任意起伏地形下重力异常三维正演及并行计算

为了进一步提高空间-波数域三维重力异常正演算法的适用范围和计算效率,本文采用任意傅里叶变换算法实现了空间-波数域三维重力异常正演,且在NVIDIA CUDA平台上进行CPU-GPU并行加速.任意傅里叶变换算法的基本思想是将二维傅里叶变换转化为两个一维傅里叶变换,一维傅里叶变换积分离散为多个单元积分累加和,离散单元中原函数采用二次插值形函数拟合,求出单元积分的解析表达式.相比现有的傅里叶变换算法,新方法具有采样灵活、积分精度高、计算速度快和傅里叶变换的截断效应小等优势.利用空间-波数域算法的高度并行性,采用CPU并行求解常微分方程,GPU并行计算任意傅里叶变换,实现了CPU-GPU并行加速方案,进一步提升了本文算法效率.利用常密度模型,对比数值解和解析解,结果表明本文算法正确;利用变密度模型对比了任意傅里叶变换算法与高斯快速傅里叶变换算法的计算效率与精度,在相近的数值精度下,本文算法波数选取少,效率高;测试CPU-GPU并行效果,结果表明相比CPU串行算法,CPU-GPU并行算法的计算效率大大提升,千万数量级节点数模型正演仅耗时数秒.最后利用实际地形数据进行三维重力异常场数值模拟,证明了新方法的高效性与实用性,对实现大规模复杂条件下重力异常精细化反演成像与综合解释有重要意义.

     

层间多次波傅里叶有限差分偏移成像

传统地震偏移方法仅利用一次反射波进行偏移成像,多次波对其来说是一种噪声,在成像前需要将多次波去除.然而多次波偏移比一次反射波偏移拥有更高的照明度,可以提高地震成像的精度.通过修改传统傅里叶有限差分偏移方法,将层间多次波作为输入数据,可将层间多次波成像.本文提出的层间多次波傅里叶有限差分偏移方法,通过波场延拓和全波场方法获得上行波场和下行波场,利用层间多次波成像条件对不同阶数的层间多次波分别进行成像,正传波场和反传波场在零时刻进行互相关.数值实例验证了本文方法的正确性和实用性,表明层间多次波成像可以突出盐丘体的同相轴,恢复盐下的构造信息,弥补传统成像方法的不足,提高地震偏移成像分辨率,有效地为地下提供额外照明.

     

AUV移动探测下基于U-Net网络的本体噪声去除

在基于移动 AUV(自主水下机器人)平台的水下机动目标探测场景中,由于拖曳能力和探测孔径的限制,目标噪声极易淹没在本体噪声中。而且,本体噪声与目标噪声具有非常相似的频谱特性和倍频关系,进一步加重了目标噪声分析的难度。为降低本体噪声的影响、提高目标噪声的信噪比,开展了基于 U-Net 深度网络的水下混合噪声信号分离算法研究。通过仿真模型测试了算法在不同转速差、桨叶数差以及目标噪声信噪比条件下去除本体噪声的性能。实验结果初步表明：在目标信号信噪比不低于–10 dB 的条件下,算法可以对本体噪声进行有效去除。     

基于有限傅立叶级数法的浮标测波算法研究

针对精确测量波浪参数的问题,研究了波浪浮标测波算法.该算法对浮标采集的波浪运动速度谱进行带通滤波,进而对波浪速度谱和方向波谱进行处理和分析,最终通过有限傅立叶级数法计算波浪的有效波高、跨零周期和谱峰波向.通过模拟仿真和湖上对比测试,验证了算法的有效性和准确性,测量相对误差维持在2％～10％范围内.该算法可应用于装载GP...     

遥感影像地物特征识别的频谱能量分析方法探讨

从Parseval能量守恒定理和地物特征的图谱识别理论出发,对遥感影像地物特征识别的频谱能量分析方法进行了分析。通过分析不同频谱半径范围内所占的能量比重,初步考察了地物特征频谱能量的分布特点。进而通过对频谱能量环状和楔状采样,定量描述了表征地物粗糙度、周期性及方向性特征的频谱能量分布状况。最后以居民楼地物为例,根据建立的高、低频识别标志,结合在频谱能量上具有方向和频带选择性的匹配Gabor滤波器,实现了居民楼地物对象的提取。实验结果表明,此方法可以获取在空间域中无法得到的地物信息表征,为进一步开展地物特征的识别和提取提供了一条新思路。     

松辽盆地西南隆起区发现晚白垩世嫩江组叶肢介化石

松辽盆地西南隆起区高力板镇西南首次发现晚白垩世叶肢介化石4属6种,包括：Estherites（Euestherites）cf.pulcherrimus Zhang et Chen、Estherites（Euestherites）sp.、Estherites sp.、Halysestheria biformis Zhang et Chen、Glyptostracus sp.、Dictyestheria sp.,确定这套地层为嫩江组.该地区嫩江组的发现,为建立松辽盆地西南隆起区地层系列奠定了基础,为下一步开展松辽盆地油气地质调查研究提供了有力支撑.     

