山水林田湖草系统治理之水土保持要义

山水林田湖草是一个生命共同体,山水林田湖草的系统治理观是水土流失治理与生态修复的重要指导思想.水土流失的发生、发展和变化是一个复杂的系统,有其自身规律,水土保持是一门多学科交叉学科,有其科学性与不可替代性,防治水土流失应坚持系统思维,整体施策,系统和综合是水土保持学科建立和事业发展的生命力所在.水土流失在中国广泛分布并...     

基于自适应多分辨率奇异值分解的大地电磁数据处理

针对强电磁干扰极易掩盖微弱的大地电磁有用信号,本文结合奇异值分解在去噪方面的优越性,提出基于自适应多分辨率奇异值分解（Adaptive Multi-Resolution Singular Value Decomposition,AMRSVD）的大地电磁数据处理方法.首先对大地电磁数据构建Hankel矩阵,利用MRSVD得到不同分辨率的近似信号和细节信号;然后选用近似信号和细节信号的标准差差值,对大地电磁数据进行信噪辨识;接着结合MRSVD和相邻细节信号的标准差差值,提出先验信息未知情况下的AMRSVD法;最后对辨识出的强干扰运用AMRSVD去除噪声,重构有用信号.实验结果表明,该方法的处理效率高,能有效分离出相关性较强的噪声,时间序列和视电阻率-相位曲线均得到有效改善.

     

弹性能量半径演化谱及其在多自由度体系地震反应计算中的应用

目前用于结构抗震设计的反应谱仅能反映峰值反应,无法体现反应值随时间的变化。文中提出一种弹性能量半径演化谱,可反映线性单自由度体系弹性能量(即动能与弹性势能之和)随地震持时的变化,且其峰值近似等于结构峰值位移。文中给出了利用地震动演化功率谱得到该演化谱的方法并进一步发展了一种计算线性多自由度体系地震位移反应的新方法。通过两座框架结构的地震反应计算,将新方法与传统振型组合法及时程分析法的计算结果进行对比,发现对于振型稀疏结构,新方法计算结果与SRSS法接近;而对于振型密集结构,新方法计算结果较CQC法更精确,且避免了CQC法相关系数的复杂计算。     

TEROS:雷暴高能辐射观测系统的设计与实现

为获取雷暴高能辐射的强度、能量及时间等信息,本文设计了一套基于双通道闪烁体探测器的分布式雷暴高能辐射观测系统.该系统由远程终端单元和高能辐射探测单元组成,基于本底放射性统计涨落实现了短爆发事件的在线识别,并可通过累积能谱数据离线检索γ射线辉光事件,具有测量能量范围宽、抗干扰能力强、易组网等特点.利用碘化钠闪烁体探测器建立的国内首个分布式雷暴高能辐射观测系统在人工引雷试验中得到应用验证,在全部5次人工触发闪电的22次先导/回击过程中,捕获到17次高能辐射事件.试验结果表明该系统具备复杂电磁环境下的雷暴高能辐射在线监测与数据采集能力,将为本领域研究持续提供观测资料,推动国内高能大气物理研究的发展.

     

宁夏南部及邻区地震观测井地下水埋藏类型综合评价

利用宁夏南部及邻区6口地震观测井的数字化水位和气压等资料,基于井水位对气压的阶跃响应函数、频谱分析法、潮汐波群相位超前或滞后法诊断和判别了各井井-含水层的地下水埋藏类型,并结合各井点近几年水化学离子样品测量结果,分析了各井的水—岩平衡状态,综合评价和讨论了各井-含水层系统的地下水埋藏类型。结果表明：6口井承压性由强到弱的顺序分别为平凉铁路井、静宁威戎井、固原东山坡井、西吉王民井、海原甘盐池井和平凉柳湖井,但受控于区域地形地貌、构造特征、井孔结构以及裂隙发育程度等,6口井不同程度与外界有着一定的水力联系。依据成井时的贮存埋藏条件定性判别的地下水埋藏类型与多方法综合判定的这些井的地下水埋藏类型不一致的原因为各井含水层的水力特性、裂隙发育程度、井孔结构和固体潮汐波频率存在差异。     

琼东南盆地块体搬运沉积区多类型水合物赋存特征与数值模拟

南海北部琼东南盆地陵水凹陷的钻探、三维地震与地球化学分析表明, 该区域发育热成因气控制的呈烟囱状反射特征的裂隙充填型和薄砂层的孔隙充填型水合物.不同站位水合物富集程度、厚度与赋存形态不同, 这种复杂水合物富集成藏的控制因素还有待进一步明确.本文利用宽频处理三维地震与随钻测井资料, 精细识别了裂隙充填型水合物发育的空间分布, 分析了断层与块体搬运沉积物对水合物赋存的影响, 通过建立重烃气体影响的Ⅱ型水合物稳定带底界, 并结合数值模拟方法, 定量模拟了多类型水合物形成与富集的控制因素.结果表明: 起源于基底隆起的断层连通了深部气源与浅部水合物稳定带, 控制着深部热成因气向上运移, 发育的多期块体搬运沉积内局部裂隙及下部的有利砂层, 使水合物在垂向上呈多层叠置分布特征.

