面向应用的航天遥感科学论证研究

为适应中国民用航天遥感从科学试验向业务服务模式转变,更好地探索、了解与解决应用需求与航天遥感系统对接等方面遇到的技术问题,促进航天遥感统筹协调可持续发展,中国适时于2004年成立了国家航天局航天遥感论证中心。10余年来,论证中心以航天遥感系统为研究对象,系统开展了面向应用的航天遥感科学论证概念、理论方法、技术工程与应用研究。本文是论证中心团队长期从事航天遥感科学论证研究与实践的系统总结,介绍了遥感论证初步认知、遥感论证关注问题、遥感论证理论体系与模型方法集、遥感论证能力建设及遥感论证实践等方面内容,给出了遥感论证定义并详细分析了研究范围和内容,提出了由知识维、进程维和逻辑维所组成的遥感论证作用域3维空间结构,指出社会发展加快和信息化水平提高,带动整个航天遥感数据信息链向更大规模、更短响应时间周期、更综合数据集成、更高数据质量、更加智能化方向发展,航天遥感系统将进入新的"智慧遥感"发展阶段。得益于十余年来中国民用航天快速发展,我们经历了风云三号新型载荷校飞、多角度多光谱偏振遥感器论证、环境星应用工程论证等实践,取得了多方面理论方法的突破,并应用到2030民用航天发展规划、高分辨率对地观测系统、国家自然灾害空间信息基础设施、国家民用空间基础设施中长期发展、2030中国综合地球观测系统规划等论证当中。经过不断实践,快速迭代,形成了遥感论证理论体系及相应的十大模型方法,包括遥感信息流模型、遥感信息特征模型、遥感信息应用模型、遥感信息量分析模型、遥感数据工程模型、航天遥感系统结构模型、航天遥感系统状态描述模型、航天遥感系统质量模型、航天遥感系统发展动力模型及能力体系模型。这些模型方法全面反映了航天遥感系统特征、结构、状态、发展动力、条件等,可广泛用于对航天遥感系统进行顶层设计、规划、考察、分析、评价、预测,并开展实践探索。     

姚家岭锌金多金属矿床围岩蚀变三维空间定量分析研究

姚家岭锌金多金属矿床是近年来在长江中下游成矿带铜陵矿集区新发现的大型多金属矿床。姚家岭锌金多金属矿床的成矿作用具有多阶段性的特点,矿床范围内围岩蚀变强烈,蚀变类型复杂多样。三维地质信息技术及三维空间分析方法为定量化分析围岩蚀变的空间分布以及与矿化之间的相关关系提供了有利工具。本文基于上述方法,有效地对姚家岭锌金多金属矿床的围岩蚀变的分带性及其与不同矿化之间的关联性行了定量分析。较之于传统研究方法,不仅能快速地对蚀变与矿化的分布特征进行分析,还能从定量的角度获取不同信息之间的规律性和相关性。本文采用的相关方法不但有助于更准确的判定蚀变分带及规律,还可为矿床的成矿模式及找矿模型的建立提供定量化的数据支持。     

宁波市地下空间开发利用地质环境制约因素研究

地质环境条件是制约地下空间开发利用的最基本因素,只有正确认识地下空间开发对地质环境的影响,才能避免地下空间利用中产生的各种不利后果。基于对宁波市地质环境背景条件的认识,分别从水文地质条件、工程地质条件和环境地质问题等三个方面,研究了地下空间开发利用的影响因素。研究结果表明,水文地质条件的制约因素有孔隙潜水位埋深、含水层厚度、岩土层透水性能和基坑突涌可能性等;工程地质条件的制约因素有软土厚度、人工填土厚度、土质均匀性和地层组合等;主要环境地质问题为地面沉降和浅层天然气影响等。通过本次研究,为宁波市地下空间开发利用地质环境适宜性评价奠定了基础,为宁波市地下空间的合理开发利用提供了技术支撑。     

