珠江三角洲城市空间形态及其演化机制对比

改革开放以来,珠江三角洲地区的经济增长和城市空间形态的演变引人注目。利用RS与GIS技术方法,并结合经济、政治、规划等因素,对比回顾了改革开放30年来珠江三角洲六大城市——广州、深圳、佛山、东莞、中山和珠海城市形态的时空演化。研究发现,1979-2008年间,各主要城市在各自的地理条件和制度实践的基础上,演变出不同的空间形态。广州、深圳和珠海是自上而下的发展管治模式,其城市用地随着产业发展和优化而扩张并调整,但不同的城市发展政策造成了各异的空间形态;佛山、东莞和中山是自下而上的发展管治模式,空间形态总体上较为分散破碎,并在不同地理区位呈现不同程度的空间联系。     

一种利用反S数学模型自动确定地图目标分形无标度区的新方法

在观测尺度r的取值范围足够大时,地图目标的Richardson曲线往往呈现反S形态。根据这一特点,采用反S数学模型———带导数三次多项式模型拟合Richardson曲线,并根据该模型推导出分形无标度区间的计算公式,提出一种自动确定地图目标分形无标度区的新方法,最后通过实验验证本方法的可行性和有效性。     

遥感影像中城市道路的提取

阐述了城市遥感影像中道路提取的特点,以及当今道路特征提取的一些研究成果。根据城市道路的特点,设计了根据植被指数先提取道路两旁的植被方法,通过面积阈值和形状指数阈值剔除图斑,以及应用数学形态学,对图像进行细化,可以提取道路目标。实验结果证明这一方法的正确性。     

提取地形特征线的形态学新方法

以图像处理技术为手段,从格网数字高程图中自动提取地形特征线方法的效率较高,但对噪声极为敏感,且结果中存在较多的冗余信息和特征线断裂的现象。针对这些问题,提出了一种以灰度形态学算子提取山脊、山谷线的新方法。该方法着眼于山脊、山谷特征,构造了两种灰度形态学算子,对DEM数据进行迭代处理,再辅以筛选、细化,最终融合抽取其中的特征线。仿真实验表明,该方法既能克服小尺度噪声的影响,又能有效地保持特征线,所提取的信息与实际地形十分接近。     

早型旋涡星系M81 (NGC 3031)的形态学解构研究

利用星系解构软件GALFIT通过面亮度轮廓拟合对近邻早型旋涡星系M81 (NGC 3031)进行形态学解构,旨在探究M81星系的结构组成并对其进行形态学量化.通过6种解构模式,对M81进行了不同复杂程度的结构分解,其中最复杂的解构模式包含核球、盘、外旋臂、内旋臂、星系核5个子结构.研究结果显示, M81有一个Sérsic指数约为5.0的经典核球,其形态和光度在不同解构模式中均保持稳定; M81星系盘的Sérsic指数约为1.2,但它的形态参数和光度与是否分解内旋臂相关.不同子结构的组合对作为混合体的星系整体的形态有不可忽视的影响.星系解构的结果提供了不同解构模式适用性的建议:其中核球+盘+星系核的三成分解构适用于大样本星系的核-盘研究;而考虑旋臂的复杂解构则适合于对星系子结构的精确测量,如小样本(或个源)研究.基于Spitzer-The Infrared Array Camera (IRAC) 4.5μm的单波段图像的形态学解构研究是后续一系列研究的开始,在此基础上未来将会对M81进行多波段解构,同时研究不同子结构的光谱能量分布和星族性质,并推断M81各子结构的形成历史和演化过程.     

基于低空遥感地貌观测的逆断层陡坎研究:以张流沟滩断层陡坎为例

活动断层相关地貌特征的定量研究是揭示古地震和断裂属性的重要依据,其中陡坎地貌是断裂活动的重要地貌响应,是有效识别活动断裂的重要地貌标志。近年来,无人机低空遥感观测技术的不断进步,使得高分辨率地貌数据的快速获取成为现实。本研究利用无人机低空遥感地貌观测技术,对张流沟滩处的断层陡坎附近进行高分辨率数字地形数据的采集。断层陡坎位于张流沟滩河流Ⅱ级阶地上,影像采集范围为800 m×400 m的矩形区域。经过一系列的影像处理,最终获取了目标区地面分辨率为0.1 m的DEM(数字高程模型)数据。基于该DEM数据可以提取到正交于断层陡坎的高程、坡度剖面。利用高程剖面所展示的地形地貌信息,可以提取到陡坎高度为(2.81±0.05) m;利用坡度剖面所展示的坡度曲线特征,可以推断该陡坎至少经历过两次断错活动事件,并且陡坎存在向上“凸起样式”。通过探槽解译,确定该陡坎下伏断裂至少发生过两次活动事件,其中较早的地震事件接近(3.68±0.14) ka B.P.,最晚期的地震活动应为1927年古浪8级地震,两次断裂活动累计垂直位移为(2.80±0.2) m。将以上两种研究方法相比较可以发现,探槽结构分析与低空遥感获取的定量化地貌信息分析结果基本一致,均能够有效揭示古地震期次及累计的同震位移量。最终本研究将探槽揭示的地层单元的沉积、构造信息与陡坎坡度数据特征相结合,提出了基于断层传播褶皱模型的“陡坎凸起”地貌响应样式来解释陡坎存在的向上“凸起样式”。实践证明,利用无人机低空遥感地貌观测技术能够定量、半定量化揭示下伏断裂的活动信息,结合传统断裂研究手段,可以更全面解释活动断层的沉积、构造特征及地形、地貌现象。总的来说,无人机低空遥感地貌观测技术的应用可作为传统古地震研究的辅助手段,并有其独特的方法优势。     

