浅层地震勘查在第四系分层及基岩调查中的应用

在第四系分层和基岩构造调查中,浅层地震勘探是主要的地球物理方法,包括横波反射、纵波反射和面波勘探等。根据探测目标深度的不同,选择合适的地震勘探方法是取得高品质地震勘探资料的关键。在南京查区、南通查区和云南查区分别采用横波反射和纵波反射方法,选取合适的震源,结合调查区的区域地质和钻孔资料,对勘探测线上的第四系分层和基岩构造进行分析和推断。     

无人机平台的沙漠场地BRDF特征观测方法及建模

目标双向反射分布函数BRDF（Bidirectional Reflectance Distribution Function）不仅是陆面遥感的关键地球物理参数,也是星载光学遥感仪器基于地面目标的场地辐射校正重要参量,是影响定标精度的关键要素。传统野外地物多角度测量使用的观测设备,一般其结构较为复杂,重量体积较大,而且运输和组装过程繁琐,观测目标时容易受地形和交通限制,难以进行高效快速精确的野外测量。近年来,无人机由于其设备操作简便、运输和观测方式灵活等方面的优点,可作为新的观测平台应用于当前遥感试验中。本文设计了一种基于无人机平台的地表BRDF测量装置、观测方案和数据处理流程。利用多旋翼低空无人机和云台的组合,搭载野外地物光谱仪和跟拍相机,通过对地面目标多角度观测和高精度定位及角度控制,实现针对固定目标的多方位角和天顶角观测。本文采用上述设计方案和观测流程,在敦煌辐射校正场开展多次稳定均匀沙漠目标的多角度光谱观测试验,并利用实验观测数据,基于Ross-Li核驱动模型推算了场地BRDF模型参数,并与MODIS的陆表BRDF产品（MCD43C1）及反射率产品（MOD/MYD09）进行对比验证。通过开展野外实验,核验了这种新的BRDF观测手段的可靠性,获取的敦煌地表BRDF参数与MODIS遥感产品有良好的一致性,各波段的相对偏差在5%以内。本研究表明,基于多旋翼无人机的BRDF观测系统,提供了一种全新的地物目标方向反射特性观测方法,可用于自动化高频次场地特性观测以及卫星同步定标等野外实验活动。在保证观测精度的同时,极大地减轻人力物力的投入,值得广泛推广应用。     

西南极特拉裂谷综合地球物理特征分析

特拉裂谷是西南极裂谷系统在新生代发生张裂作用的最后地区,因此成为研究西南极裂谷系统构造活动的关键。文章利用中国南极科考采集的以及SDLS国际共享的地震数据,结合多个钻探计划的钻井等基础资料,统一了西罗斯海地区地震反射界面和地震层序。将研究区的断层组合样式分为同沉积断层、层间断层和负花状断层三类,并进一步划分了区内新生代断层活动的期次,圈定了特拉裂谷的影响范围。研究发现,每期断层活动具有明显的继承性,活动时间由北部阿黛尔盆地向南部特拉裂谷越来越新,呈递变性,这是裂谷作用从北向南逐渐传递的结果。为了更加全面地揭示研究区的综合地球物理特征,利用基于弹性板模型下的Fan小波相关技术获得了研究区有效弹性厚度的空间变化特征。结果显示,横贯南极山脉前缘的异常低值条带与晚新生代的裂谷活动和伴生的岩浆作用有关,并指示了西罗斯海的拉张区域。      

基于高频增强曲线与迭代反射投影的遥感影像超分辨率重建

针对传统迭代反射投影方法得到的重建影像,其边缘部分存在锯齿效应和噪声信息,从而无法达到提升影像清晰度不足的问题。文中对初始重建影像,首先使用反锐化掩模方法提取其中的高频分量,并对高频信息进行分类,然后平滑掉其中的噪声信息,应用高频增强曲线对高频分量进行提升,保持高频分量的单调性。实验仿真结果表明,该方法可以消除噪声,小的边缘纹理细节得到增强,大轮廓没有过增强,可有效提升重建影像的清晰度。     

厚煤层内小断层的反射槽波探测技术及应用

厚煤层、巨厚煤层工作面内的小断层一般断距或延展长度的规模较小,目前的探查方法和仪器受分辨率限制一般难以探查这类小断层,而小断层探查不清,将会对智能化工作面高效回采带来较大影响。针对这一问题,开展厚煤层内小断层反射槽波探测的数值模拟及现场实验工作。在数值模拟方面,采用交错网格有限差分法对厚煤层(6 m)、巨厚煤层(20 m)两种环境下含小断层(落差小于3 m)的数值模型进行三分量弹性波模拟,在对数值模拟结果进行频谱分析的基础上研究不同模型中的直达槽波与反射槽波的特征。在实际探查方面,通过不同矿区厚煤层、巨厚煤层实际发育断层进行透、反射数据综合研究,分析和比较透射与反射槽波方法对小断层的探查情况。研究表明,工面内构造发育相对简单的条件下,反射槽波对厚煤层、巨厚煤层工作面中小断层的探测较透射槽波有更强的识别性及准确性。      

