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一种适用于单频GNSS数据的多周跳探测与修复方法

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武汉大学学报（信息科学版） 2024年第3期49卷 465-472页

作者：徐天扬章浙涛何秀凤袁海军河海大学地球科学与工程学院江苏南京211100

随着低成本接收机的广泛使用,单频GNSS(global navigation satellite system)已成为主要应用场景之一。单站单频GNSS通常由于观测环境较为复杂,其周跳率往往较高。虽然传统的无几何(geometry-free,GF)组合可探测部分大周跳,但对小周跳... 详细信息

随着低成本接收机的广泛使用,单频GNSS(global navigation satellite system)已成为主要应用场景之一。单站单频GNSS通常由于观测环境较为复杂,其周跳率往往较高。虽然传统的无几何(geometry-free,GF)组合可探测部分大周跳,但对小周跳不敏感;几何(geometry-based,GB)组合可有效解决该问题,但在多个周跳同时发生时,GB组合的探测成功率会大幅下降。因此,提出了一种将GF组合与GB组合相结合的周跳探测修复方法。首先利用GF组合将大周跳探测并剔除,然后采用GB周跳探测方法探测小周跳,并在选权迭代的过程中不断修复发生大周跳的观测值。实验结果表明,所提方法可有效提高多周跳发生时的探测修复率,在极端情况下与传统方法相比成功率可提高约50%。

关键词：单频观测值周跳探测与修复无几何组合几何组合

结合正态分布变换与线面ICP的弹性激光SLAM算法

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武汉大学学报（信息科学版） 2024年第4期49卷 672-680页

作者：王彬章浙涛何秀凤河海大学地球科学与工程学院江苏南京211100

激光雷达(light detection and ranging,LiDAR)同时定位与建图(simultaneous localization and mapping,SLAM)中的位姿估计依赖于高精度和高可靠性的扫描匹配算法。针对实时LiDAR里程计与建图(LiDAR odometry and mapping in real-time,LOAM)框架中的点到线和点到面的迭代最近点算法(iterative closest point,ICP)在非结构化场景中退化的问题,提出了用于识别非结构化场景的环境特征值(environmental feature values,EFV),并根据EFV弹性地选择用正态分布变换(normal distributions transform,NDT)进行粗配准,实现了一种基于扫描匹配的弹性实时激光SLAM算法NDT-LOAM。实验结果表明,EFV可以有效区分非结构化场景,并给出了EFV阈值的调试方法。定位与建图实验分析表明,所提算法相比LOAM等经典的纯激光SLAM算法,在精度以及可靠性上均有较大提升,室外定位精度可从米级提升至分米级,在面对手持数据时也不会建图失败,能够得到全局一致性地图。因此此算法具有很好的环境适应性,丰富和发展了面向复杂环境的SLAM方法。

关键词： LiDAR SLAM 扫描匹配 NDT 线面ICP 弹性系统

GPS L2P(Y)信号在GNSS-IR技术中的特殊误差源及改正方法

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武汉大学学报（信息科学版） 2024年第1期49卷 122-130页

作者：王笑蕾杨泽艺何秀凤宋敏峰河海大学地球科学与工程学院江苏南京211100

全球导航卫星系统干涉反射测量(global navigation satellite system interferometric reflectometry,GNSS-IR)技术只基于传统测量型接收机便可完成对站点周围环境的遥感,具有成本低、自动化程度高、全天候、连续监测、框架固定等优势... 详细信息

全球导航卫星系统干涉反射测量(global navigation satellite system interferometric reflectometry,GNSS-IR)技术只基于传统测量型接收机便可完成对站点周围环境的遥感,具有成本低、自动化程度高、全天候、连续监测、框架固定等优势。然而,其中的全球定位系统(global positioning system,GPS)L2P信号表现出一类特殊的GNSS-IR误差,在对信噪比(signal-to-noise ratio,SNR)的频谱分析中存在“双峰”现象,从而导致GNSS-IR反演误差。目前,对于该误差源的成因认识不清晰,也没有相应的改正策略,使得GPS L2P信号应用受限。因此,对GPS L2P信号“双峰”误差的成因进行分析,并提出了对应的改正策略。首先,选择位于海洋或水库边的4个站点,利用不同的跟踪方式捕获了站点的L2P信号;然后,根据不同L2P跟踪方式的SNR数据的频谱表现,分析了不同跟踪方式下的“双峰”误差对水位/潮位反演结果的影响;最后,提出了一种“双峰”误差改正策略并进行了相应的误差改正实验。结果表明,所提误差改正策略可以较好地改正L2P“双峰”误差,增加GPS L2P信号的GNSS-IR水位/潮位反演可用性。