Analysing laser‐scanned digital terrain models of gravel bed surfaces: linking morphology to sediment transport processes and hydraulics

The grain‐scale topography of a sediment surface is a key component of a fluvial system, affecting aspects including sediment transport, flow resistance and ecology. However, its effect is hard to quantify because of the need for grain‐scale elevation data from in situ fluvial gravel surfaces which are difficult to collect. The sediment surface properties are, therefore, commonly estimated as a function of the sediment grain‐size distribution; however, because of additional factors, such as grain packing and shape, there is not necessarily a unique relationship between the two. A new methodology has been developed that uses terrestrial laser scanning to collect grain‐scale topographic data from in situ fluvial gravel surfaces, from which digital terrain models are created. This paper investigates methods of analysing such digital terrain models, and possible sedimentological interpretations that can be drawn from the analysis. Eleven digital terrain models from exposed gravel surfaces in two contrasting rivers (the River Feshie and Bury Green Brook) were analysed by calculating: the distribution of surface elevations, semivariograms, surface inclinations, surface slopes and aspects and grain orientation. The distribution of surface elevations and surface slope and aspect analysis were found to be most informative. In the River Feshie, grain‐size was interpreted as being a dominant control on sediment surface structure and gravel imbrication was identified. In Bury Green Brook, the location of the digital terrain models within the riffle–pool sequence was the dominant control on surface structure and grain orientation. Such digital terrain models therefore provide a new approach to measuring and quantifying the topography of fluvial sediment surfaces.     

多投影面下珊瑚砂砾颗粒形貌量化试验研究

珊瑚砂砾是一种由死亡的珊瑚、贝类等遗骸经过了漫长的物理与化学风化作用形成的一种特殊岩土介质。珊瑚砂砾颗粒具有易破碎的特点,其细观结构对岛礁地基的宏观力学性能有着重大影响,而砂土颗粒形貌的定量化一直是未能很好解决的技术难题。利用PartAn颗粒形貌观测系统可对同一砂土颗粒的多角度下投影图像进行研究,并通过多种参数对砂土颗粒的形貌进行评估,进而精确区分珊瑚砂砾中枝状、棒状、片状、块状颗粒的形貌特征,适用于不同形状砂砾材料的大量样本的快速测量。同时所得测试数据也可作为数值模拟的基础数据库,为随机生成不规则颗粒的手段提供了数据资源支撑。试验中对17万个单独颗粒进行了形貌量化分析,所得数据库量大,具有较高的统计可信度,同时免除了试验前人工挑选试样所带来的人为因素的干扰影响。所得珊瑚砂砾分形数据具有较高真实度,可为珊瑚砂砾在荷载作用下颗粒破碎的定量化提供可靠方法。     

激光焦平面变化对LA-ICPMS锆石U-Pb定年准确度的影响

元素分馏是影响LA-ICPMS锆石U-Pb定年准确度的重要因素之一,通常利用标样进行校正。激光聚焦位置变化会引起剥蚀坑形貌及U-Pb分馏的改变,标样和样品聚焦条件不一致将导致标样难以准确校正样品,并最终影响定年结果的准确性,但影响的程度、机制及可容忍范围目前尚不清楚。为此,文章以91500为标样、GJ-1为样品,详细研究了聚焦偏离30μm范围内剥蚀标样与样品锆石的剥蚀坑形貌变化以及由此导致的U-Pb定年误差。实验表明,在距离锆石表面30μm范围内,标样和样品焦平面同步变化时,二者U-Pb分馏形式及程度基本一致,激光焦平面偏离所引起的样品年龄与TIMS推荐值的偏差小于1%;当二者聚焦不同步时,标样与样品的U-Pb分馏差别显著,年龄偏差最大可超过3%。激光聚焦不同步导致的标样与样品剥蚀坑纵横比差异是引起年龄误差的根本原因,激光焦平面偏离锆石表面超过15μm,剥蚀坑坑口明显变大,纵横比减小,U-Pb分馏形式及程度发生改变。通过预剥蚀锆石,观察剥蚀坑轮廓,使激光焦平面在距离锆石样品表面15μm范围内,可确保标样与样品剥蚀坑形貌及U-Pb分馏状态一致,提高LA-ICPMS定年的准确度。     

新疆低渗透储层压后返排制度优化研究

压后返排作为压后管理的重要组成部分已经得到了压裂工程师的广泛关注,特别对于低渗透储层而言,如不能及时返排出储层中的压裂液,压裂液将会进入储层深部,对储层产生二次伤害。但如果返排速度过快,又会导致支撑剂发生回流,降低压裂效果,严重的会导致井筒及井口装置的破坏。因此,低渗透储层返排控制的一个重要关键技术就是优化合理的返排流速。返排见气前,本文基于物质平衡原理,利用渗流力学和工程流体力学理论,建立了支撑剂回流及裂缝闭合时间计算模型,得到了不同时刻井口压力与最佳油嘴匹配关系图。当返排见气后,研究并分析了见气后油嘴变大的原因,给出了具体的油嘴制定方法。以新疆低渗透储层X井为例,制定了返排优化方案,取得了较好的返排效果,该方法对同类储层具有一定的借鉴作用。