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三种基于Cesium的重庆市漫游飞行算法及其对比分析

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吉林大学学报（地球科学版） 2024年第2期54卷 709-720页

作者：李莹赵宁曦南京大学地理与海洋科学学院南京210023

漫游飞行在数字地球、虚拟现实和仿真等领域有着广泛的应用。以往的研究多集中于客户机/服务器(client/server,C/S)结构的桌面端应用程序,本文以浏览器/服务器(browser/server,B/S)结构下的Web端开源三维地理框架Cesium为基础构建虚拟地... 详细信息

漫游飞行在数字地球、虚拟现实和仿真等领域有着广泛的应用。以往的研究多集中于客户机/服务器(client/server,C/S)结构的桌面端应用程序,本文以浏览器/服务器(browser/server,B/S)结构下的Web端开源三维地理框架Cesium为基础构建虚拟地球,设计了三种不同的漫游算法:常规漫游算法、回调函数漫游算法、拉格朗日插值漫游算法,并在地球表面成功加载了重庆市主城区的倾斜摄影模型以实现漫游飞行功能,从帧率(frames per second,FPS)和网络延迟(network latency,NL)两方面对比分析三种算法的有效性。结果表明,常规漫游算法、回调函数漫游算法、拉格朗日插值漫游算法前50 s的平均FPS分别为70、74、80 Hz,平均NL分别为14.145、13.166、12.419 ms。就FPS而言,回调函数漫游算法较常规漫游算法提升了5.714%,拉格朗日插值漫游算法较常规漫游算法提升了14.286%。就NL而言,回调函数漫游算法较常规漫游算法缩短了6.921%,拉格朗日插值漫游算法较常规漫游算法缩短了12.202%。总体而言,算法运行效率从大到小最终排序为:拉格朗日插值漫游算法、回调函数漫游算法、常规漫游算法,即在漫游飞行过程中,回调函数漫游算法、拉格朗日插值漫游算法较常规漫游算法有一定的提升,拉格朗日插值漫游算法可实现更高效、流畅的渲染效果。

关键词： Cesium 浏览器/服务器漫游算法帧率网络延迟

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地球表层系统对深部圈层时空演变的影响

科学通报 2024年第2期69卷 149-159页

作者：谢树成罗根明朱宗敏中国地质大学(武汉)生物地质与环境地质国家重点实验室地球科学学院武汉430074

地球系统科学研究的一个关键点是地球深部与表层系统的联动.深部过程通过火山作用对表层系统产生的重要影响已经取得了许多重要进展,认识比较薄弱的方面是表层系统如何影响深部的结构、过程和演化.板块俯冲将大量沉积物带入地幔过渡带... 详细信息

地球系统科学研究的一个关键点是地球深部与表层系统的联动.深部过程通过火山作用对表层系统产生的重要影响已经取得了许多重要进展,认识比较薄弱的方面是表层系统如何影响深部的结构、过程和演化.板块俯冲将大量沉积物带入地幔过渡带乃至核幔边界的D″层,可以导致地幔的不均一性.特别是,板块俯冲带入的水通过影响地幔物理性质而增强地幔的熔融和对流能力,进而又在一定程度上影响了地球深部的岩浆活动、变质作用,以及包括板块俯冲在内的构造运动.华北克拉通破坏及其相伴的岩石圈变化被认为是水通过板块俯冲而影响深部过程的一个体现.表层系统不仅影响了深部的结构和过程,而且还极大地影响了深部的地质演化.在前寒武纪,古元古代和新元古代两次雪球地球之后形成了巨量的洋底沉积物,这些沉积物进入俯冲带后提高了板块俯冲的润滑性及其速率,进而对该时期活跃的全球构造运动及超大陆形成产生一些影响.在显生宙,4.3亿年以来陆地植物的大发展和2亿年以来海洋三大浮游生物的大发展都通过改变沉积物成分而影响深部圈层物质的演化,分别导致碎屑锆石和金伯利岩在一些同位素组成上出现重大转变.这些极少量但非常重要的新认识对人们研究行星地球的运行机制及其地质演化至关重要.表层物质进入地幔关键带如何进行循环和演化,水等表层物质是否改变了深部圈层的演化方向及规模,这些都是亟待解决的重大科学难题.而要突破这些难题,需要建立有效的定性和定量化的示踪技术方法体系.

