现场XRF数据处理中多重分形方法研究

化探异常信息提取是地球化学勘查工作中的核心任务,使用不同方法提取异常信息导致的差异将对异常范围的判断造成影响.这里以新疆西天山地区现场X荧光土壤化探数据为例,尝试将多重分形方法中的含量求和法推广至五段直线进行拟合计算,据此确定工区内As、Sr两种元素正异常下限值与负异常上限值,结合研究区地质背景对异常区域进行综合解释,并与传统统计方法圈定的异常范围进行比较后发现:五段式拟合含量求和法对正异常的圈定结果与传统方法一致性较高,且在负异常的圈定上取得了较为显著的效果.     

边坡负压排水非稳定流研究

自启动负压排水方法是一种新兴的间歇性波动排水方法,为对该方法的实现机理进行理论研究,建立了可供解析研究的负压排水模型。先引入狄拉克函数表述负压排水模型中点汇的数理特性,并对此模型推求出潜水剖面二维流运动方程及潜水面边界条件;再使用二维傅里叶正逆变换求解负压排水模型的定解问题,得到负压排水渗流场解析解。设置两种工况分别计算了自启动负压排水方法下数值模拟和理论解得到的边坡浸润线曲线,并进行了对比分析。结果表明：在不同排水孔位置工况的3组条件中,排水孔位置越深,理论解误差越大,其中排水孔位置为（24,10）时,靠近排水孔区域理论解与数值模拟结果误差最大;在排水孔位置固定、不同初始水头高度工况的3组条件中,左、右水头越高,理论解误差越大,其中左水头为28 m、右水头为8 m时,理论解与数值模拟结果误差最大。该自启动负压排水渗流场解析解在简化条件下的浸润线理论解与数值模拟结果吻合度较高。     

四川盆地包界地区须家河组层序界面特征

层序地层学研究最关键的是对层序界面的识别。以四川盆地包界地区须家河组为例,综合应用野外露头、钻井岩芯、测井曲线、地震剖面等资料,识别出4种类型的层序界面,它们分别是:冲刷面、岩性岩相转换面、古风化壳、沉积结构转换面。并阐述了研究区层序界面在钻井岩芯、野外露头、测井曲线、地震剖面上的特征、识别标志和表现形式。这一研究成果对于正确划分研究区须家河组层序具有重要意义。     

Tianhui-1C卫星数据质量分析及精密定轨

对Tianhui-1C卫星的星载双频GPS数据进行质量分析,利用伪随机脉冲方法进行简化动力学定轨,采用重叠弧段比较法对其精密定轨精度进行初步分析,并从理论上分析星载GPS接收机由单频改为双频对测图精度的影响。实验表明,Tianhui-1C卫星的星载GPS观测数据完整率优于80%,周跳比优于47,L1频点的多路径误差约0.22 m,L2频点的多路径误差约0.23 m,LC组合观测值的验后残差RMS优于9.7 mm。采用轨道重叠弧段比较法对两个时段共48 h的星载GPS数据进行精密定轨精度比较,三维精度优于3.65 cm。定轨精度的提高,可使无地面点控制条件下等高线间距（CI）精度提高3.866 m,高程误差提高1.171 m。     

RTK技术在荆江河控断面测量中的应用

RTK技术以其测量精度高、速度快等优势在快速静态测量、准动态测量和动态测量中获得了广泛的应用。介绍了RTK实时动态GPS测量系统的工作原理及其在荆江河控断面测量中的应用情况。实践证明，RTK技术大大地提高了荆江河控断面测量工程中的自动化程度和工作效率，降低了劳动成本，创造了良好的经济效益和社会效益。     

利用GRACE卫星精密微波测距确定星间平均电子密度

本文介绍如何利用GRACE两颗卫星之间K波段双频微波精密测距和轨道数据,得到星间平均电子密度.发展了一种将连续轨道电子密度极小对齐到零的方法,以消除整周模糊度;借助CHAMP卫星朗缪探针测量得到的轨道电子密度基值以及GPS掩星数据计算的等离子体垂直梯度标高,进一步修正了GRACE星间电子密度所固有的偏差;从而得到大约500 km高度上长达近十年的全球电子密度数据.为了检验消除偏差后GRACE星间电子密度数据的可靠性,对比了GRACE卫星过Millstone Hill雷达上空时,非相干散射雷达观测到的大致同时和相近位置的电子密度数据,结果显示,二者之间的线性相关系数为0.97,平均偏差为-7.26%,GRACE星间电子密度总体稍微偏低,偏差的标准差为18.6%.为进一步验证本文方法所得数据的可用价值,利用消除偏差后的电子密度数据,对GRACE卫星与CHAMP卫星在近乎相同的地方时而高度不同的近圆极轨道上飞行的情况下,两颗卫星观测到的电子密度随经度和纬度的全球分布进行了对比分析.多方面的对比检验证明,本文方法得到的几乎连续10年的GRACE高度上全球电子密度数据基本可靠,为电离层气候学与天气学研究提供了宝贵资料.     

