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轮式隧道设备模糊PID自动驾驶控制及数字系统研究

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轮式隧道设备模糊PID自动驾驶控制及数字系统研究

作者：余刚毅西南交通大学

学位级别：硕士

目前隧道设备的行走控制方式仍为轨行式和轮胎式行走的人工控制,轨道的纵向移动和精准铺设极为不易,轮胎式行走隧道设备的人工定位非常困难,但当前隧道设备的智能化研究中对设备在隧道环境内行驶性能的自动化和无人化研究鲜有涉及。本... 详细信息

目前隧道设备的行走控制方式仍为轨行式和轮胎式行走的人工控制,轨道的纵向移动和精准铺设极为不易,轮胎式行走隧道设备的人工定位非常困难,但当前隧道设备的智能化研究中对设备在隧道环境内行驶性能的自动化和无人化研究鲜有涉及。本论文以轮胎式行走隧道设备为研究对象,开展了对其自动驾驶控制算法和基于数据驱动的数字系统的研究。搭建了隧道环境下的设备运动学模型;构建了基于模糊PID控制算法的自动驾驶系统数学模型;设计了基于Access数据库的数据采集系统;运用Modbus通信变频控制算法建立了差速转向控制模型;创建了通过数据驱动模型同步运动全方位监控设备运行的数字化仿真测试平台和实验信息平台,并在一定范围内的初始姿态参数下进行了仿真分析和实验验证。首先,本论文基于轮式隧道设备功能对行走和转向机构的要求,确立了两侧车轮相互独立并以变频电机驱动实现差速转向的运动系统。针对轮式隧道设备运行速度较慢以及隧道转弯半径大、坡度小、混凝土路面粗糙等特点,以高铁双线隧道为基础建立了自动驾驶运动学分析的绝对坐标系,在该坐标系下以两侧车轮转速n和n、车身偏角p′和质心横向位移y为系统变量建立了设备质心运动学方程,推导了运动过程中设备外廓与隧道限界的距离变化函数d(n,n,t)。其次,以质心运动学方程和设备外廓与隧道限界的距离变化函数为理论基础,以隧道中线或隧到限界平行线为目标路径,基于模糊PID控制算法,建立了车身偏角p和质心横向位移y的运动控制模型。以车身偏角偏差e和偏差变化率ec为车身偏角模糊PID控制算法的输入变量,以车身偏角p′为转速补偿模糊系数控制算法的输入变量,其输出变量经车身偏角控制模型处理后得到实现偏角对中的电机转速精确控制信号。以质心横向位移偏差e和偏差变化率ec作为质心横向位移PID控制算法的输入变量,其输出变量经质心横向控制模型处理后得到实现质心对中的电机转速精确控制信号。基于上述模糊PID自动驾驶控制算法,通过质心对中调节和偏角对中调节的交替运行,实现了隧道设备的自动驾驶控制。再次,在LabVIEW中,结合运动学模型和模糊PID控制算法,模块化设计了隧道设备自动驾驶数字化仿真平台。仿真平台由算法仿真及观测模块、2D数据可视化模块、3D模型运动模块和数据存查模块组成,可基于设备运动数据驱动可视化2D图形和3D模型与仿真算法模型同步运动,具有可在设备启动后0.3s内预测出以该姿态出发是否有撞向隧道壁风险的能力。设置一定范围的初始姿态参数通过数字化仿真平台进行自动驾驶仿真分析,结果表明实验车最慢耗时20s行驶约2.97m,可达到稳定对中自动驾驶状态;运动过程中最大质心横向位移y为186mm,最大质心横向波动范围Δy约为196mm,转向产生的最大质心横向位移y′为136mm。最后,基于数字化仿真平台、数据采集系统、跑道边界检测算法和Modbus通信变频控制算法设计了实验车的数字化信息系统,组成了包含实验车在内的实验测试平台。在有边界条件下,对实验车设置不同初始姿态参数进行了自动驾驶实验测试,运动状态响应结果表明,实验车最慢行驶8m耗时70s可达到稳定对中自动驾驶状态;运动过程中最大质心横向位移y约为259mm,最大质心横向波动范围Δy约为279mm,转向产生的最大质心横向位移y′约为209mm。数据显示实验车运行时质心横向波动幅度和范围较小,而数字化信息平台的模型同步运动等功能也进行了有效验证,表明本论文研究的自动驾驶控制算法和数字化信息系统解决了隧道环境中轮式隧道设备自动驾驶、防碰撞预测和运动状态可视化监控等难题,为隧道智能建造提供了新的理论支撑和技术。

