基于无人机光学图像的海流观测方法研究

海流信息在海上航行、海洋资源勘探等方面有着重要的应用,传统的现场和遥感观测方式不能满足大面积、实时观测海流的要求。基于无人机平台的光学海洋遥感技术具有机动灵活、成本低、分辨率高的特点,近年来在海洋环境监测中得到应用。然而,由于小型无人机容易受飞行姿态、太阳耀斑等因素的影响,目前在海流观测方面还不成熟。本文提出了利用小型无人机获取高分辨率海面流场的方法,并分析不同因素对观测结果的影响。首先,对无人机获取的光学海面图像做预处理,消除几何成像和图像噪声等因素的影响,并通过分析图像灰度值均值的变化,减小太阳耀斑对图像的影响;然后,基于三维傅里叶变换和海浪的频散关系反演海流,并将反演结果与浮标实测的海流数据进行对比,验证了该方法的可靠性。其次,结合实验数据详细分析了不同因素对海流反演的影响:在本文的实验条件下(有效波高0.2～1.5m,波浪主波周期3.8～5.7s),当图像空间分辨率为0.15m、反演子图尺寸在波浪主波波长的2～3倍时,海流的反演误差较小;增加图像幅数和提高时间分辨率也有利于提高海流的反演精度。现场观测实验的结果表明,本文提出的无人机观测海流技术可以有效获取海流信息。     

面向带电作业的手臂末端输出力评估方法

为了解决带电作业时手臂末端输出力的准确控制,提出一种基于表面肌电信号（sEMG信号）和支持向量机回归（SVR）实现对手臂末端施力的评估方法.通过手握机械手臂末端的手柄,做往复推拉运动,记录此时手柄处的力传感器的数据F,同时利用3组肌电信号传感器同步采集手臂的肌电信号.将肌电信号提取特征后,与力F组合成样本集合S,在样本集合中随机抽取50%的样本数据作为训练集,分别训练BP神经网络、GRNN神经网络以及SVR神经网络.最后用训练好的神经网络对整个样本集中的力F进行预测,并用均方根误差和相关系数评估模型的预测效果.结果显示,SVR神经网络的预测效果较好,其均方根误差为3.074 0,相关系数为0.951 7.     

新疆西克尔地区下奥陶统鹰山组岩溶分带性研究

塔里木盆地岩溶缝洞型储层作为重要的油气储层备受关注,而目前预测此类型储层的方法较有限。在新疆伽什县西克尔野外露头区地表岩溶现象丰富,志留系地层以填平补齐的方式充填在一系列的溶沟和溶槽中,部分洼地中还有志留系地层残留,表明该区发育加里东中期岩溶。在本区岩溶古地貌的基础上,基于排泄基准面的分析,划分出3级岩溶台面并对应发育3期岩溶。据现代地貌学和岩溶学理论,按照水动力条件的不同并结合本区岩溶发育特征,运用岩溶旋回的观点将第二期岩溶剖面分为表层岩溶带、垂直渗滤带和水平潜流带,认识到西克尔地区古岩溶地下水发育规律及洞穴发育程度。构造运动是垂向岩溶分带性的主控因素;因此,在大的构造背景的前提下,可以有效地预测巴楚地区的缝洞型储层。     

基于新型单相MICP技术改性黏性土力学特性的试验研究

微生物诱导碳酸钙沉积(MICP)是一种绿色低碳的新型土体改性技术.该技术当前主要适用于渗透性较好的砂土,普遍使用两相处理方法,即菌液和胶结液分开施用.然而,对于渗透性相对较差的黏性土,传统的两相处理方法难以适用.为此,引入新的单相胶结方法,即菌液和胶结液混合施用,通过调节溶液的初始pH值为细菌水解作用提供窗口期,避免微生物絮凝阻塞孔隙,使混合液均匀分布于土体一定深度范围内,从而达到显著提升胶结效果的目的.利用喷洒法将混合液喷洒至土体表层进行MICP处理,处理完成后使用超微型贯入仪SMP-1测试土体表层不同深度处的结构强度,分析土体力学特性的空间差异,对土体的胶结效果进行定量评价.此外,探究了胶结液浓度(0.2M、0.5M和1.0M)及胶结方法(调节pH与否)对于土体结构强度及MICP改性效果的影响.结果表明:采用单相MICP技术对黏性土进行改性,能够显著提高其结构强度,具有较好的适用性;在不高于1.0 M的胶结液浓度范围内,黏性土的胶结效果随着胶结液浓度增加而提升;相比较而言,调节pH的单相胶结方法对于提升土体胶结的深度和均匀性有明显积极作用.新型单相MICP技术简单易行,能够节约成本,在黏性土表层加固方面具有潜在推广应用价值.     