Swarm卫星星载接收机GPS信号中断统计特征分析

本文聚焦于欧空局Swarm卫星星载接收机在中纬地区出现的GPS信号中断事件, 利用其近9年(2014年1月至2022年9月)的观测数据, 详细统计了GPS信号中断事件发生的时空分布特征及与背景等离子体密度起伏的关系.研究结果表明Swarm卫星在其接收机锁相环带宽从0.75 Hz调整至1.0 Hz前后, GPS信号中断事件表现出不同的时空分布特征.在前一个时期, 2014年1月1日至2016年8月11日, GPS信号中断事件主要分布在低纬磁赤道附近和高纬极区附近, 少量中断事件分布在中国东部地区; 而在后一个时期, 2016年8月12日至2022年9月30日, GPS信号中断事件则出现在了所有的纬度, 同时表现出显著的经度差异.前一个时期内GPS信号中断事件表现出了明显的季节依赖, 而后一个时期内出现的GPS信号中断事件则出现了无季节特性的弥散状分布.该结果表明当Swarm星载接收机锁相环带宽调整至1.0 Hz时, 虽然提升了其应对电离层闪烁条件下多普勒频移的动态调整范围, 但同时也增加了接收机载波相位观测的热噪声, 进而导致接收机产生了一些随机的短时信号中断.除了上述不同, 两个时期内的GPS信号中断事件也表现出了一些共同特征, 比如信号中断事件主要均集中在GPS卫星相对于Swarm处于较低仰角(＜20°)的情况下; 同时这些事件主要发生在发射较早的Block ⅡR和Block ⅡA类型GPS卫星上, 暗示了随着发射年限的增加与星载设备的老化, GPS卫星的稳定性会逐渐降低.通过进一步对比分析Swarm卫星出现与未出现GPS信号中断轨道对应的原位电子密度观测数据, 发现GPS信号中断的轨道其对应的电子密度波动更剧烈, 表明背景等离子体密度的梯度强度是引起Swarm星载接收机在中纬地区出现GPS信号中断的重要原因.本文的研究结果对于星载接收机的设计优化, 特别是提升其在电离层闪烁条件下的稳定性有重要的参考意义.

     

CSES卫星观测的赤道电集流特征

本文利用2018年8月到2019年12月期间我国张衡一号电磁监测试验卫星(CSES)所观测的地磁数据,反演了赤道电集流(EEJ)电流密度的纬度剖面;通过选取的4729个清晰的EEJ事件,分析了在地方时(LT)14:00附近的EEJ特征.研究结果表明：在地磁平静期间,CSES卫星观测的EEJ电流密度的峰值位于磁赤道附近,其平均幅度约为27 mA·m^-1.该幅度小于CHAMP和Swarm卫星的观测结果,这与2018—2019年期间太阳活动水平较低(平均F_10.7指数约为70 sfu)有关,此外也与CSES轨道所处的地方时相关.平均而言,EEJ的主瓣宽度约为4°,主瓣和旁瓣的峰值电流密度之比约为2.7;在本文所关注的事件中,东向EEJ事件约占83%,西向EEJ事件约占17%;这个比例与CHAMP卫星的观测结果稍有不同,与14:00 LT附近西向EEJ出现的概率较低有关.东向EEJ的峰值电流密度对经度、季节和太阳辐射水平有显著的依赖性.EEJ峰值密度随经度变化呈现明显的4波结构,可归因于低层大气非迁移潮汐的作用.EEJ峰值电流密度有明显的季节依赖,其幅度在春秋分较大,冬夏季较小.在2018—2019年期间,尽管太阳活动水平较低,EEJ峰值密度随太阳辐射水平的增加而增加.

     

锥形聚晶金刚石复合片齿破岩特征与机制研究

锥形聚晶金刚石复合片(polycrystalline diamond compact,PDC)齿是一种具有较强抗冲击性和耐磨性的新型PDC齿,在坚硬、强研磨性和软硬交错地层中取得了非常好的钻井提速效果。为了揭示锥形齿破碎硬岩机制,开展锥形齿破碎花岗岩试验与数值模拟研究,分析了切削深度和前倾角对锥形齿切削力和破岩比能的影响规律,采用高速摄像机和透明K9玻璃观测了锥形齿作用下岩屑形成过程及微裂纹萌生与扩展过程,通过数值模拟分析了破岩过程中岩石应力响应与损伤演化特性,结合对切削槽和大尺寸块体岩屑表面形貌及断口微观特征分析,建立了锥形齿破碎花岗岩机制模型。结果表明,锥形齿破碎花岗岩的过程可以分为挤压成核和块体崩裂两个阶段,前倾角对岩石破碎过程影响较小,切削深度的影响显著;锥形齿周围的裂纹主要由压实核、纵向裂纹和横向裂纹组成,纵向裂纹和横向裂纹扩展的最大深度分别为切削深度的6.69倍和4.53倍;齿尖周围压应力集中,岩石发生压剪破坏,压应力区外围形成弧形条带状拉应力区,并在齿尖及压应力区边界处诱导出拉伸微裂纹;微裂纹向齿前扩展形成弧形拉伸主裂纹,发生块体岩屑崩裂,提高破岩效率,向岩石内部扩展劣化...     

基于FFT分形滤波的地球化学异常信息提取

本文尝试采用多重分形方法分析地球化学数据作快速傅里叶变换后的功率谱数据,确定区域背景和局域背景的截止频率,并使用此频率对原始数据分别做低通滤波处理以提取异常信息.传统统计方法确定的异常范围最大,且在测区东部出现了一条南北走向的异常区,主要原因是前期对原始数据进行了迭代剔除,异常下限的确定并非由全部数据而是由背景数据确定;区域背景提取由于背景值是动态的,可以还原测区地球化学场的空间结构,提取的异常范围更小,浓集趋势更明显;局域背景提取的异常由于受高背景值控制,出现在测区东部的异常消失,异常范围和强度也均不及区域背景提取的异常大.