关键词： GNSS干涉反射测量技术 “双峰”误差 GPS L2P(Y)信号水位/潮位反演

锆石形貌与成分特征对藏南洛扎地区二云母花岗岩岩浆‒热液演化过程的指示

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大地构造与成矿学 2024年第3期48卷 529-546页

作者：蒙安平戴国庆张娜刘志超中山大学地球科学与工程学院广东珠海519082

喜马拉雅淡色花岗岩的高分异成因和稀有金属成矿潜力是近年来特提斯构造域研究的热点问题,但目前关于这些花岗岩,特别是对具有较低演化程度的二云母花岗岩的岩浆‒热液演化过程的认识较为薄弱,严重制约了对喜马拉雅淡色花岗岩成岩、成矿... 详细信息

喜马拉雅淡色花岗岩的高分异成因和稀有金属成矿潜力是近年来特提斯构造域研究的热点问题,但目前关于这些花岗岩,特别是对具有较低演化程度的二云母花岗岩的岩浆‒热液演化过程的认识较为薄弱,严重制约了对喜马拉雅淡色花岗岩成岩、成矿机制的全面理解。广泛存在于花岗质岩石中的锆石可以有效记录岩浆演化过程的物理化学信息,已成为追溯岩浆‒热液演化历史的有效工具。为此,本文对藏南洛扎地区早中新世(约20~18 Ma)和中中新世(约12 Ma)两个期次二云母花岗岩中的锆石进行了系统的形貌特征观察和化学成分分析。洛扎二云母花岗岩中的锆石以富含继承核和具有围绕其生长的后期增生边(与淡色花岗岩岩浆作用有关)为特征。根据形貌特征,岩石中的新生锆石可分为两类:第一类自形程度较好,具有清晰的振荡环带,属于岩浆锆石;第二类自形较差,含较多包裹体,阴极发光图像下呈斑驳状,与典型的热液锆石特征一致。这两类锆石均具有较高的HfO_(2)和极高的U含量,结合其他微量元素成分(Nb/Ta、Y/Ho、REE等)特征,指示它们形成于分异程度较高的熔体,其中第二类锆石形成于富卤素流体活动的环境,表明岩浆体系在演化过程中发生了流体相的出溶。两类锆石在HfO_(2)、UO_(2)、P_(2)O_(5)含量和δEu值等化学组成上没有明显差异,表明流体出溶过程并没有伴随着显著的结晶分异作用。同时,两类锆石给出了相似的结晶温度,暗示流体出溶作用发生在岩浆等温减压过程。根据锆石Ce-U-Ti氧逸度计估算结果,两个期次二云母花岗岩的岩浆体系均具有极低的氧逸度(ΔFMQ<–1),并在岩浆向热液状态转化的过程中岩浆体系的氧逸度有一定程度的上升,该特征与其他典型的稀有金属成矿花岗岩具有相似性。

关键词：喜马拉雅淡色花岗岩二云母花岗岩锆石岩浆‒热液演化氧逸度

基于cDC-GAN替代模型的物理-化学非均质矿层CO_(2)+O_(2)地浸采铀过程模拟

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中国环境科学 2024年第8期44卷 4547-4556页

作者：刘殿广杨蕴章勇邱文杰吴剑锋王锦国吴吉春河海大学地球科学与工程学院江苏南京211100 南京大学地球科学与工程学院江苏南京210023

基于物理过程的CO_(2)+O_(2)地浸采铀反应性溶质运移模型需要采用高分辨率网格来捕获介质物理-化学参数空间变异性和对流-弥散-化学反应多过程耦合特征,往往面临巨大的模型计算挑战.传统的替代模型处理高维数据空间分布预测时面临精度... 详细信息

