‘92中国GPS会战（A级网）数据处理分析

讨论了应用武汉测绘科技大学改进到微机上的ＧＡＭＩＴ软件处理＇９２中国ＧＰＳ会战的国内数据以及用ＧＰＳＡＤＪ软件的多站网处理模块进行全网平差的技术方案，着重论述了数据处理所遇到的问题及解决方法，最后分析了成果精度。     

基于不等式约束的三维电阻率探测混合反演方法

三维电阻率探测的线性反演和非线性反演中均存在着多解性的固有难题.电阻率线性反演方法的效率较高,但反演结果对初始模型的依赖性较强,易陷入局部极小;而非线性反演方法不依赖初始模型,但搜索效率极低,尚未见到关于三维电阻率非线性反演的文献.针对上述问题,融合线性与非线性反演方法的互补优势,提出了最小二乘法(线性方法)与改进遗传算法(非线性方法)相结合的混合反演方法的概念和思想.首先,提出了将介质电阻率变化范围作为不等式约束引入反演方程的思路,以实现压制多解性、提高可靠性的目标.提出了宽松不等式约束和基于钻孔推断的局部严格不等式约束的获取及定义方法.在此基础上,分别提出了基于不等式约束的最小二乘线性反演方法和遗传算法非线性反演方法.其次,对于遗传算法在变异搜索方向控制、初始群体产生等方面进行了改进,优化了其搜索方向和初始群体多样性.然后,提出了混合反演方法及其实现方案,利用改进遗传算法进行第一阶段反演,发挥其对初始模型的依赖程度低的优势,搜索到最优解附近的空间,输出当前最优个体;利用最小二乘法进行第二阶段反演,将遗传算法得到的当前最优个体作为初始模型,在最优解附近空间执行高效率的局部线性搜索,最终实现地电结构的三维成像.最后,开展了合成数据与实际工程算例验证,与传统最小二乘方法进行了对比,发现混合反演方法在压制多解性、摆脱初始模型依赖和提高反演效果方面有较好效果.     

基于GRACE的空间约束方法监测华北平原地下水储量变化

华北平原作为我国重要的工农业基地和政治经济中心,面临着严重的水资源危机.因此,开展对华北平原地下水储量变化的监测工作具有重要现实意义与科学价值.本文基于GRACE重力卫星的空间约束方法,研究了华北平原地下水储量变化的时空分布规律,并与地面水井实测与地下水模型结果进行了综合比较和分析.结果表明:2002-2014年,华北平原地下水存在明显的长期亏损,GRACE估计的亏损速率为-7.4±0.9 km~3·a~(-1),而地面水井资料估计的浅层地下水亏损速率为-1.2 km~3·a~1,对比两者之间的差异可以发现,华北平原的地下水亏损以深层地下水为主.2002-2008年,GRACE估计的华北平原地下水亏损速率为-5.3±2.2 km~3·a~(-1),这与华北平原两个地下水模型得到的平均亏损速率-5.4 km~3·a~(-1)十分吻合.通过华北平原区域地下水模型的独立验证,说明GRACE可以有效评估华北平原的地下水储量变化趋势.除了长期亏损的趋势项之外,华北平原地下水还存在明显的年际变化特征,并与该地区年降雨量变化特征一致.在降雨偏少的2002年、2005-2009年和2014年,华北平原地下水储量显著减少.在空间分布上,GRACE结果表明,华北平原的地下水储量减少主要发生在山前平原和中部平原区,这也与水井实测资料和区域地下水模型结果较为吻合.与GRACE和区域地下水模型相比,目前的全球水文模型仍无法准确估计华北平原地下水变化的空间分布和亏损速率.上述研究表明,GRACE提供了评估华北平原地下水储量变化的重要监测手段.     

水下多路液压快速接头的夹头结构分析与优化

深海油气田水下生产系统装备之间的精准连接是国际公认的技术难题,对接一般通过深海连接器完成。弹性夹头是水下连接器的重要组成部分,其性能关系到海洋油气生产系统的安全性和可靠性。弹性夹头的主要作用是在水下机器人的辅助下连接和锁紧连接器的固定端和移动端。采用ABAQUS软件的显式动力学分析模块计算夹头夹紧心轴这一过程中的应力、反作用力状态。三维模型仿真结果表明,锁紧过程中弹性夹头的最大应力不超过430 MPa,小于所选取的材料屈服强度480 MPa。采用正交试验和方差分析的方法研究夹头的长度、夹头与心轴的间隙等几个关键尺寸从而分析影响夹头应力和连接所需推力的最显著因素。对夹头的结构进行优化设计,同时也为夹头心轴结构的设计提供了理论依据。最后,通过试验研究对样机进行测试,测试结果表明,夹紧动作所需的最大推力在700 N以下。     