综合物探方法在某水电站坝前滑坡勘察中的应用

某水电站坝址下游左岸分布一堆积体,在正常泄洪条件下,堆积体的稳定状况影响坡体上居民安全。本次采用高密度电法和浅层地震反射法相结合的综合物探方法,用以查明堆积体的厚度、范围及基岩顶板界面的起伏形态,为工程地质提供物性参数。成果显示,该堆积体覆盖层与下伏基岩在电性及波速上均存在着明显的物性差异;堆积体厚度变化范围在8～80m之间。     

成都市城市地下空间探测的地球物理方法研究

成都市已被国家定位为国家中心城市,是继北京、天津、上海、广州、重庆之后第六个国家中心城市。成都市地下空间的开发与利用对于城市的快速、健康、生态发展具有重要的现实意义。1991年《成都市城市物探工作报告》对我们现在研究成都市地下空间三维地质结构探测工作的重要补充。结合成都市地层分布、城市建筑物特点,成都市城市地下空间探测应用最广泛的应该是反射波法、面波法(主动源和被动源联合勘探)、等值反磁通瞬变电磁法,其次以直流电测深(包括高密度电阻率法)、探地雷达等,辅助手段为折射波法、放射性测量和测井、波速测试等方法。解决城市专项地质问题需要针对问题的其它工程物探方法。     

煤矿反射槽波探测技术研究评述

反射槽波可用于单条巷道内探测巷道两侧和掘进前方一定区域内的断层等异常地质构造。目前该项技术已在我国多数矿井开展过探测试验和工程应用,对采掘危险区治理、工作面布置和采掘方案设计等生产环节起到了重要的指导作用。阐述了反射槽波的处理方法和原理,比较了面对巷道的侧帮和掘进前方2种不同探测区域时,反射槽波数据和处理方法的异同之处,着重对反射槽波的叠加成像、偏移成像以及掘进工作面超前成像3类成像方法的技术原理、适用条件和研究进展进行了梳理和分析,总结了反射槽波在巷道侧帮与掘进前方断层、采空区以及陷落柱探测方面的典型案例。在此基础上提出进一步提高探测能力的改进方向：研究适用于槽波频散性的反褶积方法,有效压缩反射槽波并依据频散速度准确偏移归位,提高成像分辨率;通过极化处理求出槽波的偏振方向,从而减少“画弧”现象;借鉴束偏移技术,选取特定方向的槽波参与成像,提高成像信噪比;研究影响反射槽波信号强弱的地质条件和采集条件,在不增加震源能量的条件下有效增强反射槽波;研制新型震源,提高反射槽波探测应用的安全性和适用性。对反射槽波未来的应用方向进行展望,以期促进反射槽波探测技术发展,为煤矿安全高效开采提供保障。     

红外光谱在几种相似硫酸盐矿物判别中的应用

为快速、有效区分硫酸盐矿物,选取几类具代表性的硫酸盐类矿物样品,采用红外光谱法的反射法和KBr压片法收集各样品的中红外吸收光谱,并进行对比和分析。结果表明,常规矿物测试应用物理特性很难将各矿物区分,红外吸收光谱可有效区分几类相似硫酸盐矿物。对相同结构类型、分子构型、晶系及对称类型的硫酸盐矿物,[SO4]2-基团与[OH]-基团的红外活性内振动频率具随阳离子半径减小而增大、阳离子质量增大而降低的规律。对反射法和KBr压片法测试结果比对,SO4基团与OH基团内振动特征峰基本一致,偏差约0~10 cm-1,个别约40±cm-1。     

MODIS二向反射模型方差函数的研究与应用

地表二向性反射分布函数(BRDF)是表征地物反射随太阳和观测方向变化的物理量。在统计意义上,BRDF表示均值统计量,BRVF(Bidirectional Reflectance Variance Function)表示方差统计量,它们对研究地表各向异性反射特征有着重要意义。本文首先采用误差传播理论,推导出基于MODIS BRDF模型的BRVF表达形式。研究结果表明,BRVF的空间分布模式主要由几何光学核Kgeo和体散射核Kvol的一次项和二次项权重和决定。然后利用EOS地面验证核心站点(EOS Land Validation Core Sites)的MODIS BRDF产品,对BRVF空间分布模式随地表类型、光谱波段和观测角度范围进行验证。验证结果表明,基于MODIS BRDF产品的验证与理论推导有较好的一致性。BRVF空间分布模式和地表类型有关,通常在热点处有一个峰值。在大观测天顶角(60°)下,BRVF随着角度的增大而增大。BRVF在近红外波段整体上大于红波段,表明其波段依赖性。最后,将上述理论成果初步应用于69组地表测量数据的模拟中。模拟结果表明,当大角度缺少观测数据时,模型外延所引起的方向反射方差显著增大,对地表反照率的反演精度和不确定性有较大影响。其中,红波段的白天空反照率的相对误差最大可达38.26%。本研究对利用小角度观测数据进行地表反照率反演的不确定性分析有指导意义;对大角度观测数据缺失情况下,先验知识在地表反照率的反演应用可提供有意义的理论支撑。