Geospatial technologies for Chang’e-3 and Chang’e-4 lunar rover missions

ABSTRACT

This paper presents a brief overview of the geospatial technologies developed and applied in Chang’e-3 and Chang’e-4 lunar rover missions. Photogrammetric mapping techniques were used to produce topographic products of the landing site with meter level resolution using orbital images before landing, and to produce centimeter-resolution topographic products in near real-time after landing. Visual positioning techniques were used to determine the locations of the two landers using descent images and orbital basemaps immediately after landing. During surface operations, visual-positioning-based rover localization was performed routinely at each waypoint using Navcam images. The topographic analysis and rover localization results directly supported waypoint-to-waypoint path planning, science target selection and scientific investigations. A GIS-based digital cartography system was also developed to support rover teleoperation.     

常规电法在桥基勘察中的应用与效果

以某高速公路桥基勘察为例，介绍了常规电法在桥基选址－初步勘察中的应用，并认为对具备一定地球物理前提的岩（土）体，该法效果明显，值得推广。     

走滑断裂古地震探槽选址范例

探槽选址直接决定了古地震研究的质量,且理想探槽位置具有稀缺性。在收集82篇国内外走滑断裂古地震研究论文的基础上,分析了长序列古地震探槽选址和同震位移探槽选址的构造地貌共性特征。长序列古地震探槽一般布设在断塞塘、拉分盆地、小型湖盆、闸门脊汇水一侧及比较平缓的冲洪积扇或大型冲洪积扇末端等地貌位置。这些地貌位置的共同特征是位于连续的、较高沉积速率的沉积环境,且通常富集14C测年物质。在探槽选址的过程中,不仅要对现今沉积环境,也要对其古地理环境进行评价。然而以发掘古地震同震位移为目的的探槽选址则不同,成功的研究点往往较频繁发生侵蚀和下切事件,其中冲沟是最常见的地貌标志。探槽布设以垂直和平行探槽为主,采取逐次掘进或相间平行排列的方式开挖。由于理想探槽位置的稀缺性,所以在这些优质的探槽点一定要开展长期详细地深入研究,最大限度获得古地震事件的长序列,同时也要注意新技术和新方法的应用。     

ＲBCA 和 CLEA 模型在某污染场地健康风险评价中的对比研究

以某有机污染场地为例,对比分析了 ＲBCA 和 CLEA 模型评价原理和方法,并通过毒理学方法分析了评价结果与污染场地实际情况的符合程度。研究表明,两种模型在评价方法、适用范围方面存在差异,ＲBCA 模型适合需要综合考虑污染物在水、土、气中迁移转化的污染场地健康风险评价; CLEA 模型适合以摄入污染场地种植植物为主要暴露途径的健康风险评价。     

旧石器遗址强烈化学风化沉积物细粒混合矿物的光释光信号特征及其测年应用

中国南方地区一些旧石器考古遗址的沉积物因遭受强烈化学风化而粒径较细、长石含量低,难以单独提取长石颗粒进行测年。本研究利用从湖南省北部赤山岛枫树嘴旧石器遗址剖面第2、第3和第4考古层位采集的3个沉积物样品中提取的细粒混合矿物,尝试对其红外释光（IRSL）信号进行研究。实验表明,虽然长石IRSL信号很弱,但仍可以测得信噪比足够高的红外激发后高温红外激发释光（post-IR IRSL）信号。与此同时,样品存在明显的红外激发后蓝光释光（post-IR OSL）信号,并且样品的IRSL与post-IR OSL信号均以快组分为主,这为该地区沉积物利用长石光释光信号定年提供了新的可能。鉴于长石IRSL信号较弱,根据剂量恢复实验结果,本研究采用post-IR IRSL SAR法（50℃红外激发后270℃高温红外激发,pIRIR270℃）进行等效剂量测量,同时也应用post-IR OSL SAR法定年进行比较。实验结果表明,细粒混合矿物的pIRIR270℃等效剂量分别为418.8±13.2 Gy、562.3±18.2 Gy和694.8±17.9 Gy,相对应的post-IR OSL SAR等效剂量结果为345.0±29.4 Gy、409.6±33.7 Gy和424.7±32.2 Gy。假设强烈化学风化未对沉积物的剂量率造成很大影响,基于长石pIRIR270℃信号的释光年龄为89±6 ka、118±8 ka和152±9 ka,比前人所得的石英OSL SAR法年龄老30%~55%（约20~55 ka）。通过对比不同测量条件下获得的等效剂量值来评估长石IRSL信号是否存在晒退问题,没有发现长石post-IR IRSL信号存在晒退不完全的证据。根据本研究post-IR IRSL SAR法测年结果,赤山岛枫树嘴旧石器遗址似阿舍利技术类型的石器出现在倒数第二次冰期（MIS 6）后期至末次间冰期（MIS 5）前期,比湖南道县福岩洞现代人类牙齿化石年龄（80~120 ka）稍老。作为似阿舍利技术石器制造者的赤山岛古人与福岩洞现代人的关系将是我国旧石器时代考古学和古人类学研究的一个重要课题。