关键词：轮式隧道设备自动驾驶差速转向模糊PID控制算法数据驱动

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复数鲁棒自适应滤波算法及其性能分析

复数鲁棒自适应滤波算法及其性能分析

作者：黄刚毅西南大学

学位级别：硕士

信号的滤波问题一直是无线通信、图像处理以及目标跟踪等领域的重要研究内容。自适应滤波算法是解决滤波问题的现代信号处理方法,它根据获得的测量数据对系统的真实数据进行估计。目前,自适应滤波算法主要在实数域上进行理论和工程实践... 详细信息

信号的滤波问题一直是无线通信、图像处理以及目标跟踪等领域的重要研究内容。自适应滤波算法是解决滤波问题的现代信号处理方法,它根据获得的测量数据对系统的真实数据进行估计。目前,自适应滤波算法主要在实数域上进行理论和工程实践研究。然而复数信号作为信号处理领域的重要研究对象,其实部和虚部两部分能够全面地表征系统的基本特征,因此设计与复数系统相匹配的复数自适应滤波算法具有重要的研究意义。类似于实数系统,复数系统的噪声分布包含高斯分布和非高斯分布(例如均匀分布、二进制分布以及α稳态分布等)。此外,复数系统在统计模型上还分为线性和非线性。因此,本文分别在复数数据的原始空间、复数随机傅里叶几何代数空间和复数多核随机傅里叶特征空间三类数据空间研究固定维度的复数鲁棒自适应滤波算法。主要工作如下:(1)为提高复数自适滤波器的精度,在复数数据的原始空间中,提出了复数核风险敏感p幂损失(CKRSPL,complex-valued kernel risk-sensitive p-power loss)函数,采用梯度下降法最小化该损失函数,构建了复数核风险敏感p幂(CKRSP,complex-valued kernel risk-sensitive p-power)算法。提出的CKRSP算法能同时对抗高斯和非高斯噪声,并且在线性复数系统上相较于传统的复数自适应滤波算法有着更高的滤波精度。(2)为解决通过传统复数随机傅里叶映射方法和复数随机傅里叶欧拉映射方法映射后复数数据的实部和虚部具有强耦合的问题,提出了可解耦的复数随机傅里叶映射方法,进而在复数随机傅里叶几何代数空间上设计了固定维度的可解耦的复数随机傅里叶映射最小均方(DCRFLMS,decoupling complex-valued random Fourier least mean square)算法。在非线性复数系统中,DCRFLMS算法能够有效解耦映射后复数信号的实部和虚部,相比于传统的复数随机傅里叶算法,能够以更小的存储空间和更高的计算效率获得更高的滤波精度。(3)为解决传统复数随机傅里叶映射方法和复数随机傅里叶欧拉映射方法的高斯核核宽的选择问题,提出了可调系数的复数多核随机傅里叶映射(CMRFM,complex-valued multi-kernel random Fourier mapping)方法,将原始空间的复数数据映射到复数多核随机傅里叶特征空间中,不仅保证了映射的稳定性,还提高了映射后算法的滤波性能。基于CKRSPL函数,在复数多核随机傅里叶特征空间上提出了复数多核随机傅里叶映射的核风险敏感平均p幂(CMRFKRSP,complexvalued multi-kernel random Fourier kernel risk-sensitive p-power)算法。CMRFKRSP算法能够同时对抗高斯和非高斯噪声,解决了传统的复数随机傅里叶自适应滤波算法的核宽选择问题,相比于传统复数随机傅里叶自适应滤波算法,在非线性复数系统上具有更高的滤波精度和计算效率。(4)对提出的CKRSP和CMRFKRSP算法从能量守恒、均方稳态分析以及稳态超均方偏差三个方面进行了性能分析。通过性能分析能找到提出算法的收敛条件并计算收敛时的稳态超均方偏差,为实际应用中算法的参数选择提供了理论参考。通过实验仿真,证明了在收敛步长范围内的任意噪声下的稳态超均方偏差的理论值能够匹配仿真值,验证了性能分析的正确性。

