锚固站对BDS自主导航精度的影响分析

介绍了自主导航的轨道确定及时间同步观测方程。以北斗仿真全星座为对象，通过采用仿真星间及卫星与地面锚固站间观测值，进行了60 d自主导航解算，分别探讨了锚固站数量及锚固站观测连续性对北斗卫星导航系统（BDS）3类卫星自主导航精度的影响。结果表明：锚固站数量及观测连续性对RERR及CERR无影响；加入1个锚固站即可显著改进URE结果精度，继续增加锚固站数量虽然可进一步提高URE精度但其改进效果有限；锚固站观测中断时间越长，其对应自主导航精度越低。因此，在BDS自主导航运行模式下应保持较高的锚固站观测频次以保证自主导航精度；另外，锚固站数量及观测连续性对北斗系统3类卫星自主导航精度的影响无显著差异。     

BDS卫星钟差半参数平差模型异常数据探测与处理

针对北斗卫星钟差数据中出现钟跳、粗差等异常数据频次较高的问题,将半参数平差模型引入BDS的钟差数据的处理过程中。首先,在考虑系统误差的同时,改进了常用的钟差模型;其次,综合考虑异常数据和系统误差,利用补偿最小二乘原理和极值求解方法,详细推导了分离异常数据前后参数和非参数估计值与相应观测值改正数的关系表达式,实现了异常数据的定值、参数求解和系统误差分离。在此基础上,引入Cook距离,给出了利用参数分量和非参数分量的Cook距离及混合Cook距离,去判断异常值的位置,并给出了一些参数的选取方法及相应的处理措施,实现了卫星钟差异常数据的定位和定值以及部分系统误差的分离。最后,采用武汉大学GNSS中心提供的采样间隔为5 min的北斗卫星精密钟差数据,将本文方法与常用方法进行了试验对比。试验结果表明,本文方法能够有效地识别并处理卫星钟差数据中的异常值,有效克服了基于经验阈值钟差异常数据探测方法的不足,且该方法对于量级较小的异常钟差数据也有很好的探测效果,一定程度丰富了现有的BDS钟差数据质量控制方法。     

Sentinel-2卫星落叶松林龄信息反演

林龄结构信息能够有效反映区域森林群落不同生长阶段的固碳能力，对于评估森林生态系统的健康状况具有重要意义。本研究以中国温带典型优势树种落叶松林为研究对象，分别选择其芽萌动期、展叶期和落叶期时段的Sentinel-2影像，采用多元线性回归（MLR）、随机森林（RF）、支持向量机回归（SVR）、前馈反向传播神经网络（BP）以及多元自适应回归样条（MARS）等5种方法依次构建落叶松林龄反演模型。通过相关性分析首先确定最佳遥感反演物候期，并在此基础上根据相关性差异筛选出5个最优特征变量用于模型反演，分别为冠层含水量（CWC），归一化水体指数（NDWI），叶面积指数（LAI），光合有效辐射吸收率（FAPAR）和植被覆盖度（FVC）。研究结果表明，展叶期为落叶松林最佳遥感反演物候期。除植被衰减指数（PSRI）以及落叶期的NDVI、RVI外，落叶松林龄与各指标之间均呈负相关关系，其中与冠层含水量（CWC）的相关性最高，pearson相关系数达到-0.74（p<0.01）。此外，不同模型反演结果表明，随机森林模型（RF）为最佳落叶松林龄估测模型，其平均决定系数R²和平均均方根误差RMSE分别为0.89和2.91 a；多元线性回归模型（MLR）的林龄估测结果最差，其平均决定系数R²和平均均方根误差RMSE仅为0.57和5.69 a，非线性模型能更好的解释林龄与建模变量之间的关系。     