关键词：地球生物学地质微生物深地科学地球宜居性行星地球

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机器学习:海底矿产资源智能勘探的新途径

地学前缘 2024年第3期31卷 520-529页

作者：刘洋李三忠钟世华郭广慧刘嘉情牛警徽薛梓萌周建平董昊索艳慧中国海洋大学海洋地球科学学院深海圈层与地球系统教育部前沿科学中心/海底科学与探测技术教育部重点实验室山东青岛266100 青岛海洋科学与技术国家实验室海洋矿产资源评价与探测技术功能实验室山东青岛266237

海底蕴藏着丰富的关键矿产资源,是当前研究的热点,也是未来产业新领域。随着海洋探测技术的不断进步,海底矿产勘探的数据量和数据维数急剧增加,给数据处理与解释带来了巨大困难和挑战。面对海量数据,传统的数据解释与分析方法暴露出许... 详细信息

海底蕴藏着丰富的关键矿产资源,是当前研究的热点,也是未来产业新领域。随着海洋探测技术的不断进步,海底矿产勘探的数据量和数据维数急剧增加,给数据处理与解释带来了巨大困难和挑战。面对海量数据,传统的数据解释与分析方法暴露出许多问题。机器学习以其强大的自学能力,为无法解决或难以解决的问题提供了一系列智能分析决策方案,提高了数据分析的效率,是海底矿产资源智能勘探的新途径。近年来,机器学习在地球科学领域获得了广泛的关注和研究。为此,围绕机器学习技术应用于海底资源勘探技术,本文首先简要介绍了机器学习中经典的模型算法,然后详细阐述了机器学习在海底能源矿产和金属矿产两个方面的应用现状,最后总结了机器学习在海底矿产智能勘探领域的应用前景,指出了现有研究中存在的问题,提出了解决方案和未来的发展方向。

关键词：机器学习铁锰结核富钴结壳天然气水合物海底矿产

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基于宽脉冲子波的富低频气枪震源优化设计

地球物理学进展 2024年第3期39卷 1218-1227页

作者：吕丁友张中巧王志亮贺电波高磊刘怀山杨宸中海石油(中国)有限公司天津分公司渤海石油研究院天津300459 中国海洋大学海洋地球科学学院青岛266100

目前海洋勘探领域中震源系统的设计应用是影响高分辨率勘探的首要因素,空气枪因其稳定可靠的性能、形态一致的子波已成为实际生产中最为普遍应用的震源选择.气枪的子波是地震数据处理的主要分析对象,性能良好的子波能够极大提高数据分辨... 详细信息

目前海洋勘探领域中震源系统的设计应用是影响高分辨率勘探的首要因素,空气枪因其稳定可靠的性能、形态一致的子波已成为实际生产中最为普遍应用的震源选择.气枪的子波是地震数据处理的主要分析对象,性能良好的子波能够极大提高数据分辨率,基于地震子波影响因素原理的分析,选取拥有更宽频带范围的宽脉冲子波,宽脉冲子波低频信息丰富,可以更好划分地层边界.基于非理想气体气枪子波模型,构造宽脉冲子波,通过大量的数据模拟,分析不同容量气枪延迟时间激发对子波的效果,构造优选的气枪阵列,设计更高分辨率的气枪震源.

关键词：容量延迟激发宽脉冲低频气枪震源

1960—2020年黄河、长江、珠江入海水沙通量演变特征

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水土保持通报 2024年第1期44卷 147-157页

作者：郑慧玲王永红中国海洋大学海洋地球科学学院山东青岛266100 中国海洋大学海洋地球科学学院海底科学与探测技术教育部重点实验室山东青岛266100 青岛海洋科学与技术试点国家实验室山东青岛266237

[目的]基于动态更新数据综合对比中国三大河流入海水沙通量的特征,为流域开发和管理提供依据。[方法]收集黄河(利津站)、长江(大通站)、珠江(高要站、石角站、博罗站)5个水文控制站1960—2020年实测数据,采用滑动平均法、Pettitt检验法... 详细信息

[目的]基于动态更新数据综合对比中国三大河流入海水沙通量的特征,为流域开发和管理提供依据。[方法]收集黄河(利津站)、长江(大通站)、珠江(高要站、石角站、博罗站)5个水文控制站1960—2020年实测数据,采用滑动平均法、Pettitt检验法、双累积曲线法以及小波变换分别对水沙通量的趋势性、变异性、周期性特征进行分析,采用交叉小波变换和小波相干谱探究径流量和泥沙量的共振周期与相干性。[结果]近60a黄河、长江、珠江入海水沙通量均发生了明显变化,黄河径流量和泥沙量在1986年突变减少,泥沙量在1997年二次突变减少;长江和珠江入海径流量未发生变异,泥沙量分别于1992,1999年突变减少。这三大河流入海水沙具有显著的年际和年代际周期特征,年代际共同演化周期分别集中于1980年以前、1990年以前和2000年以前。年际共同演化周期为5a,“丰—枯”转换频繁。交叉小波分析结果显示,黄河、长江和珠江的入海径流量和泥沙量在1965—1975年具有显著的1~3a的共振周期,以正相位演变为主。[结论]中国三大河流入海水沙具有显著的趋势性、变异性和周期性特征,可以据此进行的流域开发和管理更有效。

