激光测高数据辅助卫星成像几何模型精化处理

资源三号02星(ZY-3 02)作为资源三号系列的第2颗卫星,于2016年5月30号成功发射,其主要服务于中国空间基础建设等重大工程,星上搭载了中国首个对地观测试验性激光测高载荷。高程精度作为立体测图的重要指标,达到其精度要求的困难程度远大于平面。在借鉴目前较成熟的卫星影像区域网平差理论的基础上,结合近年来激光测高数据精度的大幅提升以及ZY-3 02星激光测高数据的特点,首次提出了激光测高数据辅助卫星立体影像进行成像几何模型精化处理的通用理论。首先,利用传统的区域网平差算法对所处理影像进行高精度连接点匹配处理,并对其进行无约束的自由网平差处理,获得高精度相对精度及不亚于原始成像几何模型的绝对精度;其次,根据激光测高数据3维坐标和精化后参考影像成像几何模型获取激光数据参考影像坐标;然后,将参考影像坐标通过几何模型映射获取目标影像上待匹配影像坐标,通过连接点匹配算法,对待匹配目标影像坐标进行精化获取高精度像方同名点;最后,以同名点作为高程控制进行区域网平差计算,对影像成像几何模型进一步处理,获取高精度补偿参数。通过湖北、青海两测区的试验,以激光测高数据辅助卫星影像几何模型精化精度可分别达到1.97 m、3.23 m,结果表明本文提出的方法可有效提高卫星立体数据测图精度。     

GPS周解坐标时间序列粗差剔除的策略分析

针对地震、地质构造活动或测站更换接收机或天线等原因导致时间序列中存在粗差的问题,该文通过对站点位置的时间序列的研究分析,可以获取板块运动规律、地球震荡周期变化等信息,这对维护和更新地球参考框架,探究和揭示大地构造变形运动过程、动力学机制及地震活动等相关科学问题具有十分重要的意义。对全球分布的34个IGS站周解坐标时间序列,分别采用3RMS准则和IQR准则进行粗差的剔除,得出低高纬度更适合3RMS准则,中纬度比较适合同时应用两准则结论,为后续研究提供了良好的数据基础。     

无人机摄影测量在矿山尾矿库建设规划的应用

该文以四川省会东县某公司小沟头尾矿库建设规划为研究案例,探究无人机摄影测量技术在该领域的适用性。与传统GPS-RTK测量数据相比,无人机摄影测量的水平和高程中误差为0.311m、0.304m,满足矿山尾矿库建设规划运用需求。通过分析,无人机摄影测量具备以下特性:(1)外业工作时间低于传统测量数倍,工作效率具备明显优势;(2)高精度DOM能更方便地辅助尾矿库周边区域地物识别与标注;(3)地表高程数据受地物直接影响,能真实反映地表起伏;(4)三维可视性强,可辅助实现尾矿库3D规划展示和堆积核算。实验表明,无人机摄影测量技术能有效辅助尾矿库建设规划以及安全风险评价,可为有关管理部门实施矿山合理建设和生产提供技术支撑和执法依据,具备良好市场运用前景。     

内蒙古阿拉善地区绿色戈壁玛瑙的宝石学特征与致色成因研究

内蒙古阿拉善地区经历数亿年的地质活动,产出颜色丰富且结构致密的戈壁玛瑙。通过常规宝石学测试、偏光显微镜及扫描电镜观察、X射线粉晶衍射、电子探针、红外光谱及紫外-可见光-近红外分光光度计等测试分析方法对绿色戈壁玛瑙的宝石矿物学特征及致色成因进行了深入研究。肉眼观察,阿拉善绿色玛瑙呈深绿色至褐绿色,微透明至不透明,相对密度、折射率、摩氏硬度等均符合石英质玉石的特点。偏光显微镜观察,绿鳞石富集于表层,并向内部呈放射状生长;方解石与石英均为隐晶质结构。扫描电镜观察,绿鳞石呈颗粒状分布于石英及方解石之间。X射线衍射分析结果表明,绿色戈壁玛瑙的物相组成主要为石英、方解石和绿鳞石。电子探针分析结果表明绿鳞石的主要化学组成为SiO₂、FeO、Al₂O₃、K₂O和MgO。红外光谱分析也显示存在绿鳞石对应基团的特征峰。表层绿鳞石在紫外-可见光-近红外分光光度计下显示出Fe²⁺与Fe³⁺的特征光谱,Fe²⁺与Fe³⁺之间的电荷转移是其...     

基于3D打印的裂隙岩体力学特性尺寸效应及各向异性初探

裂隙岩体力学参数的尺寸效应和各向异性是岩石力学与工程领域亟待解决的难点问题。充分利用3D砂型打印技术快速成型、可批量制备复杂内部结构岩体模型的优势,以石英砂和呋喃树脂为打印基材,制备不同尺寸和旋转角的裂隙网络类岩石试件。通过单轴压缩试验研究裂隙网络岩体力学特性的尺寸效应,揭示裂隙密度与强度之间的相关性,分析表征单元体尺度岩体力学特性的各向异性。结果表明：3D砂型打印试件的力学性能与真实岩体相似,应力-应变曲线可划分为初始压密、弹性变形、裂纹萌生与扩展和峰后破坏4个阶段。试件抗压强度与试件边长之间呈指数衰减关系,存在显著尺寸效应性质。裂隙密度与抗压强度之间呈显著的负指数关系,基于裂隙密度与抗压强度确定的岩体表征单元体尺度具有良好的一致性。裂隙岩体的破坏模式和抗压强度具有显著的各向异性特征。研究方法从3D打印角度为复杂裂隙岩体尺寸效应及各向异性的室内试验研究提供了可靠途径。     

