分式解法求解地面沉陷预报数值.此法的计算精度高,适用面广,有效地解决了常规解法工作量大、计算精度低的缺点.为一种有效、实用的计算地面沉陷预报值的方法.     

基于机器学习的表层土壤成矿元素空间预测: 以稀有金属铷元素为例

近些年随着土地质量地球化学调查工作的开展,获取了大量表层土壤样品数据。然而,这些数据也存在一个明显的缺陷,即1∶50 000大比例尺表层土壤数据往往缺少成矿元素。鉴于土壤成矿元素含量对于矿产资源勘查的重要指示作用,尝试基于现有数据对大比例尺表层土壤成矿元素含量提供一个补全方案。以稀有金属铷元素为例,采用随机森林算法把同一区域2 548组1∶250 000小比例尺表层土壤数据按照8∶2的比例随机分为两组,用80%的数据进行训练建模,20%的数据对模型进行验证。采用变量重要性度量排序和构建学习曲线的组合方法优选了8种元素(K、B、Ni、V、Zn、As、Co、Cu)作为预测变量,模型对训练数据和测试数据的拟合优度R²分别达到0.983 2和0.895 6,说明预测变量的优选方法是有效的。随后将1∶50 000表层土壤的上述预测变量数据作为输入变量导入模型中,得到预测的Rb元素含量,预测结果比较符合实际特征。本研究表明将大数据机器学习随机森林算法引入表层土壤地球化学元素含量空间定量预测具有可行性,可进一步拓展土地质量地球化学数据的服务应用维度。     

北极苔原新奥尔松地区的地表辐射特征

利用我国北极黄河站所在地,德国Koldewey站1993-2003年的资料,对新奥尔松地区的地表辐射特征进行了初步分析。结果表明,由于云的影响,新奥尔松极昼期间的日照百分率仅为32.2%。暖季由于下垫面地表冰雪融化,地表反射率迅速减小,地面吸收辐射和地面有效辐射都迅速增大。全年累计的净辐射为正值;暖季是接受太阳辐射能的主要时段,寒季接受的太阳辐射能极少。虽近10年来新奥尔松地区的气温增加十分显著,但各辐射量的变化趋势不明显。地表辐射实测值与同期NCEP/NCAR相邻格点逐日资料的比较表明,NCEP资料对各辐射项模拟的精度不高。     

城市局部气候分区对地表温度的影响 ——以大连市区为例

以大连市区建筑数据、SPOT 5和Landsat 8遥感数据为基础,运用局部气候带分类、地表温度反演方法,研究大连市局部气候带分区类型和特征,进而分析不同局部气候带对城市地表温度的影响。研究结果表明：①大连市建筑类型高度主要为低层建筑、多层建筑和中高层建筑,建筑密度为中密度和较高密度,甘井子区分布大量森林绿地,中山区具有丰富的公园绿地;②地表温度整体偏高,空间上呈现东高西低的趋势,其中半数以上地区地表温度达到28℃~31℃,并且有超过1%的地区地表温度大于38℃,该区域出现极端高温;③同一建筑高度上,密度越大的建筑区域,地表温度越高;同一建筑密度,多层建筑高度覆盖区地表温度较高。森林绿地地表温度最低,公园绿地和社区绿地地表温度几乎一致,附属绿地地表温度最高。     

Heat calculation and numerical simulation in steam mining of permafrost gas hydrate

Steam mining method was injecting hot steam into the borehole to heat the hydrate strata at the same time of depressurization mining,which could promote further decomposition and expand mining areas of gas hydrate. Steam heat calculation would provide the basis for the design of heating device and the choice of the field test parameters. There were piping heat loss in the process of mining. The heat transfer of steam flowing in the pipe was steady,so the heat loss could be obtained easily by formula calculation. The power of stratum heating should be determined by numerical simulation for the process of heating was dynamic and the equations were usually nonlinear. The selected mining conditions were 500-millimeter mining radius,10 centigrade mining temperature and 180 centigrade steam temperature. Heat loss and best heating power,obtained by formula calculation and numerical simulation,were 21. 35 W/m and 20 kW.     

