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。     

地面-坑道激电测深方法在山东玲珑断裂带深部找矿中的应用

在山东玲珑断裂带深部找矿中,考虑断裂带处在地电干扰和地形变化复杂地段,且深部地质体产状变化较大,仅依据半空间地面物探方法很难摸清地质体的展布形态,盲目布设钻孔会造成找矿成本的提高。为精确反演深部矿体的边界范围、走向及倾向,提高钻孔见矿率,降低找矿成本,在山东玲珑断裂带地面、坑道采用立体物探技术,试验通过布设多条方位不同的地-坑、坑-坑和地-地纵横激电中梯剖面和双向三极测深剖面,进行了二维电法剖面反演。在地面-坑道激电测深方法中,地面-坑道供电,坑道测量探测深度与坑道深度呈正相关,反映了深部巷道底板以下电阻率和极化率的分布状况,可以实现深地探测目的。由于地面-坑道供电,坑道测量装置处在半空间和全空间两个部分,需要采用"镜像法"和地下倾斜偶极源电流场特征对其装置系数k值重新推导,以反映坑道空间岩矿体真实电阻率的变化。坑道中梯剖面异常与单向三极剖面异常、双向三极电测深反演结果对应较好。经钻探验证,矿体分布与物探推断高极化体基本一致,为快速准确布设深部钻孔提供资料。     

用于地球物理反演的均匀设计优化算法

将均匀设计、模拟退火和单纯形方法相结合，提出一种全局优化迭代算法．数值模拟表明，它具有搜索速度快、搜索能力强和不需要求导数的特点，可用于地球物理反演研究．     

有限差分的时间和空间频散及其对逆时偏移和全波形反演的影响

有限差分是最常用的地震波方程数值模拟方法,但时间和空间离散会产生数值频散.正演是逆时偏移和全波形反演的基本单元,成像和反演的精度很大程度依赖于所采用的数值模拟算法.本文研究了有限差分的时间和空间频散特性及其对逆时偏移和全波形反演的影响.通过时间有限差分+伪谱法、时间频散校正+空间有限差分、时间频散校正+伪谱法获取时间频散、空间频散和无频散数据;发展了抗时间频散、抗空间频散、抗时间+空间频散的逆时偏移和全波形反演方法;采用理论模型和实际资料对提出的方法进行了测试.数值结果表明：逆时偏移同时受时间和空间频散影响,时间频散导致同相轴不聚焦、成像位置偏离,空间频散会产生高频噪声和虚假反射界面;全波形反演在低频大尺度反演中几乎不受时间和空间频散影响,高频精细反演中时间频散引起波形相移、降低反演精度,空间频散增加多解性、导致反演不收敛;抗频散方法可以有效缓解时间和空间频散影响,获得高质量的偏移剖面和反演结果.

     

考虑关断时间效应的瞬变电磁一维反演

为克服因关断时间校正而带来的误差,尝试直接对包含关断时间效应的瞬变电磁资料进行反演。正演采用将斜阶跃波离散为多个阶跃波之和的方法,反演采用经典的马奎特法。对模型试算的结果表明,采用该方法直接对斜阶跃响应进行反演,结果比较理想,计算速度也可以接受。     

北京地区主要活断层活动参数的重力反演

采用1991~1999年首都圈重力测网的重力测量资料,根据地质调查结果确定断层初始运动模型,利用稳健—贝叶斯最小二乘方法反演北京地区4条活断层的活动参数(走滑、倾滑、引张)。反演结果表明:在1991~1999年间,北京地区活断层的运动性质均以走滑和垂直升降为主,兼有伸展特征,但运动速率都不大,约为2 mm/a。北京地区北西走向断层反演的运动特征为左旋走滑正断层,北东走向断层反演的运动特征为右旋走滑正断层。     

洞庭湖地区重力资料精细反演解释

用快速准确重力三维正演算法计算白垩系顶面及以上各密度界面的重力异常,采用“剥皮法”从实测重力异常中减去自垩系顶面及以上各密度界面的重力效应后得到剩余异常,由此反演研究区内白垩系底面深度。由于采用快速三维反演算法并顾及地质及航磁异常信息,求得了白垩系厚度,计算出的底板埋深等更为合理、精细,为洞庭地区油气资源基础性研究及评价提供了重要的信息。     

重磁3D物性反演技术在金属矿勘探中的应用

解反演问题是地球物理资料处理解释的主要环节.反演就是依据已获得异常特征,结合地质和其他资料,求解地下源体的空间位置、形状及物性特征参数.随着对地质体全方位精细结构研究要求的提高,重磁等反演技术已发展到3D反演阶段.重磁反演主要有两种方法,即形态反演(建立场源模型形态单元)和物性反演(构建物性模型单元).在物性模型构建中...     

二维声波方程稳健迭代速度反演

从二维声波方程初、边值问题出发,通过引进一个广义幂指数误差分布函数,以及对波动方程的Ｌｉｐｐｍａｎ－Ｓｃｈｗｉｎｇｅｒ方程的解进行Ｂｏｎ近似,导出一个残差加权迭代最小二乘（稳健迭代）算法,进而实现对地下介质剖面的速度结构以演计算。模拟计算表明,本方法具有较高的精度和较强的抗干扰能力,是求解声波方程反演问题的一种有效方法,同时也为地下介质的速度分布成像提供一种新的技术。     

一次大暴雨过程的分析

对2010年6月1—2日广西大暴雨天气的湿度场进行了分析。结果发现：暴雨前有一个高湿区的形成和维持过程,暴雨前一天预报的高湿区产生明显调整,导致暴雨出现,表明低层湿度场对暴雨发生有较好的指示意义。