宁波市地下空间开发利用地质环境适宜性评价

随着城市化建设快速推进,地下空间资源开发是解决城市土地资源紧张的合理途径,而地质环境适宜性评价对地下空间的开发利用具有至关重要的作用。本文分析了城市地下空间开发利用地质环境适宜性评价的影响因素,运用层次分析法确定岩土体特征、水文地质条件、环境地质问题、技术经济等指标因素的权重,建立模糊综合评价模型,定量评价宁波东部新城浅层(-15~0m)和中层(-30~-15m)的地下空间开发利用地质环境适宜程度。评价结果显示,东部新城地下空间开发地质环境适宜性等级分为Ⅱ级较适宜和Ⅲ级较不适宜,并根据不同的适宜等级提出了地下空间开发利用方式,为宁波东部新城的地下空间开发利用提供依据。     

Stability and capsizing analysis of nonlinear ship rolling in wind and stochastic beam seas

Considering the actual seaway condition, stability and capsizing of nonlinear ship rolling system in stochastic beam seas is of significant importance for voyage safety. Safe zone are defined in the phase space plan of the unperturbed Hamilton system to qualitatively distinguish ship motions as capsize and noncapsize. Capsize events are defined by solutions passing out of the safe zone. The probability of such an occurrence is studied by virtue of the random Melnikov function and the concept of phase space flux. In this paper, besides conventional wave excitation, the effect of wind load is also taken into account. The introduction of wind load will lead to asymmetry, in other words, it transforms the symmetric heteroclinic orbits into asymmetric homoclinic orbits. For asymmetric dynamical system, the orbital analytic solutions and its power spectrum are not readily available, and the technique of discrete time Fourier transformation (DTFT) is used. In the end, as verification of theoretical critical significant wave height, capsizing probability contour diagram is generated by means of numerical simulation. The contour diagram shows that these analytical methods provide reliable and predictive results about the likelihood of a vessel capsizing in a given seaway condition.     

Vast amount of accommodation space controlled evolution of a continuous Pliocene–Pleistocene mixed cool-water carbonate-siliciclastic prograding wedge in the Bay of Oran (Western Mediterranean)

The Bay of Oran is part of the northern Algerian continental margin, located in the Western Mediterranean Sea between Europe and northern Africa. A regional terrace in ca. 320 m water depth described in earlier studies and a second deeper located one (∼1200 m water depth) provide an unusually vast amount of accommodation space for an observed prograding wedge. Seismo-stratigraphic interpretation of high-resolution reflection seismic data show different phases of mixed cool-water carbonate-siliciclastic deposition: (Ia) Initial aggradation with low dipping foreset deposition during early-Pliocene relative sea-level highstand. (Ib) Deposition transitions to progradation when aggradation reaches the base level. (IIa) Once progradation reaches the shelf break, terrace deposition is reduced to coarse fraction foreset deposits until it ceases entirely. (IIb) Finer sediments are bypassed and start to aggrade on the lower slope terrace until deposits reach the shelf terrace depth. (III) Due to accommodation space prolongation progradation recommences. Phase IIa and phase III deposits are separated by a hiatus. A drop in mean sea-level during the mid-Pleistocene will have caused the base level to fall below the upper strata, hence causing some reworking and redeposition. However, sea-level variations are not considered to be a main controlling factor of the depositional sequences. The evolution of this continuous Pliocene–Pleistocene mixed cool-water carbonate-siliciclastic prograding wedge is instead attributed to the controlling factor of this unusually vast amount of accommodation space. In closest proximity to the sea-floor, sparse recent sedimentation in form of 5–10 m thick sediment lobes can be observed in subbottom profiler data only. From a tectonic point of view, a prolongation of the Yusuf Fault into the survey area though expected by other authors could not be supported with the available dataset.     

Uncertainty analysis of space–time prisms based on the moment-design method

Space–time prism (STP) is an important concept for the modeling of object movements in space and time. An STP can be conceptualized as the result of the potential path of a moving object revolving around in the three-dimensional space. Though the concept has found applications in time geography, research on the analysis and propagation of uncertainty in STPs, particularly under high degree of nonlinearity, is scanty. Based on the efficiency and effectiveness of the moment-design (M-D) method, this paper proposes an approach to deal with nonlinear error propagation problems in the potential path areas (PPAs) of STPs and their intersections. Propagation of errors to the PPA and its boundary, and to the intersection of two PPAs is investigated. Performance of the proposed method is evaluated via a series of experimental studies. In comparison with the Monte Carlo method and the implicit function method, simulation results show the advantages of the M-D method in the analysis of error propagation in STPs.     