关键词：复数鲁棒自适应滤波算法随机傅里叶映射损失函数稳态超均方偏差几何代数

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赣剧弋阳腔的历史构建与“异变”回归

中国戏剧 2022年第4期 83-84页

作者：陈刚毅华南理工大学艺术学院

由南戏传播而形成于江西地区的弋阳腔已成为赣剧艺术所呈现的主要声腔艺术类型,弋阳腔诞生于江西本土,但声腔构建过程的多因素作用使其得以拥有自内而外广泛传播的特性。作为明代四大声腔之一,赣剧弋阳腔在其历史发展与对外传播的历程... 详细信息

由南戏传播而形成于江西地区的弋阳腔已成为赣剧艺术所呈现的主要声腔艺术类型,弋阳腔诞生于江西本土,但声腔构建过程的多因素作用使其得以拥有自内而外广泛传播的特性。作为明代四大声腔之一,赣剧弋阳腔在其历史发展与对外传播的历程之中产生了异地变化的回归现象,进而呈现出两路声腔的同根异形,共存于一的现象。

关键词：赣剧弋阳腔回归现象声腔艺术对外传播明代四大声腔历史构建构建过程

横琴地区配电网的柔性直流互联控制策略研究及系统设计

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横琴地区配电网的柔性直流互联控制策略研究及系统设计

作者：刚毅佛山科学技术学院

学位级别：硕士

自2010年珠海市横琴地区被确立为国家级自贸区以来,经济社会飞速发展,城市规模不断扩张,用电量出现爆发式增长,高新技术相关设备对电网的稳定运行提出了更高的要求,变压器数量有限导致单个变压器供电半径过大,从而导致供电可靠性不高的... 详细信息

自2010年珠海市横琴地区被确立为国家级自贸区以来,经济社会飞速发展,城市规模不断扩张,用电量出现爆发式增长,高新技术相关设备对电网的稳定运行提出了更高的要求,变压器数量有限导致单个变压器供电半径过大,从而导致供电可靠性不高的问题制约着横琴地区的进一步发展。近年来,基于模块化多电平换流器的柔性直流互联技术飞速发展,柔性直流互联技术能够实现多个变电站的柔性互联,功率的相互支援,通过柔性互联可以提高配电网供电可靠性和提升线路末端电压。同时柔性直流可以为新能源接入提供方便的并网接口,为消纳横琴地区的新能源提供技术支撑。本文针对横琴地区配电网,研究南航10k V变电站、保税10k V变电站、IFC20k V变电站之间利用柔性直流互联的可行性和柔性直流互联系统在各种工况下的控制策略。研究的主要内容如下:首先,本文分析了柔性直流互联系统的拓扑结构、分层控制架构以及柔性直流互联系统的协调控制策略。对比柔性互联实际工程,确定了南航10k V变电站、保税10k V变电站、IFC20k V变电站采用直流线路互联,换流站采用单极对称接线方式的MMC（模块化多电平换流器）拓扑结构。在PSCAD/EMTDC中建立了换流器和控制器以及整体系统的仿真模型。其次,研究了柔性直流互联系统可能出现的运行方式,确定了系统在不同运行方式下换流站间的控制策略。本文采用的换流站间的主从控制方法,具有控制简单、可靠的优点。针对一端换流站出现孤岛的运行方式,本文提出了相位和频率变化率相结合的孤岛检测方法,确保系统在出现一端换流站孤岛端时能够及时转换控制模式,使系统能够继续稳定运行,并通过PSCAD/EMTDC仿真实验对各个运行方式下的控制策略进行了验证分析,结果表明,所提出的控制策略有效可行。最后,依据横琴地区柔性直流互联系统的主回路参数,结合系统仿真运行结果和当前市场的设备生产能力,参考国家相关工程设计规范,实际建设需求,对本文所研究的柔性直流互联系统的主要设备进行参数选型。本文通过柔性直流互联技术,将南航10kV变电站、保税10kV变电站、IFC20k V变电站构成柔性直流互联系统,使横琴地区这三个换流站之间进行功率支援,仿真结果表明,各种运行方式下的控制策略有效可行。本文提出的相位和频率变化率相结合的孤岛检测方法,克服了传统被动检测方法检测量单一,检测准确性不高的缺点,可以快速检测出孤岛并控制系统切换运行模式。本文选择的主要设备参数,为今后横琴地区柔性直流互联工程提供了技术参考。本课题对柔性直流互联技术的工程应用具有借鉴意义。