基于物理过程的CO_(2)+O_(2)地浸采铀反应性溶质运移模型需要采用高分辨率网格来捕获介质物理-化学参数空间变异性和对流-弥散-化学反应多过程耦合特征,往往面临巨大的模型计算挑战.传统的替代模型处理高维数据空间分布预测时面临精度和维数诅咒问题,基于条件深度卷积生成对抗网络(conditional Deep Convolutional Generative Adversarial Network,cDC-GAN),本文提出了一种多重输入图像到输出图像回归的cDC-GAN替代建模组件,建立了高维物理-化学非均质场(渗透率场和铀矿物品位场)和铀浸出浓度分布场之间的映射关系,训练集和测试集样品中结构相似性指数的中值达0.98以上,可以作为砂岩型铀矿CO_(2)+O_(2)溶浸过程数值模型的替代方案.cDC-GAN替代建模不受底层物理模型的限制,进而可为复杂反应性溶质运移模型的参数识别、不确定性分析、全局敏感性分析和模拟优化方案设计等提供通用框架.

关键词： CO_(2)+O_(2)地浸采铀深度学习图像预测不确定性分析

三维裂隙网络中典型重金属污染物反应运移数值模拟

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地球科学 2024年第8期49卷 2879-2890页

作者：黄鸿蓝宋健杨蕴吴剑锋刘媛媛吴吉春南京大学地球科学与工程学院江苏南京210023 河海大学地球科学与工程学院江苏南京211100

自然界中裂隙介质的具体结构往往控制着其中的水流流动和溶质运移过程.由于真实裂隙网络的复杂性,常据不同裂隙参数(形状、位置、大小、密度、走向等)概化并使用特定数学分布来刻画和产生离散裂隙网络,但这种离散裂隙网络介质因其高度... 详细信息

自然界中裂隙介质的具体结构往往控制着其中的水流流动和溶质运移过程.由于真实裂隙网络的复杂性,常据不同裂隙参数(形状、位置、大小、密度、走向等)概化并使用特定数学分布来刻画和产生离散裂隙网络,但这种离散裂隙网络介质因其高度非均质性和各向异性导致传统基于多孔介质理论的数值方法难于模拟裂隙水流和溶质运移过程.利用三维离散裂隙网络模型生成场地裂隙介质不连续体,并基于裂隙空间参数将离散裂隙网络模型映射为等效多孔介质模型,由此进一步耦合地下水流与多组分反应性溶质运移开源代码PFLOTRAN,以实现三维裂隙网络中重金属污染物反应运移过程的数值模拟与污染物通量的定量评估.算例研究表明,随着裂隙密度的增大,裂隙网络表征逐渐趋近于多孔介质;裂隙发育的密度和方向均影响着裂隙网络的连通性,进而影响裂隙水流中不同组分的迁移规律和通量评估,其中保守性组分与不同反应性组分的迁移行为有明显差异.同时,研究表明,裂隙粗糙度对刻画裂隙网络中的污染组分迁移过程和通量评估具有重要影响.本文方法可为场地裂隙介质中地下水流和污染物的反应运移提供有效模拟手段和定量评估工具.

关键词：离散裂隙网络等效多孔介质连通性反应运移模型通量评估水文地质

胶东地区夏甸金矿床构造蚀变带中金富集作用与微量元素迁移关系分析

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现代地质 2024年

作者：李金辉张海东雷万杉长安大学地球科学与资源学院

胶东是我国最大的金矿集区，具有巨量、瞬时成矿的特征，发育强烈的流体交代作用。蚀变岩型金矿床是其中最为重要的一类金矿床，具有成矿规模大(约占胶东黄金储量2/3)、矿体主要产于招平断裂带下盘、金矿化主要与黄铁绢英岩化和岩石碎... 详细信息