前板可旋转的双垂板结构水动力特性的理论研究

振荡水柱波能转换装置的最大转换效率往往受到腔内水柱共振机制的直接影响。通过对装置的基本结构进行简化,提出了一种前墙可绕固定轴旋转的双垂板式结构系统,旨在通过前墙的旋转运动进一步加剧水柱的振荡,从而对腔内水柱的共振机制进行调节和控制。基于线性波理论,采用匹配特征函数展开法对波浪与双垂板结构的相互作用进行理论研究,针对流场在结构物尖角附近的奇异性特征,将公共界面上的速度分布基于切比雪夫多项式近似展开,并应用区域间的速度与压力连续条件进行求解。通过分析结构的几何参数对反射透射系数、平均波面高程、前墙旋转振幅以及前墙与水面间相位差的影响,深究其共振机理,为振荡水柱波能转换装置的效率优化机制提供理论依据。结果表明,在所研究的波浪频率范围内,前墙的自由旋转运动会加剧板间的平均波面高程,应用于波浪能转换装置中能进一步拓宽高效频率带宽。     

湖南省“631”地质灾害预警模式及避险案例研究

降雨是地质灾害的主要诱发因素,但做到精准预测降雨时段和落区很难,这也是传统的地质灾害短期预警误报率较高的原因之一。湖南省地处中南,降雨充沛,地质条件相对脆弱,地质灾害多发频发。为应对日益严峻的地质灾害防治形势,结合湖南多年预警工作经验,构建了“631”递进式地质灾害气象风险预警模式。该预警模式以湖南省地质灾害综合防治信息系统为技术支撑,基于精准度较高的短临雨量预报和实况雨量,形成“提前6 h预报暴雨落区、提前3 h预警、提前1 h叫应、提前半小时再呼应”预警叫应机制。目前该预警模式已广泛应用于湖南省地质灾害防治工作,大大提升了预警效率和精准度。2022年6月初湖南遭遇一轮超历年极值的强降雨过程,地质灾害呈群发性出现,运用该预警模式,2022年转移人数、避让起数均排全国第一,取得了显著的防灾成效。     

考虑时间约束的地震救灾数学模型设计与实现

在地震救灾方面,针对信息实时更新的地震救灾数学模型,为了满足不同受灾点的物资需求,增加了出救点数量以及配送时间,以此来保证地震救援物资需求的满足度,提高了应急响应水平。结合地震救灾特点,设计了一种考虑时间约束的地震救灾数学模型。该模型在地震救灾物资需求预测部分,分析影响地震救灾物资需求量的主要因素,构建地震救灾物资需求量计算模型,对影响地震救灾物资需求量的主要因素构建隶属度函数,给出基于模糊综合评判的地震救灾物资需求分级模型。其次,考虑时间约束以及需求不确定等方面,构建考虑时间约束的地震救灾多目标优化数学模型,并给出求解模型。实验结果表明,该模型减少了救灾物资到达受灾点的延迟时间,可在满足时间约束的条件下提高物资需求满足率。     

营口地震台分量钻孔应变(YRY、RZB)数据对比分析

营口地震台是全国钻孔应变观测台站中极少数同时拥有两台套分量钻孔应变同时运行的台站,两台仪器同时运行已4年多,观测资料基本完整。我们要以台站使用的预处理系统为基础,依据现有的观测资料进行对比观测分析,通过中国地震台网前兆管理系统和预处理系统对观测数据进行处理、分析和提取,并使用MAPSIS对观测数据进行进一步分析数据的自检和异常特性,查找一致性和区别,利用数学方法识别和提取,总结两种仪器的观测特征和异常信号区别,分析两套仪器的观测差异,从而提高观测质量和钻孔应变在地震监测中的重要作用。     

地层格架正则化约束下的二维立体层析反演

通过把地层格架信息作用于立体层析Fréchet导数矩阵,使得更新后的速度模型呈现出符合地质规律的块状特征.地层格架信息基于立体层析反演中得到的反射点位置进行非规则B样条插值拟合得到,因此在反演中它将会随着反射点位置的更新自然得到更新.与前人提出的保边缘层析算法或多层立体层析算法相比,本文提出的地层格架正则化无需引入混合正则化项或定义某种复杂的混合速度格式,更为直接也更容易实现.理论和实际数据算例证实了该正则化技巧的稳健性和可靠性,能够得到与实际地质构造特征更为一致的地质一致性反演结果.     

基于广义模型约束的时间域航空电磁反演研究

由于航空电磁具有海量数据,因此快速有效的成像和反演手段至关重要.本文针对层状介质模型推导与实现了广义模型约束条件下时间域航空电磁一维反演.从正则化反演的目标函数出发,通过改变模型约束项构造Lp范数反演和聚焦反演,进而通过改变模型求解域构造出基于小波变换的稀疏约束反演.针对不同反演方法目标函数的构建方式,本文进一步从数学原理上分析不同反演方法的预期效果,并通过理论模型和实测数据进行验证.结果表明L0.8范数反演、聚焦反演和基于小波变换的稀疏约束反演可以得到更符合地下层状介质陡变界面的反演结果.