分布式光纤声波传感器及其在天然地震学研究中的应用

分布式光纤声波传感器(Distributed Acoustic Sensing,DAS)是近年来兴起的超密集地震观测系统,具有一系列观测密度高、观测成本低、耐受恶劣环境等优势,在油气行业得到了广泛应用,也引起了天然地震学界的关注.本文简要回顾了DAS系统的测量原理、发展历程、技术方案、介绍了测量原理及其响应特性,然后围绕多个观测实验,介绍浅部结构成像、深部结构探测和地震监测三个方向的典型应用实例,最后讨论了DAS系统在天然地震学研究中应用面临的挑战和发展趋势.     

流变应力恢复法压力传感器传感单元方位布设研究

实时测量深部三维地应力场分布及扰动规律对工程岩体稳定性分析至关重要,但目前仍缺乏成熟的针对深部软弱围岩的地应力测试技术及配套仪器。首先详细介绍了深部软岩地应力测试方法流变应力恢复法的原理与技术,随后针对岩体压力传感器传感单元的方位合理布设问题展开了深入的理论分析。研究结果表明:如果六向压力传感器上半球的3个传感面法向布设为两两相互垂直,则下半球的3个传感面法向不能布设为两两相互垂直;如果上半球的3个传感面法向布设为两两相互垂直,则下半球的3个传感面法向不能与上半球的3个传感面法向平行,且下半球的3个传感面中不能有两个法向同时垂直于上半球任一传感面法向,下半球3个传感面法向与x、y和z轴的方向余弦值最好相差不大,且不能接近于两两相互垂直;如果上半球的3个传感面法向不两两相互垂直,从设计角度考虑列举了一种情形:上半球的3个传感面法向布设为与水平面夹角为45°,下半球的3个传感面法向与水平面夹角30°,上下半球的传感面法向在Oxy水平面上投影的夹角为60°,计算结果显示,此种布置方式是其中一种科学合理的布置方式。     

钻探参数实时采集系统研制与应用

钻探参数实时采集系统研制的目的是向钻探技术及管理人员提供直观的钻探实时参数，通过该系统可全天候的掌握钻探工况。钻探参数采集的方法是通过传感器采集压力、转速、位移、流量、液位等物理参数，使用配套的软硬件设备进行数据转换和处理，在人机交互界面显示直观的工程参数。该系统根据野外现场不同工作环境可以使用互联网、GPRS终端或者北斗卫星终端把现场实时工程数据无线传输至远程服务器上，用户通过手机或电脑即可查看到现场的实时或历史工程数据。采用本系统可以预防和减少钻探事故，为事故处理提供数据支撑，为实现钻探自动化、智能化提供基础数据。     

基于2D地图的城市户外ARGIS视觉辅助地理配准技术

针对当前便携式位姿传感器获取的户外6DOF绝对位姿精度通常不足，致使基于位姿传感器的户外AR地理配准精度不高，提出了一种以2D地图作为参考数据进行户外视觉辅助定位进而提高ARGIS系统地理配准精度的方法和技术框架。在位姿传感器获取初始位姿的基础上，详细阐述了基于2D地图进行图像位姿优化和辅助校正的基本原理；并通过试验验证了该方法可以对位姿传感器获取的初始位姿进行优化，进而提高户外AR地理配准精度的有效性。     

新疆哈密2018·7·31特大暴雨山洪汇水量估算与应用研究

在干旱少雨的山区开展小流域的暴雨山洪预报预警关键技术研究,对防灾减灾意义重大。2018年7月31日新疆哈密北部山区出现特大暴雨,发生罕见的山洪灾害,致使射月沟流域水库漫坝溃口,下游受灾严重。射月沟流域气象观测站点少且缺乏水文监测资料,为客观定量分析射月沟流域大暴雨面雨量、形成的洪水汇水量以及致灾水库过程。通过采用空间插值法和多源融合逐时降水资料（CMPAS）计算了射月沟水库上游面雨量并进行检验分析。根据不同面雨量驱动Floodarea模型得出射月沟水库上游累计汇水量,结果表明：多源融合降水产品估算所得最大洪峰流量和累计汇水量与水利部门事后调查数据较吻合,最大洪峰量为1 756 m³·s^-1,精确性达到调查值的95%,射月沟水库上游暴雨山洪总量为2.64×10⁷ m³,远超该水库的防洪库容和溢洪道承载能力。     