塔河下游间歇性输水河道附近地下水位动态响应

塔里木河(塔河)是中国最长的内陆河,沿塔克拉玛干沙漠控制着新疆大部分地区.塔河自大西子水库以下已经断流30多年,引发许多严重的生态环境问题.为缓解下游的生态压力,向下游进行了几次紧急生态输水,以检验输水对塔河下游地区环境问题的影响.本文依据塔河下游的水文地质特征和极端干旱的气候条件,建立了不存在源汇项条件下的一维非稳定流模型并引入了傅里叶变换求解方法.通过对河流水位的阶梯状概化,简化了非稳定流模型的边界条件.为了查明区内含水层的结构,考虑到高密度电法兼具电测深和电剖面的特点,在研究区实施了一条高密度电法剖面.电法剖面揭示,区内潜水含水层呈水平层状分布,平均厚度约为35 m.根据电法剖面的结果,经过实测资料验证,模型反演得到的潜水水位的最大平均绝对误差为0.3 m,远远小于区内潜水水位波动的幅度.相关性分析表明,模型计算值和实测值之间具有显著的相关性.因此,模型很好的刻画了塔河下游河道附近地下水对上游输水的响应,为评价塔河下游生态输水的环境效应提供了一个有力的理论工具.     

蛇纹石化方辉橄榄岩弹性波速实验研究及其在地幔楔中的应用

地幔楔是俯冲带系统的重要组成单元, 在地球内部物质循环、壳幔相互作用过程中起着承上启下的关键作用。俯冲板片脱水可以引起上覆地幔楔中橄榄岩类的蛇纹石化, 而蛇纹石的波速显著低于地幔橄榄岩, 所以不同蛇纹石化程度的地幔楔表现出不同的低速特征。本研究首先利用天然叶蛇纹石热压合成纯的蛇纹岩样品, 利用橄榄石和斜方辉石热压合成方辉橄榄岩样品, 然后在高压下分别测量合成的方辉橄榄岩和蛇纹岩样品的纵波速度(V_P)和横波速度(V_S), 结合Voigt-Reuss-Hill岩石物理模型计算得到不同蛇纹石含量的方辉橄榄岩的波速, 最后结合地震波资料, 估算出不同俯冲带地幔楔的蛇纹石化程度。研究表明, 在地幔楔蛇纹石化程度和含水量的估算中, 必须考虑斜方辉石蛇纹石化的影响。相比前人研究, 方辉橄榄岩的蛇纹石化可能更接近于实际情况。

     

地电测量中的干扰和抑制

处理分析了阳原台1980—2017年长程地电阻率的观测资料,认为该台地电阻率变化存在较清晰的冬高夏低的年变特征。用滑动傅里叶方法消除年变后得到,正常背景变化与异常变化的差异较为显著,异常变化较为明显的对应1980年丰镇M5.8、1988年大同M6.2、1996年包头M6.4、1998年张北M6.2、2014年涿鹿M4.8地震,异常变化形态、持续时间、偏离幅度（偏离正常动态均值线的幅度）等可信度较高。本文认为,阳原台地电阻率观测可以为晋冀蒙交界地区地震活动形势的研判提供较为可信的参考依据。     

基于形状相似性识别的空间查询

空间查询是GIS的主要功能之一,不仅包括对几何、拓扑或语义信息的提取,还应包括空间认知相关信息的检索。空间形状和空间模式的识别与查询即属该情形,其查询结果取决于人的认知推理而不在于于实体自身的属性。本研究提出一种面向形状的空间查询方法,具有如下的形式化描述： Select {Oi} From DataBase Where Oi.shape LIKE Template At_Degree . 将形状比较的新操作“LIKE”应用到形式化查询语言SQL中。以建筑物多边形目标为研究对象,提出了基于傅立叶变换的形状度量方法,并通过认知实验建立“LIKE”的模糊隶属度函数。实验表明该方法基于形状查询与人的识别结果相一致。