GGR Biennial Review: Advances in Geo‐SIMS during 2006–2007

Secondary ion mass spectrometry (SIMS or ion microprobe) remains one of the most powerful tools available to the analytical geochemist. Despite the impressive progress witnessed by other competing laboratory methods over recent years, SIMS remains unsurpassed in its combination of small sampling volumes with low analytical uncertainties. Although the current SIMS analytical design has existed for over three decades, the period 2006–2007 saw significant advances in instrumentation, analytical methodology and, not least, the characterisation of new reference materials upon which all analyses depend. As of the end of 2007 the SIMS geoscience literature was reporting total sampling masses down to the 10 fg range, spatial resolution of better than 100 nm and uncertainties on major element isotope ratio determinations of better than ± 0.2‰ (1s). This article intends to synthesise the progress made by the geo‐SIMS community during this two year period and will also highlight some specific research results that were only possible due to the unique capabilities provided by SIMS.     

Total Sulfur Concentration in Geological Reference Materials by Elemental Infrared Analyser

Total sulfur is an analyte for which there are few determinations published, despite the fact that it is a very important element (e.g., a major element in most ores, an important gas constituent in global warming, an active participant in acid drainage). Most geological reference materials have very poor quality sulfur results, that is with relative standard deviations (RSD) in the range of 30–50%, even for concentrations over 100 μg g⁻¹ S, which compromises their use as calibrators. In order to provide modern results with low RSD, sulfur was determined in twenty-nine geological reference materials with a state-of-the-art elemental S/C analyser using metal chips (certified reference materials with a traceability link) and analytical grade sulfur for high concentration samples. Analytical parameters (sample mass, crucible degassing, calibration strategy, etc.) were optimised by testing. Our results agreed with reference material values provided by issuing bodies. Results for CCRMP SY-2 (129 ± 13 μg g⁻¹ S), which has been proposed as a sulfur reference material, were in agreement with the proposed modern value of 122 ± 3.7 μg g⁻¹ S.     

活动断裂的变形特征及其大地震复发周期的估算

活动断裂是晚更新世10~12万年以来一直在活动, 现在正在活动, 未来一定时期内仍会发生活动的各类断裂。活动断裂控制着大地震的发生,是不同类型地震的发震构造。从活动断裂的变形特征来看,不同性质的活动断裂具有不同的发震构造模型,研究这些问题对认识强震的发震条件,划分潜在的震源区或地震危险区,评估发震构造和发震地点具有重要的意义。基于国内外对不同类型活动断裂的认识,结合近10年来在青藏高原地区对活动断裂的研究,总结了活动断裂的基本变形特征和对大地震复发周期估算的认识。研究表明,东昆仑断裂库塞湖段类似2001年Ms 8.1级大地震的强震复发周期为250～350年,阿尔金断裂康西瓦段类似Ms 7.4大地震的强震复发周期为370～500年,而在青藏高原东缘的龙门山地区,类似2008年5月12日Ms 8.0汶川大地震的强震复发周期为3000～6000年。这些结果可能暗示着走滑断裂大地震的复发周期远短于逆冲断裂大地震的长复发周期,这是值得高度重视和深入研究的新课题。     

基于神经网络的GPS周跳探测的新方法

为了用GPS获得高精度的定位结果,周跳必须在数据处理过程中被检测和修复。通过对周跳产生原因和特点的分析,提出神经网络方法,并与传统方法进行比较。用神经网络建立模型对周跳进行预测。通过对比预测值的不同来确定周跳的大小,从而实现周跳的修复。此外,还利用实测的相位数据,验证方法的可行性与有效性。     

高层建筑倾斜变形数据处理

沉降测量是建筑物变形分析的重要手段,本文介绍用线性回归和平面回归方法对建筑物倾斜进行变形分析,对线性回归和平面回归的适用性作了说明,并结合实例说明了在建筑物倾斜变形分析中运用线性回归分析法和平面回归分析法的实用性和可靠性。     

基于地图信息传输理论的数据采集与处理模型研究

传统的地图信息传输理论仅仅是在宏观上研究了地图信息传输和控制的一般过程,而对于数字条件下地图信息传输的体系结构研究甚少,理论与实践结合不是很紧密。本文提出了数字条件下地图信息传输的体系结构,将地图信息的传输过程分为物理层、逻辑层、概念层和现实层,探讨了层次之间的协议、接口和服务。最后将理论运用于实践,建立了地图数据采集与处理系统的参考模型和信息传输过程中的各种控制协议,给出了信息损失和失真的具体解决方案。该参考模型在实际的数据采集与处理系统中取得了较好的效果。     

基于区域生长法激光扫描数据平面特征提取

激光扫描测量技术在三维城市建模领域的应用具有良好的发展发展前景。本文中的方法可以更好的应用于激光扫描仪点云数据中的关键地物提取。本文首先对三维激光扫描仪的测距原理进行了介绍,分析了三维激光扫描仪点云数据中的平面表示方式,结合区域生长算法对激光扫描仪点云数据进行分割,从而提取出平面特征,最后对该方法进行了试验和分析。     

VRS技术在桥梁工程测量中的应用——哈尔滨市二十道街跨江大桥工程

介绍了哈尔滨市二十道街跨江大桥工程的控制测量、施工测量和GPS水准测量,就GPS技术在高精度施工控制网中的应用提出几点建议。     

连续运行参考站网的演化与发展趋势

立足于卫星导航与定位领域的研究现状,阐述了连续运行参考站网(CORS)的初步概念,对其概念的衍化和相关技术的发展作了简要叙述,介绍了其在该领域的国内外研究和建设现状,详细分析了CORS及空间信息技术在我国的发展趋势,指出我国建设大规模连续运行参考站网的意义所在。     

基于混沌时间序列的Volterra自适应滤波极移预报方法

针对极移复杂的时变特性, 根据混沌相空间坐标延迟重构理论, 提出一种基于Volterra自适应滤波的极移预报方法. 首先, 利用最小二乘拟合算法分离极移序列中的线性趋势项、钱德勒项和周年项, 获得线性极移、钱德勒极移和周年极移的外推值; 其次, 通过C-C关联积分法对最小二乘拟合残差序列进行相空间重构, 并利用小数据量法计算残差序列的最大Lyapunov指数验证其混沌特性, 在此基础上, 构建Volterra自适应滤波器对残差序列进行预测; 最后, 将线性极移、钱德勒极移和周年极移的外推值以及最小二乘拟合残差的预测值相加获得极移最终预报值. 利用国际地球自转服务局(International Earth Rotation and Reference Systems Service, IERS)提供的极移数据进行1--60d跨度预报, 并将预报结果分别与国际地球定向参数预报比较竞赛(Earth Orientation Parameters Prediction Comparison Campaign, EOP PCC)结果和IERS A公报发布的极移预报产品进行对比, 结果表明: 对于1--30d的短期预报, 该方法的预报精度与EOP PCC最优预报方法相当, 当预报跨度超过30d时, 该方法的预报精度低于EOP PCC最优预报方法, 优于参与EOP PCC的其他方法; 与IERS A公报相比, 该方法的短期预报效果较好, 当预报跨度增加时预报精度低于IERS A公报. 预报结果表明该方法更适合于极移短期预报.