浅埋水下文物遗址的海洋地球物理声学探测展望：以沉船为例

水下文化遗产与历史、艺术、经济和科学的发展有着密切联系。浅埋沉船是我国今后水下文物遗址探测中所必须考虑的重要类型,海洋地球物理方法在这类遗址探测中发挥着关键作用。通过海洋地球物理声学探测方法在浅埋沉船中的应用研究,分析浅埋沉船与周边环境之间的反射系数和极性变化特性,论述海洋地球物理声学探测在浅埋沉船判别、浅埋沉船降解程度评估以及浅埋沉船遗骸3D重建等方面的应用与进展,指出我国浅埋沉船探测研究在可控实验模拟、数据精细处理和学科交叉综合研究等方面亟待加强,以满足浅埋沉船这一重要水下考古类型的探测需求。     

基于FLAC 3D的岩土层参数特征对基坑变形影响研究

为研究天津蓟州河地铁枢纽基坑工程变形影响特性,采用FLAC 3D仿真计算方法,以修正剑桥模型为本构体,针对不同基坑变形影响因素开展了计算分析。研究获得了基岩埋置深度对桩体水平位移影响,位移趋势特征受影响较小,但量值水平呈增大,基坑开挖深度应与基岩埋置深度、桩长相匹配,减少支护结构不稳定位移。分析了基坑土层变形与基岩埋置深度关系为正相关,但基岩深度在低于9m与超过9m,土层变形的变化趋势具有差异性,但土层变形变化节点分别位于基坑边30 m、50 m处。研究得到桩体水平位移与土层黏聚力为负相关关系,且桩底水平位移始终高于桩顶;在土层黏聚力不同方案下,桩体水平位移变化趋势有所差异,其中黏聚力25～45 kPa下位移呈“递增-稳定”。论文对探讨基坑变形影响因素有所研究成果可为基坑工程支护设计及施工提供依据。     

WV-3遥感数据在滇西矿产资源开发与地质灾害调查中的应用

选择云南三江中南段高黎贡山之南作为研究对象,利用WorldView-3卫星数据高空间分辨率的特点,基于Skyline软件构建三维模拟场景,从不同视域范围、远近尺度、方位视角对解译目标进行全方位展示,获取了不同矿山开发及地质灾害的典型识别标志,进行矿产资源开发状况精细识别及地质灾害详细信息提取,解译出区内建筑石料用灰岩等5种非金属矿以及滑坡等3种类型地质灾害,为矿山管理及地质灾害调查提供快速精准的目标,提升工作效率和质量。     

基于3D-DIC的砂岩裂纹扩展及损伤监测试验研究

裂纹监测对岩石损伤演化的认识至关重要。为研究岩石裂纹扩展及损伤变形特性,开展了含不同倾角（0°～90°）预制裂隙的标准细黄砂岩样的单轴压缩试验。利用三维数字图像相关技术（3D-DIC）获取岩样三维空间坐标下的应变分布,并结合声发射从光学与声学的角度监测了裂纹的扩展演化。由此提出了一种裂纹主应变的计算方法,定量表征岩石劣化的损伤变量D值。最后,探讨了由声发射与损伤变量D值确定岩样特征强度的影响因素。结论如下：（1）裂纹主应变反映了岩样受荷过程中同源裂纹在时间上的变化速率与空间上的扩展趋势,能较好地表征岩石的开裂行为;（2）声发射适用于确定岩样的起裂应力,不适用于损伤应力的确定,损伤变量D值所确定的起裂应力滞后于声发射,但适用于损伤应力特征值的确定;（3）结合声发射与DIC技术确定的归一化起裂应力范围为0.63～0.94、归一化损伤应力的范围为0.83～0.99;（4）预有裂隙会影响岩石的材料力学性能。随着倾角的增加,岩石的起裂应力、损伤应力及峰值应力呈增长的趋势,由于难以形成局部应变场聚集,裂纹的萌生与起裂更加困难。结果表明,3D-DIC技术的利用可以提高对岩石开裂行为的理解,对岩石的损伤监测与判识更有重要的意义。     

电感耦合等离子体发射光谱法测定硼硅酸盐玻璃中的硼等常见元素

硼硅酸盐玻璃中的硼、钙、镁、铝、铁、钛、硅等常见元素普遍采用各元素分别测定的方式进行分析,分析效率很低;而且硼的测定普遍采用容量法,当B2O3含量低于1%时,容量法测定误差较大。本文以KOH熔融的方式消解样品,采用电感耦合等离子体发射光谱法(ICP-AES)进行分析。通过实验研究了KOH用量和不同称样量对B2O3测定结果的影响。结果表明,KOH用量在3 g以上时有较好的熔样效率和熔样效果,称样量低于0.4 g对B2O3测定结果无明显影响,考虑到其他元素的测定,确定了KOH用量优选3 g,称样量优选0.1 g。在此条件下,测定B2O3等常见元素的精密度(RSD,n=6)≤2%,加标回收率在96.0%~105.6%之间,除Si O2测定误差较大外,其他元素的测定结果均令人满意。本方法确定的B2O3的定量限为0.067%,且对于B2O3最高含量达到16%的测定结果也令人满意,因此可测定B2O3含量的范围至少为0.067%~16%。当样品中的B2O3含量高于4%时,方法准确度和精密度与国家标准分析方法(容量法)相当;当B2O3含量低于1%时,方法准确度和精密度都优于容量法。与现有报道相比,本方法显著拓宽了B2O3的测定范围,并具有良好的准确度,而且在B2O3准确测定的同时,也实现了Ca、Mg、Al、Fe、Ti的定量分析和Si的半定量分析,大大提高了分析效率,可以实现硼硅酸盐玻璃中B2O3等常见元素的准确快速分析。