改进的半参数模型法在GNSS时间序列季节性信号提取中的应用

GNSS基准站坐标时间序列具有明显的季节性变化。基于谐波函数模型的最小二乘拟合方法只能得到固定振幅的季节性信号,而真实的季节性信号其振幅是变化的。采用半参数模型进行季节性信号提取时又存在最优平滑因子确定困难、迭代速度慢的问题。提出一种赋相对权比的半参数模型,采用迭代更快速的黄金分割法与改进效率法相结合的策略确定最优平滑因子。通过模拟数据实验,验证了改进模型的可用性。实验表明:改进方法的计算效率明显提高,对于10 a长度的模拟数据,相较GCV函数法搜索速度提高68.1%,相较L-曲线法速度提高25.8%;计算精度较最小二乘法和半参数模型法均有提高,所得残差中没有明显的季节性信号。     

模拟积水深度下若尔盖高原木里薹草叶片的生理生态特征

为了研究不同积水深度下若尔盖高原木里薹草(Carex muliensis)叶片的生理生态特征,于2016年4月23日,在若尔盖县喀哈尔乔县级湿地自然保护区内,将生长着木里薹草的原状土柱移栽至若尔盖湿地国家级自然保护区管理局实验场的木箱内,使木里薹草继续生长;设置3种模拟积水深度,分别为20 cm、10 cm和0 cm(无积水),于2019年6月30日、7月16日和8月1日,测定各积水深度下木里薹草叶片的光合气体交换参数、叶绿素荧光参数和生长指标。研究结果表明,随着积水变浅至无积水,3个观测日的木里薹草叶片的净光合速率、气孔导度和蒸腾速率都显著减小(n=5,p0.05),而胞间CO2浓度显著增大(n=5,p0.05);积水深度变化对木里薹草叶片的最小荧光产量、PSⅡ反应中心最大光化学效率和碳稳定同位素δ13C值无显著影响;随着积水变浅至无积水,木里薹草叶片的光化学猝灭系数和电子传递量子效率也减小,非光化学猝灭系数增大;随着积水变浅至无积水,木里薹草的株高变矮,叶长变短。     

筋土界面特性宏细观分析试验仪器研制与应用

为了更全面地分析筋土界面相互作用特性，改制了一台可视加筋土界面特性宏细观分析的试验仪器，可开展不同土工合成材料与填料的直剪和拉拔试验；该仪器改进了试验箱的尺寸，可方便两种试验的对比分析，增加了图像摄录系统，可进行试验过程的细观分析。使用新研制仪器分别进行了土工合成材料（土工格栅和土工布）加筋尾矿砂的直剪和拉拔试验，试验结果表明:两种试验条件下，土工格栅与尾矿的界面参数（似黏聚力和似摩擦角）及似摩擦系数均比土工布与尾矿的界面参数和似摩擦系数大；直剪试验下筋材网孔的有无对筋-尾矿界面参数均有较大影响，拉拔试验下筋材网孔有无对筋-尾矿界面参数似黏聚力的影响较为显著，对似摩擦角的影响较小。随着宏观变量法向应力的增加，细观参数孔隙率减小，平均接触数增加，反映在宏观上的现象就是填料颗粒被压密，筋材需要克服的阻力增大。该试验仪器能够较好地分析筋土界面宏细观特性，获得关键技术指标以用于加筋结构的设计。      

基于森林模型参数先验知识估算高分辨率叶面积指数

目前，估算高分辨率叶面积指数LAI（Leaf Area Index）的常用方法是采用大量地面测量数据和遥感数据建立统计模型，再用统计模型估算LAI。然而，与农田地面测量实验相比，森林地面测量实验获取的观测数据更加有限，这使得基于统计模型的森林高分辨率LAI的估算精度低，难以满足应用需求。为此，本文提出一种基于森林模型参数先验知识、使用森林研究区少量的LAI地面测量数据和归一化植被指数NDVI数据估算森林高分辨率LAI的方法。首先，获取全球20个森林实验区的LAI地面测量数据和NDVI数据，建立LAI-NDVI统计模型并提取森林模型参数的先验知识。然后，以一个新的森林站点Concepción作为研究区，将该研究区的数据分为建模数据和验证数据两个部分。使用研究区有限的建模数据对森林模型参数先验知识进行本地化校正得到优化模型，优化模型用于估算森林高分辨率LAI，使用验证数据评价LAI的估算精度。同时，选取了Camerons站点、Gnangara站点、Hirsikangas站点评价本文方法的LAI估算精度。使用地面测量LAI验证基于森林模型参数先验知识估算高分辨率LAI的结果精度，经验证4个森林站点的均方根误差分别为0.6680，0.4449，0.2863，0.5755。研究结果表明：在仅有少量观测数据时，采用本方法能有效地提高森林高分辨率LAI的估算精度。因此，本方法可为森林高分辨率LAI的遥感估算提供参考。     

