乌鲁木齐矿区大倾角地层煤层气水平井技术研究

准南煤田乌鲁木齐矿区是新疆煤层气勘探开发的重点区域,相比常规的丛式井,水平井作为一种成本不是很高但增产效果非常好的井型,已经越来越多地应用于矿区煤层气开发。但乌鲁木齐矿区具有地层倾角大、目标煤层结构复杂等特点,需要结合实际地质特征对水平井钻井技术进行优化和适宜性研究。结合水平井施工特点,开展了井壁失稳机理研究、低伤害钻井液体系研究和井身结构优化设计,并进行现场试验,取得了良好的效果。     

三轴试验下结构面倾角对制备岩样力学特性的影响

结构面倾角对岩样的力学特性有很大影响。人工制备了结构面倾角为15°、30°、45°、60°（水平面为0°面）的单贯通结构面岩样和完整样,并进行了单轴压缩试验和围压为100、200、300 kPa的三轴压缩试验来探讨结构面倾角对其力学和变形特性的影响。试验结果表明：①当倾角小于等于30°时,出现了岩样应力-应变曲线中典型的4个阶段。而当倾角等于45°和60°时,最后阶段变为先软化再硬化的特征;②结构面岩样均先体缩再体胀。随着围压增加,体缩最大值接近,而体胀呈明显减小趋势。随结构面倾角增加,体缩呈缓慢增长趋势,并在30°和45°时出现体缩突变。而体胀显著的减小。最后,指出了耶格尔单结构面判据的不足,并对其进行了修正,验证结果表明改进的耶格尔判据与试验结果吻合较好。     

基于Kalman滤波的大规模GNSS网参数估计方法

针对传统方法存在的缺陷,研究了利用Kalman滤波技术进行大规模GNSS网参数（主要包括测站位置参数、卫星轨道参数及极移参数）估计的理论方法与关键技术,并利用40个全球均匀分布的IGS站多天的观测数据对理论成果进行了验证。结果表明,本文估计得到的测站位置参数与IGS结果各分量较差的RMS值分别为0.85、1.1、1.21 cm,得到的卫星轨道参数外推1 h后与IGS最终星历各分量较差的RMS值分别为9.8、8.6、7.2 cm,得到的极移参数与IERS结果的较差基本在1 mas之内;该方法具有较高的估值精度,可有效地用于GNSS网各类参数的估计。     

LiDAR数据滤波中基于切片的断裂线优化方法

为了克服一般自动滤波算法对复杂地形的不适应性而产生大量误分的现象,提出了基于切片数据的LiDAR数据线分类滤波算法。该算法利用人眼对地形判断的先验知识,并使用多层次自适应高度阈值的滤波方法得到初始滤波结果,再利用三维空间中的角度特性进行优化,从而对断裂线地形能取得很好的滤波效果。最后采用VC++编程实现了本文提出的线分类算法,并经过试验分析比较,证明了该算法的适用性,能够适应高精度DEM的快速制作。     

基于CEEMD和自适应中值滤波的大地电磁数据去噪研究

为提高大地电磁数据的信噪比,笔者提出基于互补总体经验模式分解(CEEMD)和自适应中值滤波的去噪方法,利用CEEMD将大地电磁时间序列数据分解成多个固有模态函数(IMF)及趋势项,依据噪声的高低频特征有选择地利用自适应中值滤波对固有模态函数(IMF)进行去噪,再进行数据重构。对实测数据进行处理,该方法能较好地抑制大地电磁数据中、低频部分的噪声干扰,抑制突变点,提高数据的信噪比。     

基于车载点云空间分布的城区地物分类

城区车载点云数据包含建筑物、树木等不同的地物反射的点的总数,如何对无拓扑、盲目性的激光脚点进行分类成为点云数据后处理的难点。提出一种基于点云分散程度的分类方法:首先构建包围点及其k-邻域点集的最小包围盒,比较其在3个坐标平面的最大投影面积与最小包围盒体积的比值提取面状走势信息;其次比较点集在局部空间的分散程度提取树木点;最后以高程、点云密度作为约束条件进行分类。实例证明,该算法可较好地识别建筑物、树木等地物,具有一定的实用价值。     

二维粒子图像测速实验中三维涡旋可测性分析

现今二维粒子图像测速（PIV）广泛应用,为进一步提高PIV测量结果对紊流及水流和泥沙相互作用机理的理解,分析了二维PIV中三维涡旋的可测性。结合涡旋识别的旋转强度方法、坐标旋转定理和紊流经典Burgers涡模型,推导得出:二维PIV能否检测出三维涡旋,主要受涡旋环量和旋涡与测量平面之间的倾角两个因素影响,且仅当涡旋环量大于某一特定值（为倾角的函数）时,三维涡旋才可以被测量出。利用广泛使用的直接数值模拟（DNS）槽道紊流数据统计分析,得出了该条件下倾角和环量的相关曲线与拟合方程;结合环量概率密度累积分布可知,在常规二维PIV实验中,涡旋被测量出的概率越大,相应的倾角也越大,其中以90%、50%和10%的概率被测量出的三维涡旋与测量平面间分别呈20°、11°和5°的倾角。     

共模误差PCA与ICA提取方法的比较

为消除共模误差CME,目前广泛应用的主成分分析法（PCA）基于观测数据的二阶统计量（方差和协方差）将观测网残差分解成一组不相关的随时间变化的模态和对应的空间响应,而GPS时间序列分布具有非高斯特征,二阶统计量不能完全描述其随机特性。本文假设区域网CME 与其他误差相互统计独立,则可以采用独立分量分析（ICA）法。采用模拟数据对ICA提取CME的精确性和有效性进行验证,并与PCA结果进行对比。结果表明,ICA能够有效地提取观测网CME。     

GRACE监测青藏高原及邻区陆地水储量变化结果的可变性

结合4种不同的去相关滤波和2种平滑滤波,利用5组GRACE数据反演了青藏高原及邻区陆地水储量变化趋势,研究了结果的可变性。结果表明,采用S&W（P2M8）变宽度滑动窗口去条带效果较好,其结果中的湖水、冰川信号与卫星测高观测的信号位置具有较好的一致性。高斯滤波的异常幅值与扇形滤波相差10%~30%,平滑处理后异常幅值减少,观测分辨率降低,部分湖和冰川信号甚至消失。CSR/GFZ/JPL重力场模型反演的结果相近,但CSR去条带效果最好;JPL质量模型MAS/MAS_S的结果也相近,但在高原西部有较大差异。重力场模型与质量模型的结果相差很大。在利用GRACE卫星监测本地区陆地水储量变化时,推荐使用S&W（P2M8）去条带滤波器、CSR重力场模型数据。     

基于粒子滤波的跨断层数据分析

以大同台和唐山台为例,对跨断层观测数据与降水量、气温等辅助观测数据进行粒子滤波处理,并与卡尔曼滤波结果进行比较。示例及统计结果表明,该算法在跨断层数据处理中是可行性的。