振动系统的逆与优化问题(Part-Ⅰ)唯一性

理论研究两个关于振动问题的逆或优化问题。第一个问题是由光滑边界振动体的部分边界测量数据再构振动体内部场。第二个问题是利用部分边界的边界应力分布或变化边界形状控制表面位移分布。文中给出了对应问题的唯一性证明     

A synthetic aperture radar sea surface distribution estimation by n-order Bézier curve and its application in ship detection

To dates,most ship detection approaches for single-pol synthetic aperture radar(SAR) imagery try to ensure a constant false-alarm rate(CFAR).A high performance ship detector relies on two key components:an accurate estimation to a sea surface distribution and a fine designed CFAR algorithm.First,a novel nonparametric sea surface distribution estimation method is developed based on n-order Bézier curve.To estimate the sea surface distribution using n-order Bézier curve,an explicit analytical solution is derived based on a least square optimization,and the optimal selection also is presented to two essential parameters,the order n of Bézier curve and the number m of sample points.Next,to validate the ship detection performance of the estimated sea surface distribution,the estimated sea surface distribution by n-order Bézier curve is combined with a cell averaging CFAR(CA-CFAR).To eliminate the possible interfering ship targets in background window,an improved automatic censoring method is applied.Comprehensive experiments prove that in terms of sea surface estimation performance,the proposed method is as good as a traditional nonparametric Parzen window kernel method,and in most cases,outperforms two widely used parametric methods,K and G0 models.In terms of computation speed,a major advantage of the proposed estimation method is the time consuming only depended on the number m of sample points while independent of imagery size,which makes it can achieve a significant speed improvement to the Parzen window kernel method,and in some cases,it is even faster than two parametric methods.In terms of ship detection performance,the experiments show that the ship detector which constructed by the proposed sea surface distribution model and the given CA-CFAR algorithm has wide adaptability to different SAR sensors,resolutions and sea surface homogeneities and obtains a leading performance on the test dataset.     

Plant drought tolerance trait is the key parameter in improving the modeling of terrestrial transpiration in arid and semi-arid regions

陆面过程蒸腾作用的模拟制约着天气,气候降水预测的精确度.近几十年来,为了更好地描述植被蒸腾的水力约束,陆面过程模式发展了基于植物性状的植物水力胁迫方案.然而,我们对于植物性状在蒸腾模拟中的地位仍然缺乏了解,植物性状对蒸腾的重要性仍需进一步量化.本研究利用Morris方法评估植物性状参数在通用陆面模式植物水力胁迫方案(CoLM-P₅₀HS)中的重要性,针对17种植物性状,筛选出最为重要的:耐旱性状(P₅₀),气孔性状,和光合作用性状.在12个FLUXNET站点中,参数的重要性由归一化敏感度来衡量.P₅₀的重要性随着降水的减少而增加,而气孔性状和光合作用性状的重要性则随着降水的减少而减少.在干旱或半干旱地区,P₅₀比气孔性状和光合作用性状更重要,这意味着当植物经常经历干旱时,水力安全策略比植物生长策略更关键.而耐旱性状的巨大变异性进一步暗示了多种植物水力安全策略的共存.忽视P₅₀的变异性可能会对陆面过程模式蒸腾作用的模拟造成严重误差.因此,为了更好地表示植物水力功能的变异性,需要增加对耐旱性状的观测并耦合到陆面模式中.     

夏季热带北大西洋海温异常对西北太平洋热带气旋生成的影响

利用1979—2012年西北太平洋热带气旋最佳路径资料,Hadley中心的海温资料和NCEP/NCAR再分析资料等,研究了夏季(6—10月)热带北大西洋海温异常与西北太平洋热带气旋(Tropical Cyclone,TC)生成的关系及其可能机制。结果表明,夏季热带北大西洋海温异常与同期西北太平洋TC生成频次之间存在显著的负相关关系。热带北大西洋海温的异常增暖可产生一对东—西向分布的偶极型低层异常环流,其中气旋性异常环流位于北大西洋/东太平洋地区,反气旋异常环流位于西北太平洋地区。该反气旋环流异常使得TC主要生成区的对流活动受到抑制、低层涡度正异常、中低层相对湿度负异常、中层下沉气流异常,这些动力/热力条件均不利于TC生成。此外,西北太平洋地区低层涡旋动能负异常,同时来自大尺度环流的涡旋动能的正压转换也受到抑制,不能为TC的生成和发展提供额外能量源。反之亦然。     

一种复杂轮廓线的真三维TIN算法

针对多层轮廓线三维重构问题,研究了真三维复杂轮廓线的空间分布特征,通过引入参考基准面概念,提出了一种顾及局部平展特性的真三维TIN生成算法。该方法在递增生成表面过程中,利用了加权最小三角化方法,动态建立参考基准面,将三角面片自身形态和局部邻接轮廓点的相对空间关系有机地结合起来,避免了面片的遮掩重叠和自相交,使得重建表面和原始表面的拓扑差异最小。选取三维地震量测的多层反射波剖面数据进行了实验,并对不同算法得到的实验结果进行了分析比较,得出实验结论:本文算法快速可靠,重建出来的三维表面过渡光滑、自然,更接近实际的表面形态。该方法对于石油、地质勘探三维地质构造形态辅助解译具有现实的应用意义。