胶东是我国最大的金矿集区，具有巨量、瞬时成矿的特征，发育强烈的流体交代作用。蚀变岩型金矿床是其中最为重要的一类金矿床，具有成矿规模大(约占胶东黄金储量2/3)、矿体主要产于招平断裂带下盘、金矿化主要与黄铁绢英岩化和岩石碎裂程度关系密切等特征，而关于矿化蚀变过程中金富集成矿与其它元素间的迁移规律不清楚。本文选择招平断裂带超大型夏甸金矿床为研究对象(约140 t，平均品位4.23 g/t)，开展构造蚀变带岩相学观察和微量元素质量平衡计算，结果显示，构造蚀变带可分为断层泥、黄铁绢英质碎裂岩带、弱碎裂化糜棱岩带、碎裂化黄铁绢英花岗岩带、碎裂化花岗岩带(发育含黄铁矿石英脉)和正长花岗质碎裂岩带；金富集与蚀变矿物次生石英、黄铁矿关系密切，绢云母次之；黄铁绢英质碎裂岩带为金富集带，强活泼元素(Au、Ag、W)、活泼元素(Cs、Ba、Rb)和弱活泼元素(Pb、Sr)在蚀变带内迁入率增加，特别在黄铁绢英质碎裂岩带表现为迁入，过渡元素(Cr、Ni)表现为元素的迁出，在靠近两侧构造蚀变带的黄铁绢英质碎裂岩迁出率明显降低，局部有迁入的特征。LREE靠近断层泥一端迁移率变化较小(-1.2%～-3.7%)。高场强元素HREE在蚀变带内几乎无明显变化。黄铁绢英质碎裂岩带原岩为斜长花岗岩，所以成矿流体沿着主断层带(F1)斜长花岗岩发生强烈的交代作用，并伴随元素迁入迁出和金富集成矿，说明成矿流体对围岩改造非常强烈，这可能是胶东地区能够形成大规模成矿主要原因。

关键词：夏甸金矿床构造蚀变带元素迁移率 Au沉淀胶东地区

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自然电位法实时监测地下流体运移实验研究

地球物理学报 2024年第9期67卷 3618-3629页

作者：谢静崔益安郭友军北京大学地球与空间科学学院地球物理系北京100871 中南大学地球科学与信息物理学院长沙410083

查清地下流体运移的规模和渗透路径对工程渗漏检测以及水文地质调查具有重要意义.流体流动产生的动电效应会引发电荷的自然极化,通过定性或定量解释自然电位信号可表征地下水流的运移情况.本研究基于三维多通道自然电位观测系统搭建了... 详细信息

查清地下流体运移的规模和渗透路径对工程渗漏检测以及水文地质调查具有重要意义.流体流动产生的动电效应会引发电荷的自然极化,通过定性或定量解释自然电位信号可表征地下水流的运移情况.本研究基于三维多通道自然电位观测系统搭建了室内沙箱实验平台,通过沙箱进水和排水试验,实时监测了非饱和-饱和以及饱和-非饱和过程的自然电位信号.实验结果表明自然电位偶极性分布特征与流体运移方向有着显著的相关性,符合动电效应理论.采用最小二乘正则化梯度算法反演实验测量数据,获得流动电流源密度并解释沙箱内部水流分布.此外还对野外堤坝渗流过程的自然电位数据进行类似的定量解释,反演的流动电流源所构建的水流指向与现场观测一致.本文从理论、方法、室内实验以及野外实测数据处理等多个角度论证了自然电位法在渗流监测中的效用,表明自然电位法是一种极具潜力的地下流体运移探测工具.

关键词：自然电位实时监测流体运移物理实验梯度反演

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台湾海峡古环境变迁与南岛语族起源新探

人类学学报 2024年第5期43卷 797-812页

作者：张遂新张珂清华大学台湾研究院北京100084 中山大学地球科学与工程学院广州510275

目前,学界普遍认同南岛语族起源于我国台湾地区和东南沿海地区,但关于南岛先民最初如何抵达台湾地区,进而向其他地区扩散,尚存在诸多疑惑。本文同时考虑末次冰消期后的水动型和地动型海平面变化,提出了一种南岛语族起源的可能性:在全新... 详细信息

目前,学界普遍认同南岛语族起源于我国台湾地区和东南沿海地区,但关于南岛先民最初如何抵达台湾地区,进而向其他地区扩散,尚存在诸多疑惑。本文同时考虑末次冰消期后的水动型和地动型海平面变化,提出了一种南岛语族起源的可能性:在全新世早期(大约11.7~7.4 kaBP期间),南岛先民在今天的海峡近岸及台湾浅滩区域创造了“原南岛文化”。随着冰消期海平面回升,其栖居地逐渐被淹没,南岛先民被迫后撤到台湾海峡两岸的滨海高地。如今在海峡两岸发现的大坌坑、壳丘头、富国墩等史前文化遗存,都具有海岛环境特征,是“原南岛文化”向不同方向后撤而形成的不同分支。海峡两岸7.4 kaBP的新石器遗址“稀少”是“幸存者偏差”的表现,应该还有不少全新世早期“原南岛文化”遗存淹没在台湾海峡两侧的水下和台湾浅滩一带,有待水下考古的发现。

关键词：南岛语族台湾海峡古环境变迁末次冰消期海平面变化

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