Box-Cox正态转换在长江子流域极端降水气候事件判定中的应用

利用1961-2017年长江流域700个气象站点逐月降水资料计算长江流域9个子流域面雨量,采用基于Box-Cox正态分布转换后的百分位法对长江流域不同时间长度的极端降水气候事件阈值进行界定。结果表明,在数据序列长度发生变化的情况下,面雨量序列经Box-Cox正态转换后,计算得到的极端降水气候事件阈值的变化相较于常规百分位法明显减小,具有更为稳健的特性,从而使得相应极端降水气候事件个例的挑选更为稳定。根据该方法得到的阈值,对2018年汛期(6-8月)长江各子流域极端降水气候事件进行判定,岷沱江流域发生了极端多雨气候事件,而长江干流重庆-宜昌段、汉江及中游干流区间发生了极端少雨气候事件。     

基于不同雨型的裴河小流域山洪灾害临界雨量分析

临界雨量是山洪灾害预警的重要指标,为分析小流域雨型对临界雨量的影响,首先对流域降雨过程按照雨峰出现位置的不同进行归类和划分,定性分析流域常出现的各种典型雨型;在此基础上,采用PilgrimCordery法定量确定流域各种典型雨型的时程分配,并通过试算法计算其相应的临界雨量;利用流域近期发生的成灾洪水,采用临界雨量偏离度指标进一步分析论证雨型对临界雨量的影响。以河南省新县裴河典型小流域为实例进行应用研究,结果表明:设计雨型不能完全代表该流域的降雨类型,其属于雨峰偏后式雨型,由此确定的临界雨量与该流域常出现的雨峰偏前式雨型临界雨量相差33%,与多峰雨型临界雨量差异较大,相差43%。实时预警时,根据实时雨型类型,采用相应的临界雨量,可以提高山洪灾害预警预报水平。     

基于Sage-Husa算法的拖曳式Overhauser海洋磁场传感器海浪磁场噪声实时抑制方法

利用Weaver海浪模型,对拖曳式Overhauser海洋磁场传感器海浪磁噪声与深度、波幅等之间的关系进行了理论分析,证明了在极端海况条件下对海浪磁噪声进行抑制的必要性.为提高海洋磁测灵敏度,提出了一种基于改进的Sage-Husa自适应Kalman算法的海浪磁场噪声抑制方法.仿真结果表明,该方法能在不需要先验的噪声统计或实时参考噪声的情况下,实现磁场噪声协方差的快速收敛;且与常规的Sage-Husa算法相比,改进后的Sage-Husa算法降低了对初始参数的依赖性.另外,设计了一种拖曳式Overhauser海洋磁场传感器测试仪来测试上述算法.对比结果表明该方法不仅实现了磁场噪声统计参数的自适应估计,而且比经典Kalman滤波具有更好的滤波效果;此外,海浪磁噪声的功率谱密度由50 pT/Hz1/2@1Hz下降到6 pT/Hz1/2@1Hz.      

一体化雨量遥感野外比测实验分析

水文仪器及其集成系统是水文自动化监测的支柱,野外环境是水文仪器应用的必要条件。通过布设在黑河流域的雨量遥感仪器野外比测实验,对实测降水数据进行了逐站分析。对野外实验数据从测验精度及实验数据相关性进行分析,并对比测实验误差展开探讨。为进一步发展流域内水文站网、提高水文现代化水平奠定基础。     

浅谈多传感器融合技术在气象观测中应用

多传感器融合技术现阶段在气象观测中的应用主要体现在气温降水多传感器上,多传感器的正式运行减轻了地面气象观测人工维护工作量,确保气温与雨量数据的完整性,但在使用中发现多传感器融合观测存在的一些问题,如果能完善解决这些问题,则能进一步提高气温降水观测数据的准确性,实现全方位地面观测自动化。