国内外岩浆岩数据库现状与应用前景

超过三分之二的地壳岩石是由来自深部的岩浆作用形成,岩浆岩记录的信息是深时数字地球(Deep-time Digital Earth,DDE)特别是深部过程研究的重要载体。岩浆岩分布范围广,样品众多,分析、定年相对方便和精确,易于数据累积。在过去的十多年,全球科学家建立了EarthChem、GEOROC、DataView等多个优秀的岩浆岩数据库。随着大数据时代的到来,地球科学也在经历向地球系统科学的重大转变。如何进一步整合分散在研究机构和个人手中的越来越多的数据,建立能服务大数据和人工智能方法的数据平台,推动地球科学研究由理论驱动的传统因果推理方法向数据驱动的大数据方法转变,是新的很有希望的突破点。文章系统介绍了目前国内外已有的岩浆岩相关数据库及其运行情况,为未来DDE计划整合全球海量岩浆岩数据,建设开放、共享、统一的大数据平台提供经验和基础。同时,也列举了以岩浆岩大数据驱动的科学研究的典型实例,并结合DDE相关任务,对利用岩浆岩大数据和人工智能进一步解决四维地球深部圈层物质构成、交换与动力学这一关键科学问题提出新的展望。     

北斗在南/北极地区的基本定位性能评估

基于BDS、GPS系统的星座结构，对当前的BDS二代导航系统（BD2）、全部建成后的BDS系统在极地科考站（黄河站、昆仑站、中山站、长城站）和北极圈的可见卫星数、DOP值、定位精度等进行评估，并将建成后的BDS、GPS及其组合系统在南/北极的基本定位性能进行对比分析。仿真结果表明，当前的BD2只实现了极地的部分覆盖，对极地提供导航定位的能力有限，大范围内的定位精度大于30.0 m； BDS在极地的定位精度将与GPS相当，可见卫星数可达13颗左右，PDOP值优于1.6，定位精度优于8.0 m；GPS/BDS组合后在极地的PDOP值优于1.4，定位精度优于6.0 m。
     

BDS卫星失效对区域定位精度的影响评估

基于STK软件实现了2016-09 BDS系统星座结构的仿真，并选取可见卫星数、DOP值、系统可用性作为评估BDS卫星星座设计结构的指标，分析单颗与全部倾斜轨道卫星（IGSO）、地球静止轨道卫星（GEO）失效后对我国大陆地区BDS系统可用性的影响。结果表明，IGSO4卫星与GEO5卫星失效后对BDS在区域的定位性能影响较大，失效后的GDOP值分别为1.98、2.16。取BDS卫星正常运行时区域平均GDOP最大值(S=2.60)作为系统可用性阈值时，系统可用性分别降低了1.79%、32.63%；阈值取2S(5.20)、3S(7.80)、4S(10.40)、5S(13.00)时，系统可用性均可达100.00%。GEO整体失效后BDS系统在高精度定位中仍部分可用，而IGSO整体失效后BDS系统可用性受到大幅度限制。因此，增加在轨备份卫星时需重点考虑GEO5、IGSO4，并适当增加IGSO卫星的数目。     

宜宾珙县龙马溪组页岩岩石力学性质研究

为了研究宜宾珙县地区下志留统龙马溪组页岩的力学性质,采集该地区两处露头页岩岩样,用于单轴抗压和抗拉强度试验研究。结果表明:不管是抗压强度还是抗拉强度,D003系列岩样(最大抗压强度范围:24.81～45.56 MPa;最大抗拉强度范围:0.44～4.67 MPa)基本都高于D002系列岩样(最大抗压强度范围:31.82～87.75 MPa;最大抗拉强度范围:3.49～5.45 MPa)。页岩在单轴受压直至破坏的过程中,层理对页岩的破坏模式和破坏载荷有明显影响:页岩层理越发育,破坏载荷就越小,且页岩破裂方向与岩样自身层理方向基本一致。同时,劈裂试验的裂缝断口方向也与页岩本身的层理方向基本吻合。通过对比分析可知,宜宾珙县地区页岩的抗拉强度和单轴抗压强度均具有一定的各向异性,但总体来说,该地区页岩的抗压强度远大于抗拉强度,这表明宜宾珙县地区下志留统龙马溪组页岩在受载时更容易出现拉伸破坏。研究结果可为该地区进行页岩气钻井、压裂改造的设计提供有益参考。     

四川汉源康家坡滑坡

康家坡滑坡位于四川省雅安市汉源县富泉镇向明村3组。滑坡区地貌类型属于侵蚀构造中低山地貌,斜面为上陡下缓的凸型坡,坡度10°~35°。2018年8月6日12时左右,斜坡中下部突然发生滑动,沿坡脚西沟右岸岸坡处剪出,持续时间约3 min,形成均宽约140 m、纵长300~390 m、平均厚度约30 m,体积约1.50×10^6 m^3的大型土质滑坡。滑坡堆积体在西沟内形成堰塞坝,沿沟长220 m,顶宽170 m,高20~50 m,沟道被完全堵塞,上游沟道仅余2000 m^3库容。     

GPS高层建筑物动态特性的小波分析提取

针对高层建筑物GPS动态监测数据特点,该文将小波分析技术应用于高层建筑物动态特性提取,研究了数据处理时4种阈值选取准则的好坏,针对观测数据不同阶段振幅和频率不同,提出分段、分层处理数据的思想,为了获得更全面的观测信号,将小波包分析应用于数据处理。结果表明:自适应阈值准则更适用于高层建筑物动态数据处理,采用分段分层的处理方法,既能满足去噪要求又能提取丰富的变形信息,小波包分析能有效提取高层建筑物动态特性,保留更多的动态信息。     

QZSS/IRNSS对BDS在中国定位性能增强的评估

通过STK软件对BDS、QZSS、IRNSS卫星星座结构仿真的基础上,选择BDS、BDS/QZSS、BDS/IRNSS、BDS/QZSS/IRNSS、QZSS/IRNSS等定位方式对中国大陆单观测站与整体范围最小可见卫星数、GDOP值、定位误差进行覆盖分析,确定了QZSS与IRNSS在我国的覆盖范围及对BDS定位性能增强作用的评估。结果表明,BDS/QZSS/IRNSS组合在我国的最小可见卫星数可达16~21颗,GDOP值在1.4~1.7之间,定位误差达5.5~7.5m,相比单BDS定位最小可见卫星数增加了6~8颗,GDOP值减小了0.3~0.5,定位精度提升了2.0~3.0m,对华南地区的定位性能有明显提升,而对东北等地区定位性能的提升较小。     

基于航迹线追踪的TERPM定位算法

针对TERCOM（terrain contour matching）算法定位精度对航向误差敏感和算法普适性差等不足,提出了一种基于航迹线追踪的TERPM（terrain profile matching locating algorithm）定位算法。利用INS（inertial navigation system）提供的速度和航向信息对UV（underwater vehicles）的航迹进行追踪,在遍历基准地形时考虑航向误差对数据选取的影响,组合最优匹配的判别方法,提高定位算法的抗噪性。实验结果表明:TERPM定位算法适用于机动UV的精确定位且定位精度对航向误差不敏感;与已有的TERCOM改进算法相比,新算法具有更高的定位精度和更好的抗噪性能。