关键词：模块化多电平换流器柔性直流互联控制策略设备选型

规模化鸽舍通风空调送风仿真与气流组织优化设计

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规模化鸽舍通风空调送风仿真与气流组织优化设计

作者：陈刚毅仲恺农业工程学院

学位级别：硕士

在规模化鸽舍中,鸽舍温度及通风不均匀会对肉鸽造成冷应激等不利影响,导致肉鸽养殖效益降低。目前关于鸽舍的温度、通风均匀性研究较少,更多的是以鸡舍作为研究对象,鸡舍大多是密闭式建筑,普遍采用全面通风方式,然而鸽舍大多是半封闭式... 详细信息

在规模化鸽舍中,鸽舍温度及通风不均匀会对肉鸽造成冷应激等不利影响,导致肉鸽养殖效益降低。目前关于鸽舍的温度、通风均匀性研究较少,更多的是以鸡舍作为研究对象,鸡舍大多是密闭式建筑,普遍采用全面通风方式,然而鸽舍大多是半封闭式建筑,且内部布置复杂,若采用全面通风则会出现能耗大,通风气流组织不均匀的问题,因此鸽舍内使用局部通风是保证环境温度、通风均匀性的一种方案。为此,本文的主要工作是探究目前常用的局部通风方案运用在鸽舍的适用性,并对可能出现的不足进行分析,提出气流组织优化设计。主要工作内容和结果如下:(1)仿真模拟畜禽舍常用的局部通风方案——直管送风在鸽舍从上往下送风时对温度场、流场的影响。结果表明,当22℃冷风从风管吹出时,最上层鸽笼的肉鸽体表温度降幅达到6℃左右。同时,该层区域从初始温度为32.7℃降到了平均温度24.6℃,而中间层、最下层区域的平均温度较最上层的高,分别为29.2℃、33.4℃,这是由于挡粪板阻挡了部分冷风,使得下面两层的鸽笼气流组织与冷风换热较少。另外,部分冷风遇到挡粪板后会向上卷起,形成涡流区,容易让固体污染物向空中发散,不利于鸽舍环境卫生。(2)对仿真结果分析,发现先将送风引入空气分布器进行二次分配,再借助导管把风送到每个鸽笼,实现均匀送风。因此参考了空气分布器造型相关研究,并根据鸽舍、鸽笼布置特点进行设计,最后确定了鸽舍空气分布器的结构是入口为圆锥形,与之相连接的是一直管段,然后是变径过渡段,出口为一直管段,最后在出口段用开了12个送风孔的圆板封闭。(3)使用Creo建模软件按照1:1比例建立模型,然后使用Star CCM+仿真软件模拟空气分布器在无障碍物的大空间里送风情况,发现空气分布器内部静压强分布均匀,所有送风口的射流扩散角相似,气流扩散发展充分,气流组织之间没有出现明显的干扰现象,大空间温差小,达到了大空间环境温度、通风均匀的仿真结果,因此证明了这款空气分布器能均匀送风到目标区域。(4)模拟温度为22℃,质量流量为0.0045kg/s的风进入空气分布器,随后送到环境温度为32.7℃的鸽舍时的场景。结果表明,当冷风通过空气分布器吹向肉鸽,肉鸽的体表温度从初始值41℃降到了38℃以下,最上层、中间层、最下层鸽笼区域的平均气温也从32.7℃分别降到了27.2℃、27.2℃、26.1℃,三层鸽笼区域的温差小,由此可得本文设计的空气分布器能保证不同区域的温度均匀性;当气流分别吹向肉鸽的背部上方空间、背部、侧面时,最上层、中间层、最下层鸽笼区域的平均风速分别为0.05m/s、0.03m/s、0.02m/s,由此可得肉鸽的位置会影响鸽笼内的气流组织,阻碍物与送风的接触面积越小,对通风气流组织的越均匀。(5)通过实验验证空气分布器分布气流的均匀性和模拟的准确性。结果表明,在送风管送风风速从8.6、7.4、7m/s依次降低时,空气分布器出风口风速的标准差依次降低,即空气分布器均匀送风效果越好;当空气分布器接上送风导管为鸽笼送风时,每个送风口风速基本相似,实现了鸽舍均匀送风的目的,该情况也和模拟结果一致。