临沂市城市地下空间资源地质调查评价研究

临沂市城市建设发展迅速,城市面貌日新月异,但高楼密集、交通拥挤等问题也逐渐显现出来,城市建设需要更多的空间,开发利用城市地下空间已是首要解决的问题。临沂市位于沂沭断裂带与临沂单斜、平邑-方城盆地多个地质单元的交会处,断裂构造发育,地震活动强烈,地质条件复杂,城市地下空间开发的影响因素众多,该文从水文及水文地质条件、工程地质条件、环境地质条件、人类工程活动等方面对临沂城市地下空间资源地质环境适宜性进行了分析研究,提出了其主要制约因素为极其发育的活动性断裂的看法,凡是活动性断裂对地下空间开发有影响的区域,均为地下空间资源开发制约区。评价结论对于提高城市发展格局、提高城市空间利用率、指导城市空间开发利用规划具有一定的参考意义。     

赣南淘锡坑石英脉型钨矿床成矿机制探讨:来自流体包裹体的证据

赣南地区淘锡坑钨矿床是典型的大型石英脉型钨锡多金属矿床。矿体赋存于震旦系浅变质砂(板)岩,并延伸至深部花岗岩内,按空间产出位置分为内带矿体和外带矿体,包括宝山、西山、烂埂子、枫岭坑4大脉组,矿体产出各不相同,矿物组合也具有明显分带特征。在详细的岩相学研究基础上,文章选择淘锡坑主成矿期石英为研究对象,并与共生黑钨矿作对比,从空间角度开展不同脉组、不同矿体或中段的流体包裹体的对比研究。根据流体包裹体岩相学,石英包裹体类型有H_2O-NaCl型包裹体(Ⅰ型)、H_2O-NaCl-CO_2型包裹体(Ⅱ型)和纯CO_2体系裹体(Ⅲ型)及少量含石盐子晶的多相包裹体,并同时捕获贫CO_2的盐水溶液包裹体和纯CO-2气相包裹体。包裹体显微测温结果显示:内、外带石英脉气液两相的包裹体均具有较宽温度和盐度范围,外带均一温度和盐度w(NaCl_(eq))分别集中于200～220℃、1%～6%,内带均一温度和盐度w(NaCleq)分别集中于100～220℃、3%～7%,流体为中-低盐度、富含CO_2的H_2O-CO_2-NaCl体系,不同脉组不同矿脉之间对比结果均显示出多期成矿的特征。在矿脉形成过程中,流体的成分和温度在内外接触带有明显变化,表明岩体与围岩接触界面是造成淘锡坑矿床内带矿体和外带矿体的成矿条件改变的转折位置,成矿流体在此附近发生CO_2逸失引起相分离的不混溶作用是成矿的主要因素。     

哈尔滨市地下水中29种抗生素分布特征研究

当前对抗生素滥用监管及其研究正在加强,近年来中国主要水域中抗生素均有不同程度的检出,地表水及地下水中抗生素的污染状况持续受到关注。因进入环境中的抗生素种类繁多、结构复杂,一般实验室难以实现同时分析多种类抗生素。本文在哈尔滨市共采集地下水样品26组,采样范围包括人口密集、工业生产、农畜业等生活生产地区。利用超高效液相色谱-三重四极杆串联质谱联用技术分析了样品中的磺胺类、喹诺酮类、大环内酯类、β-内酰胺类、四环素类、林可酰胺类等6大类共29种典型抗生素含量,研究了哈尔滨市地下水中典型抗生素的检出及分布状况。结果表明：①哈尔滨市地下水中6大类典型抗生素均有不同程度检出,其中以磺胺类、喹诺酮类、大环内酯类、四环素类为主,检出率分别为61.5%、46.2%、42.3%、38.5%;②哈尔滨市地下水检出的抗生素含量范围在0.02～612ng/L之间,其中磺胺噻唑、磺胺嘧啶、林可霉素检出的最高浓度超过100ng/L,相比于国内外部分地区（如中国北京、天津,西班牙巴塞罗那）喹诺酮类整体含量偏低;③检出抗生素含量较高的采样点位主要分布在城市的中部、南部和东部地区,这些区域也是该市人口相对密集区,且附近普遍分布有制药厂、家禽牲畜养殖厂、城市排污口等。由此揭示了哈尔滨市城市地下水中抗生素分布特征受人类生产生活活动影响且具有明显的相关性。