多层构造油藏纵向细分计算单元对储量参数及结果的影响

为满足油田中后期精细开发及后续调整挖潜的需要，亟需进行更精细的储量研究，其中最重要的一环就是纵向细分计算单元.对于多层构造油藏，纵向细分主要根据油层组内隔夹层分布特征、小层物性特征，细分到以小层或者分布特征和物性相近且纵向上连续分布的小层组合为计算单元.根据纵向细分计算单元前后储量参数选值的理论推导，结合储层的沉积展布特征，认为含油面积范围内无储层尖灭时，仅平面油层厚度差异较大的油藏平均有效厚度变小.含油面积范围内储层尖灭时，正常三角洲沉积储层的油藏各参数一般都变小；而辫状河三角洲沉积储层的油藏一般平均有效厚度变小，平均有效孔隙度和平均含油饱和度变大.这一结论可以有效指导储量评估过程中纵向细分计算单元方案划分，为同类油田的精细储量研究提供技术支撑.     

基于改进极限学习机模型的岩质边坡稳定性评价与参数反演

岩质边坡的稳定性评价与参数确定是岩土工程领域的经典难题。基于大数据智能计算的优点,提出了一种结合变量遗忘因子的正则化在线序列极限学习机模型(FOS-ELM)的岩质边坡稳定性评价和参数确定方法。根据收集的1 235例岩质边坡的几何力学与Hoek-Brown模型参数,应用贝叶斯信息准则(BIC)优选基于岩体强度指标(GSI)、扰动因子(D)、岩石材料常数(m_i)、单轴抗压强度(σ_(ci))、岩体重度(γ)、坡高(H)、坡角(β)的最优输入组合预测边坡稳定安全系数(F),并建立7个模型对最优输入组合进行评价,论证模型的预测精度,结果表明全参数输入组合精度最高,但输入参数并不是越多越好。同经典的极限学习机模型(ELM)相比,该模型具有预测精度高、预测速度快、后期增加边坡数据无须重新训练等优点。并采用不同赋值的全参数输入模型(FOS-ELM-M_7)建立边坡参数反演模型,结果表明该模型对边坡单参数和双参数的反演计算速度快、精度高,为获取岩体边坡参数提供了一种快捷的新方法。     

西南某岩溶区地下水系统示踪试验与解析

以西南某典型岩溶区为例,解析示踪试验在岩溶管道连通性以及获取水文地质参数中的应用。选择落水洞为投放点,分别从落水洞西侧和东侧寻找地下水出露点作为接收点,判别落水洞地下径流的实际去向以及落水洞与接收点之间的水力联系。结合Qtracer2软件对示踪试验成果进行定量解析,确定示踪剂回收率、地下水平均流速、最快流速,估算出岩溶管道结构特征和水文地质参数。结果表明:落水洞与接收点JS01、JS03之间不存在直接水力联系;落水洞与接收点JS02存在水力联系且岩溶管道极为发育,含水介质不均匀,地下水运移路径较为通畅,为典型的紊流流态;落水洞地下径流的主要方向是由西向东,但在丰水期雨量较大期间,接收点JS04能够接收到荧光素钠,说明丰水期水位上涨后两者间会有水力联系,导致部分水量向落水洞西侧排泄。