     

融合多源海洋大地测量数据的南海海底地形多层感知机反演

本文融合SIO(Scripps Institution of Oceanography)发布的垂线偏差、重力异常和垂直重力梯度数据及NCEI(National Centers for Environmental Information)发布的船载测深数据, 利用多层感知机神经网络(Multi-Layer Perceptron, MLP)建立南海海域(108°E—121°E, 6°N—23°N)分辨率为1'×1'的海底地形模型(MLP_Depth).首先, 将642716个船载测深控制点的位置信息与周围4'×4'格网点处的地球重力信息(垂线偏差、重力异常、垂直重力梯度)作为输入数据, 将船载测深控制点处实测水深值作为输出数据, 训练MLP神经网络模型, 训练结束时决定系数R²为99%, 平均绝对误差MAE为39.33 m.然后, 将研究区域内1'×1'格网正中心点处的输入数据输入于MLP模型中, 可得格网正中心点处的预测海深值.最后, 根据预测海深值建立研究区域范围内分辨率为1'×1'的MLP_Depth模型.将MLP_Depth模型预测水深与160679个检核点处实测水深对比, 其差值的标准差STD(75.38 m)、平均绝对百分比误差MAPE(5.89%)与平均绝对误差MAE(42.91 m)皆优于GEBCO_2021模型、topo_23.1模型、ETOPO1模型与检核点实测水深差值的STD(108.88 m、113.41 m、229.67 m)、MAPE(6.11%、6.94%、18.37%)与MAE(47.33 m、52.24 m、130.08 m).同时, 为了研究不同区域内利用该方法建立的海底地形模型的精度, 本文在研究区域内分别建立了A、B区域的海底地形模型(MLP_Depth_A、MLP_Depth_B).经过验证得: MLP_Depth_A、MLP_Depth_B相比于MLP_Depth模型具有更高的精度, 更能反应海底地形的变化趋势.

     

潮汐效应对沿海多条带时序InSAR地表形变监测的影响

潮汐效应对沿海大范围、高精度的合成孔径雷达干涉测量(Interferometric Synthetic Aperture Radar, InSAR)技术地表形变监测的影响不可忽略. 潮汐效应中的固体潮(Solid Earth Tide, SET)位移和海洋潮汐负荷(Ocean Tide Loading, OTL)位移会在时间和空间域上对沿海大范围InSAR地表形变监测产生分米级的误差, 而且不同条带中地表潮汐形变时空差异性会对多条带InSAR影像拼接产生较大误差. 本文针对沿海地区多条带InSAR形变时序, 重点分析了潮汐效应在不同条带InSAR地表沉降监测中的影响, 并采用多种潮汐位移估计方法对多条带地表潮汐形变进行改正. 结果表明, 研究区域不同条带时序InSAR中地表潮汐形变具有较大的时空差异性, 其造成沿海地区相邻条带时序InSAR地表沉降速率差异能达到1~2 cm·a^-1; 通过固体潮模型、海潮负荷模型或GPS参考站网海潮位移改正, 能够消除不同条带中地表潮汐形变时空差异性对时序InSAR形变结果拼接产生的空间高阶非线性误差, 弥补了传统拼接方法在拟合潮汐位移偏差的不足. 在大气延迟误差改正的基础上, 时序InSAR形变残差的标准差(Standard Deviation, STD)由潮汐改正前的2.3 cm减少至0.75 cm; 本文研究揭示了沿海地表潮汐形变改正对多条带时序InSAR形变结果拼接的重要性, 可大幅提高沿海地区广域时序InSAR地表形变监测的精度.

     

利用分形和多尺度分析的中低分辨率SAR图像变化检测

对于合成孔径雷达(synthetic aperture radar,SAR)图像像素级变化检测,常见的对数比、交叉熵差异图在提取建筑物等人造目标的变化时不能保持其结构特征。本文将分形维数引入到差异图构造中,定义了分形-对数比(fractal dimension-log ratio, FD-LR)融合差异图,在有效提取不同地物类型变化的同时,能够保持其轮廓结构。为克服斑噪干扰,对FD-LR进行多尺度分析,通过贝叶斯分割和决策级融合提取变化信息。实验结果表明,该方法模型简单,能够有效检测不同地物类型的变化,在中低分辨率复杂场景的SAR图像变化检测中具有优势。