关键词：鸽舍均匀送风局部通风空气分布器仿真模拟

页岩总孔隙度和速度的岩石物理模型：以涪陵地区为例

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页岩总孔隙度和速度的岩石物理模型：以涪陵地区为例

石英结晶度指数:中国四川盆地及周缘晚奥陶世-早志留世富有机质页岩中硅质为生物成因的定量性新证据

2020年中国地球科学联合学术年会

作者：徐壮石万忠翟刚毅东华理工大学中国地质大学(武汉) 中国地质调查局油气资源调查中心

1.前言页岩总孔隙度是评价页岩储层吸附气和游离气资源的重要参数,是页岩气资源调查和评价的基本参数。当前,为了获得页岩储层总孔隙度的准确数据,通常需要进行岩样的实验测试。此外,所测得的总孔隙度仅限于目的层段,数据量及准确度主...

1.前言页岩总孔隙度是评价页岩储层吸附气和游离气资源的重要参数,是页岩气资源调查和评价的基本参数。当前,为了获得页岩储层总孔隙度的准确数据,通常需要进行岩样的实验测试。此外,所测得的总孔隙度仅限于目的层段,数据量及准确度主要受限于样品数量和测试方法（Lee等,2014;Mavko等,2003）。由于地球物理性质（例如地震Vp和Vs）和岩石物理性质（例如总孔隙度）密切相关（Close等,2012; He等,2012）,这使得利用测井数据快速、准确地预测储层总孔隙度成为可能。本次研究所建立的总孔隙度预测的岩石物理模型将测井数据与地球物理、岩石物理数据相结合,

关键词：

来源： cnki会议评论

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中国科学：地球科学 2021年第7期51卷 1135-1149页

作者：刘国恒翟刚毅杨锐何廷鹏魏斌中国石油大学(华东)地球科学与技术学院青岛266580 中国地质调查局油气资源调查中心北京100083 中国地质大学(武汉)构造与油气资源教育部重点实验室武汉430074 重庆地质矿产研究院重庆401120 中国石油集团辽河石油勘探局盘锦124010

采用石英结晶度指数(QCI)来表征晚奥陶世五峰组(WF)和早志留世龙马溪组(LM)页岩硅质和芦草沟组凝灰质页岩中的"空降型"火山灰脱玻化成因硅质的结晶状态,以期将两种硅质区分开来.研究发现,五峰-龙马溪组不同笔石带页岩中硅质的QCI值不同.... 详细信息

采用石英结晶度指数(QCI)来表征晚奥陶世五峰组(WF)和早志留世龙马溪组(LM)页岩硅质和芦草沟组凝灰质页岩中的"空降型"火山灰脱玻化成因硅质的结晶状态,以期将两种硅质区分开来.研究发现,五峰-龙马溪组不同笔石带页岩中硅质的QCI值不同.WF2~3、LM1~4笔石带页岩中硅质的QCI值明显比LM5~9笔石带页岩和芦草沟组样品中硅质的QCI值低.笔石生物为硅元素在地层中的积累和富集起到了吸附、固定和沉淀的积极作用.WF2~3和LM1~4笔石带页岩中硅质的结晶状态差的原因是此类硅质为生物成因.芦草沟组凝灰质页岩中的硅质来源于"空降型"火山灰脱玻化作用,由于其经历的成岩作用强度较弱,其结晶状态也较差.总体而言,虽然WF2~3和LM1~4笔石带页岩中的硅质经历了较强的成岩作用,且部分样品含有碎屑石英颗粒,但是其QCI值仍低于芦草沟组凝灰质页岩中"空降型"火山灰脱玻化成因硅质的QCI值.换句话说,生物成因硅质的结晶状态比"空降型"火山灰脱玻化成因硅质的结晶状态差得多.因此,QCI是证明富有机质、富硅页岩中的硅质为生物成因的有效的定量指标.

