基于卷积神经网络与条件随机场方法提取乡镇非正规固体废弃物

随着村镇经济建设发展,生活垃圾和工业固体废弃物造成的污染问题日益突出,已经成为制约新农村建设发展和生态文明建设的关键问题,而目前针对乡镇非正规固体废弃物的调查与统计主要依赖全国各乡镇相关部门逐级调查上报,工作量较大。本文基于高分辨率遥感影像,将深度学习模型和条件随机场模型相结合引入到乡镇固体废弃物的提取研究中,探索一种基于深度卷积神经网络的乡镇固体废弃物提取模型。由于固体废弃物在影像上表现为面积小,分布破碎等特点,为了提高工作效率,将模型特分为识别和提取2个部分：① 通过全连接卷积网络（CNN）对固体废弃物进行快速识别判断,筛选感兴趣区域影像块;② 在传统的全卷积神经网络(FCN)的基础上加入条件随机场模型(CRF)提取固体废弃物边界,提高整体分割精度。根据安徽、山西等地区相关部门上报固体废弃物堆放点以及住房与城乡建设部城乡规划管理中心进行野外检查的结果,实验最终识别精度达到86.87%以上;形状提取精度为89.84%,Kappa系数为0.7851,识别与提取精度均优于传统分类方法。同时,该方法已经逐步应用于住房和城乡建设部有关成都、兰州、河北等部分乡镇非正规固体废弃物的核查工作,取得了较为满意的结果。     

基于机器学习的高精度高分辨率气象因子时空估计

气象变量常作为重要的影响因子出现在环境污染、疾病健康和农业等领域,而高分辨率的气象资料可作为众多研究的基础数据,对推进相关研究的发展意义重大。本文以中国大陆为研究区域,利用2015年824个气象站点的气温、相对湿度和风速3套数据,结合不同的解释变量组合,分别构建了各自的GAM和残差自编码器神经网络（简称残差网络）模型,以10倍交叉验证判断模型是否过拟合。研究结果表明：① GAM和残差网络方法都不存在过拟合问题,同GAM相比,残差网络显著提高了模型预测的精度（3个气象因素的交叉验证CV R²平均提高了0.21,CV RMSE平均降低了37%）,其中相对湿度模型的提升幅度最大（CV R²:0.85 vs. 0.52,CV RMSE:7.53% vs. 13.59%）;② 残差模型的结果较普通克里格插值结果和再分析资料更接近站点观测数据,表明残差网络可作为高分辨率气象数据研制的可靠方法。此外,研究还发现在相对湿度模型中加入臭氧浓度和气温、在风速模型中加入GLDAS风速再分析资料,可提升模型的性能。     

青藏高原东南缘构造应力场重构

采用有限元方法,针对青藏高原东南缘建立更细致、更精确的三维有限元弹性模型。选取9种不同的应力边界条件,分别进行优化分析后处理,将对应台站形变模拟值与GPS实测值进行误差分析,最终选取最佳方案作为古构造应力场。结果表明,青藏高原东南缘4 Ma BP的古应力场主要起源于中国大陆周围板块的相互作用,特别是印度板块NNE向强烈碰撞作用,成为中国大陆尤其是西南部青藏高原地区构造应力场最主要的动力来源,控制各个块体相互作用的方式和运动格局。青藏高原东南缘古应力场主要包括几个力源：西北部青藏高原侧向挤压造成的WE向应力约105 MPa;西南部直接来自于印度板块的NE-WS向应力约70 MPa;南部NS向作用力33 MPa;东南部扬子块体侧向NW-SE阻挡力56 MPa;北东部受扬子块体强烈EW向阻挡力90 MPa。这些力源共同作用于青藏高原东南缘,形成现今复杂应力场。
     