地表潮汐应变观测的响应比及特征

运用非线性系统加卸载响应比理论，研究了潮汐应变观测的响应比特征，解决了响应比理论应用中的两个基础问题：加、卸载荷的计算和潮汐前兆观测中加卸载响应比的计算模型选择潮汐应变观测中的一些潮汐和非潮汐的以及与孕震力学过程有关的信息为响应参量，在不同的加、卸载方式下对各种响应比的震兆变化及特征进行研究，研究结果表明，加卸载响应比只在非线性系统的输入与系统的失稳密切相关时，才显示出失稳的前兆特征，且主要表现为短临前兆。     

软土路基深层搅拌桩检测方法的探讨

根据长江路三期软土路基的工程地质条件及道路工程的施工特征，分析与探讨了适用于道路工程中深层搅拌桩质量的检测方法和桩身质量的综合评价方法，通过对此道路工程中深层搅拌桩质量的检测，总结出了适合道路工程的，轻便触探结合钻探取心的，快捷、方便、可靠、经济合理的较为理想的检测方法。     

饱和土体中空沟对移动荷载被动隔振的 2.5D边界元法分析

根据饱和土Biot理论及移动荷载特性,采用积分变换方法,推导了半无限饱和土体频域-波数内的边界积分方程,讨论了2.5D边界积分方程中Cauchy的奇异性,并分析了空沟对移动荷载引起饱和土体振动的被动隔振效果。通过与已知文献结果比较,验证了算法的正确性。数值结果表明,采用2.5D BEM不仅可以解决具有复杂表面的移动荷载作用下动力响应问题,而且可极大减小计算工作量。对于饱和土体受高速移动荷载作用,空沟更能有效减小土体孔压、竖向位移的振幅;当荷载速度较小时,空沟对土体表面的水平向位移几乎不起衰减作用,甚至有放大效应。另外,随空沟距振源的距离增大,空沟能够更好阻隔土体表面波传播。     

饱和粉土液化特性的大型振动台模型试验研究

京沪高速铁路徐沪段路基的粉土粘粒含量少于1.5%、粉粒含量约为80%,在强烈地震作用下存在着液化可能性.为充分研究这一饱和粉土地层的液化特性,本文作者利用大型地震模拟振动台,进行了模拟自由场地饱和粉土的地震液化模型试验,试验结果再现了自然地震触发的粉土液化的各种宏观震害现象,揭示了饱和粉土的地震液化规律和特征。试验结果为京沪高速铁路徐沪段路基的抗震设计提供了参考依据。     

无人船运动控制方法综述

为实现无人船海上自主作业,无人船运动控制的快速性、准确性以及鲁棒性亟待提高。首先从全驱动控制和欠驱动控制角度,分别概括了国内外无人船航向控制、航速控制、轨迹跟踪控制以及路径跟踪控制的主流控制方法。其次,归纳总结了处理海洋环境不确定扰动的研究进展,包括扰动的建模和消除、抑制扰动的主流方法。最后,总结了无人船运动控制现状与存在的问题,并从工程应用和理论研究两个角度对未来的研究方向进行了展望。     

Water level variations in the Neuse and Pamlico Estuaries,North Carolina due to local and remote forcing

Water level time series records from the Neuse and Pamlico River Estuaries were statistically compared to local and distant wind field data, water level records within the Pamlico Sound and also coastal ocean sites to determine the relative contribution of each time series to water levels in the Neuse and Pamlico Estuaries. The objectives of this study were to examine these time series data using various statistical methods (i.e. autoregressive, empirical orthogonal function analysis (EOF), exploratory data analysis (EDA)) to determine short- and long-time-scale variability, and to develop predictive statistical models that can be used to estimate past water level fluctuations in both the Neuse Estuary (NE) and Pamlico Estuary (PE). Short- and long-time-scale similarities were observed in all time series of estuarine, Pamlico Sound and subtidal coastal ocean water level and wind component data, due to events (nor'easters, fronts and tropical systems) and seasonality. Empirical orthogonal function analyses revealed a strong coastal ocean and wind field contribution to water level in the NE and PE. Approximately 95% of the variation was captured in the first two EOF components for water level data from the NE, sound and coastal ocean, and 70% for the PE, sound and coastal ocean. Spectral density plots revealed strong diurnal signals in both wind and water level data, and a strong cross correlation and coherency between the NE water level and the North/South wind component. There was good agreement between data and predictions using autoregressive statistical models for the NE (R² = 0.92) and PE (R² = 0.76). These methods also revealed significant autoregressive lags for the NE (days 1 and 3) and for the PE (days 1, 2 and 3). Significant departures from predictions are attributed to local meteorological and hydrological events. The autoregressive techniques showed significant predictive improvement over ordinary least squares methods. The results are considered within the context of providing long time-scale hindcast data for the two estuaries, and the importance of these data for multidisciplinary researchers and managers.