关键词：生物成因硅质 “空降型”火山灰硅质石英结晶度指数晚奥陶世五峰组早志留世龙马溪组

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宫崎骏动漫的叙事艺术研究

宫崎骏动漫的叙事艺术研究

作者：刚毅吉首大学

学位级别：硕士

宫崎骏动漫改变了人们对传统动漫电影的惯性思维,推动了全球动漫电影的快速发展。正因为如此,宫崎骏动漫成为了学术界研究的重要对象和课题。从现状来看,对于宫崎骏动漫的研究视角是非常丰富的,包括从叙事学理论展开对宫崎骏动漫的研究... 详细信息

宫崎骏动漫改变了人们对传统动漫电影的惯性思维,推动了全球动漫电影的快速发展。正因为如此,宫崎骏动漫成为了学术界研究的重要对象和课题。从现状来看,对于宫崎骏动漫的研究视角是非常丰富的,包括从叙事学理论展开对宫崎骏动漫的研究视角也较多,但从目前的叙事艺术视角对宫崎骏动漫研究的情况来看,绝大多数研究在叙事研究的全面性方面还有所欠缺,特别是很多叙事学研究只是从叙事内容方面进行研究,综合性的研究较少。鉴于此,论文拟从宫崎骏动漫叙事艺术的视角进行研究,力求从更为全面的角度深入剖析宫崎骏动漫的艺术特点。论文围绕宫崎骏动漫的叙事艺术展开研究,在归纳和总结国内外相关研究文献的基础上,对影视动漫叙事的多个层面进行挖掘和分析,归纳总结出影视动漫的叙事特点与叙事方式。然后对宫崎骏动漫的叙事内容展开分析,首先对宫崎骏动漫进行简要简介,总结与归纳了宫崎骏动漫的主要叙事主题,包括生存主体、寻找主题与拯救主题,接着从自然意象、魔法意象与生灵意象三个方面深入分析了宫崎骏动漫的叙事意象,最后,结合宫崎骏动漫动漫还是很急情况,从契约性、完成性与离合性三个方面探讨了宫崎骏动漫的叙事结构,从陌生化、自然化与魔幻化三个角度构思了宫崎骏动漫的叙事技巧。论文的研究,基于叙事学理论,是一种对动漫故事遵循的规则理论的升华和探索,对于深入挖掘宫崎骏动漫的这些特点,为动漫电影的创作可以提供更多的参考与借鉴。

关键词：宫崎骏动漫叙事结构意象叙事艺术

陕西南郑地区第一口参数井钻获牛蹄塘组页岩气

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中国地质 2021年第1期48卷 337-338页

作者：李娟王玉芳翟刚毅张家政中国地质调查局油气资源调查中心北京100083

1研究目的(Objective)研究区地处陕西省南郑县南部,构造位置位于华南板块扬子陆块西北缘,具体属于汉南隆起、米仓山隆起之间的大竹坝—回军坝复向斜,区内地层总体发育较全,以古生界和中生界为主。研究区内构造变形较强,是矿权空白区,前... 详细信息

1研究目的(Objective)研究区地处陕西省南郑县南部,构造位置位于华南板块扬子陆块西北缘,具体属于汉南隆起、米仓山隆起之间的大竹坝—回军坝复向斜,区内地层总体发育较全,以古生界和中生界为主。研究区内构造变形较强,是矿权空白区,前期基础地质调查表明该区具有一定的页岩气资源潜力。本次研究的目的是查明该地区主要目的层下寒武统牛蹄塘组页岩及含气性特征,获取页岩气评价参数,明确页岩气资源勘查潜力,力争实现新区页岩气突破。

关键词：基础地质调查复向斜评价参数米仓山构造位置华南板块扬子陆块构造变形