尼日尔三角洲东部深水区构造特征及其形成机理

研究尼日尔三角洲东部深水区块发现,整个盆地从陆向洋具有3个大的构造分区：伸展拉张区、过渡区和挤压逆冲区。伸展区以大型同沉积断层伴生大量滚动背斜构造为特征,过渡区发育大量泥底辟构造,挤压区以复杂的逆冲叠瓦构造为主。通过分析形成机理,揭示东部深水转换带上M研究区构造特征,按构造的演化特征将该区构造分为泥底辟型、冲断-泥底辟混合型、逆冲型3种类型,提出研究区内的圈闭主要以构造-岩性圈闭为主,为尼日尔三角洲盆地深水勘探提供新的理论指导。     

GRACE时变信号恢复方法对比分析

针对利用GRACE重力数据反演地表质量变化过程中产生的时变信号削弱和泄露现象,分别采用尺度因子法和迭代恢复法对信号进行恢复,并选用CSR Mascon产品从时间序列变化和空间分布两个角度对两种恢复方法的效果进行对比分析。结果表明:1)尺度因子法虽实现上较为简单,但其计算结果完全依赖于所选的先验模型,当所选模型的可靠性较差时,会影响到GRACE反演结果的可靠性。2)迭代恢复法的恢复过程仅受GRACE原始观测值的约束,能较好地恢复研究区域的长期趋势信号和周期信号,但在部分区域可能存在信号过量恢复的现象。建议采用迭代恢复法进行GRACE时变信号恢复。     

基于剪切波速的深层砂土地震液化研究

阐述了剪切波速法判别饱和砂土液化的原理,结合武汉地区某工程实例,对场地内埋深超越"规范法"适用范围的砂层进行液化判别,确定场地的临界液化深度。通过与室内动三轴试验的对比得出,2种方法的液化判别结果及确定的临界液化深度均吻合较好,验证了以剪切波速为指标的液化评估方法的可行性。     

浙江省台州-昌化深部构造特征探测

采用高分辨折射和宽角反射/折射综合地震探测方法,在浙江省中部沿黄岩、临海、东阳、桐庐、昌化进行深部构造探测,获得一条长约350km的速度结构剖面。探测结果表明,地壳结构具有明显的多层性,存在3个速度间断面;基底速度结构图像揭示了速度结构的横向非均匀性,这种不均匀性既对应于地质构造单元的分界线或断裂构造带,也反映出东西部构造特征的差异性。     

浮力装置触发深海管道水平向整体屈曲效果的数值模拟研究

海洋油气资源的运输主要通过海底管道进行,管道在工作时受到较大的温度荷载,会产生整体屈曲变形。深海管道设计中常采用人为装置触发一定程度的水平向整体屈曲变形,来释放轴向的温度应力,浮力装置是常用的触发方式之一。本文通过数值模拟研究,分析了不同浮力大小和不同浮力施加范围下,管道水平向整体屈曲的临界屈曲力,得出临界屈曲力随浮力大小和施加范围变化的情况;并研究了不同土体阻力下,浮力装置触发整体屈曲的效果。研究表明,水平向土体阻力较大时,浮力装置触发水平向整体屈曲的效果较好。浮力装置的触发效果对轴向土体阻力不敏感。     

深海滑坡灾害的物质点法模拟

深海滑坡可以沿着斜坡搬运大量沉积物,是危害巨大的海洋地质灾害之一。评估深海滑坡的流滑机制并量化分析其对海底结构物的冲击对海洋资源的开发利用至关重要。采用物质点法对滑坡的滑动特性进行了总应力分析。设计了三组不同的土体、海床参数,展现了三种不同的滑动形态:延展、块体和扩张。随后复现了流滑体对部分暴露管线的冲击过程,并对冲击力的稳定值进行了分析,分析中考虑了流滑体的惯性、抗剪强度和静压力的影响。研究表明,物质点法能够用于模拟深海滑坡的流滑过程及其对海底结构物的冲击,可以为海洋工程中的实际设计工作提供服务。