     

成层场地基本周期简化计算方法研究

从波动问题物理本质出发,提取阻抗比和周期比作为表征不同土层条件下场地周期变化规律的基本特征量。提出了子层周期贡献系数的概念,并指出其可由阻抗比和周期比唯一确定,建立了周期贡献系数与阻抗比和周期比一般关系。采用子层周期加权累加方式形成一套简单实用且具有明确物理意义的成层场地基本周期估算方法,以传递函数法结果为标准,就240种工况算例与现有简化方法进行对比,给出各方法偏差分析和适用性评价。主要结论为:阻抗比和周期比作为场地周期研究的基本特征量,结果具有完备性;传统法无法反映土层结构对场地周期的影响,对最普遍的渐硬型场地,偏差也有可能达到40%以上,对存在极端软夹层情况其偏差极易大于20%;Hadjian法精度明显优于传统法,但方法和参数本身缺乏明确的物理意义;新方法在一般和极端两种情况下最大偏差均不超过8%,偏差小于5%和2%工况数占比分别达到85%和60%以上,高于Hadjian简化法,可以在实际工程中推广应用。     

In Situ U‐Th‐Pb Dating and Sr‐Nd Isotope Analysis of Bastnäsite by LA‐(MC)‐ICP‐MS

Bastnäsite is the end member of a large group of carbonate–fluoride minerals with the common formula (REE) CO₃F·CaCO₃. This group is generally widespread and, despite never occurring in large quantities, represents the major economic light rare earth element (LREE) mineral in deposits related to carbonatite and alkaline intrusions. Since bastnäsite is easily altered and commonly contains inclusions of earlier‐crystallised minerals, in situ analysis is considered the most suitable method to measure its U‐Th‐Pb and Sr‐Nd isotopic compositions. Electron probe microanalysis and laser ablation (multi‐collector) inductively coupled plasma‐mass spectrometry of forty‐six bastnäsite samples from LREE deposits in China, Pakistan, Sweden, Mongolia, USA, Malawi and Madagascar indicate that this mineral typically has high Th and LREE and moderate U and Sr contents. Analysis of an in‐house bastnäsite reference material (K‐9) demonstrated that precise and accurate U‐Th‐Pb ages could be obtained after common Pb correction. Moreover, the Th‐Pb age with its high precision is preferable to the U‐Pb age because most bastnäsites have relatively high Th rather than U contents. These results will have significant implications for understanding the genesis of endogenous ore deposits and formation processes related to metallogenic geochronology research.     

场地类别分类方案研究

基于性能的抗震设计,要求工程师设计出具有预期抗震性能的结构,一个关键因素是地震作用的确定,这在很大程度上取决于局部场地条件。通过收集和分析北京、苏州和唐山城区956个钻孔资料,建立地表20 m和30 m深土层走时平均剪切波速VS20和VS30的关系式;现场钻探获取北京城区深105 m的典型钻孔原状土样,试验给出各类土体动剪切模量和阻尼比曲线;建立北京城区170个钻孔的场地反应计算模型,采用Nakamura提出的HVSR法和陈国兴等提出的弱震法估算场地基本周期TS值,结合国内外现行抗震规范的场地分类及一些学者对场地分类的研究成果,提出两种新的场地分类建议方案：基于等效剪切波速VSE和覆盖土层厚度H（地表至剪切波速VS ≥ 500 m/s的基岩深度）的双指标场地分类方案及基于VSE、H和TS的三指标场地分类方案。提出的场地分类方案对我国现行抗震规范场地分类方法的改进有参考价值。     

上覆压力及排水条件对吹填软土强度影响

吹填土由于其成分来源及沉积环境不同,性质千差万别。以天津海积软土为土质材料,模拟现场吹填环境,研究了吹填软土强度形成影响因素。试验表明,不同的压力及排水条件对吹填软土强度增长影响较大。当排水条件有利于土体中的水排出时,强度增长明显。上覆压力对土体强度增长的影响通过一定的排水条件得以实现,排水条件差和压力增大时,强度增长缓慢且很小,反之,强度增长快且绝对值大。     

基于VBA实现设计点位编号和坐标提取

针对实际生产需要,探讨利用计算机实现化探设计点位坐标提取和填写样品编号,重点介绍用VBA编程填写样品编号。这里还介绍了VBA语言及主要函数功能、程序流程及主要程序编码。通过实际应用表明,该程序流程合理、过程简单、运行速度快,有效改善了野外生产的精度及效率。