关键词：水沙通量趋势性突变性周期性交叉小波变换

酸分馏效应对GasBench-IRMS测定碳酸盐碳、氧同位素的影响

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质谱学报 2024年第3期45卷 401-411,I0004页

作者：王楠赵彦彦田有荣中国海洋大学海洋地球科学学院海底科学与探测技术教育部重点实验室山东青岛266100 中国海洋大学海洋高等研究院深海圈层与地球系统前沿科学中心山东青岛266100 赛默飞世尔科技(中国)有限公司上海201206

本文利用在线制样装置(GasBench)和稳定同位素比质谱仪(IRMS)测试一系列碳酸盐标准物质和现代海洋浮游有孔虫样品,在不同测试条件下,分析不同性状碳酸盐矿物的氧同位素分馏程度,计算氧同位素酸分馏系数,探讨酸分馏效应对不同碳酸盐矿物... 详细信息

本文利用在线制样装置(GasBench)和稳定同位素比质谱仪(IRMS)测试一系列碳酸盐标准物质和现代海洋浮游有孔虫样品,在不同测试条件下,分析不同性状碳酸盐矿物的氧同位素分馏程度,计算氧同位素酸分馏系数,探讨酸分馏效应对不同碳酸盐矿物氧同位素测定的影响机制和控制因素,以及对氧同位素测试值(δ^(18)O_(m))的校正方法。结果表明,酸分馏效应对氧同位素值的影响主要是由于生成的CO_(2)气体与顶空瓶中气态水(高温时主要影响)或酸中游离态自由水(低温时主要影响)之间发生氧同位素交换引起的。不同性状碳酸盐标准物质的氧同位素酸分馏系数具有显著差异,且与氧同位素组成相关。δ^(18)O_(m)值发生偏移的程度与反应温度、样品量、磷酸含水量以及酸中游离态和气态水的氧同位素组成与样品氧同位素组成之间的差异等因素有关。氧同位素酸分馏效应与信号强度具有显著相关性。建议精确称量相同质量的标准物质和样品,遵循信号强度匹配的原则,并采用多种标准物质线性校正的方法有效校正氧同位素分馏现象。在较低的反应温度(25℃)下,氧同位素分馏程度较轻微,δ^(18)O分析精度更高,优于0.05‰。本方法为精确测定碳酸盐中碳、氧同位素组成提供了参考,可有效提高相关的测试精度。

关键词：在线制样装置-稳定同位素比质谱仪(GasBench-IRMS) 磷酸法碳酸盐氧同位素酸分馏效应

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循环荷载作用下含水合物粉细砂的残余变形

中国海洋大学学报（自然科学版） 2024年第3期54卷 126-132页

作者：孙宏鑫张安王栋马慧龙中国海洋大学海洋环境与生态教育部重点实验室山东青岛266100 中国海洋大学海洋地球科学学院山东青岛266100

本文针对不同饱和度和不同围压水平的含水合物粉细砂进行了一系列不排水循环三轴剪切试验,研究了轴向应变和孔隙水压力的发展,分析了影响含水合物粉细砂残余应变的主要因素:循环应力比、有效围压和水合物饱和度。在Monismith公式的基础... 详细信息

本文针对不同饱和度和不同围压水平的含水合物粉细砂进行了一系列不排水循环三轴剪切试验,研究了轴向应变和孔隙水压力的发展,分析了影响含水合物粉细砂残余应变的主要因素:循环应力比、有效围压和水合物饱和度。在Monismith公式的基础上,提出了一种新的经验公式,能够预测循环荷载作用下含水合物粉细砂的残余变形,预测结果与实验结果的对比表明该经验公式具有良好的适用性。

关键词：甲烷水合物三轴试验循环荷载残余变形循环应力比

一种考虑地形影响的GNSS-IR冻土冻融形变监测方法

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武汉大学学报（信息科学版） 2024年第1期49卷 77-89页

作者：刘善伟梁承佳万玮张洁马望中国石油大学(华东)海洋与空间信息学院山东青岛266555 北京大学地球与空间科学学院北京100871

多年冻土区地表高程因活动层每年的融化和冻结而发生季节性下沉和隆起,对工程建筑的安全、生态环境的平衡以及全球气候变化等方面都具有重要的影响。利用全球导航卫星系统干涉反射(global navigation satellite systeminterferometricre... 详细信息

多年冻土区地表高程因活动层每年的融化和冻结而发生季节性下沉和隆起,对工程建筑的安全、生态环境的平衡以及全球气候变化等方面都具有重要的影响。利用全球导航卫星系统干涉反射(global navigation satellite systeminterferometricreflectometry,GNSS-IR)遥感对冻土冻融形变进行监测是一种新型技术手段。针对格洛纳斯(GLONASS)、伽利略(Galileo)系统等长重访周期卫星因每日轨迹不重复造成的地形影响,提出了一种考虑地形的冻土冻融形变监测方法,通过引入反射面倾斜角消除地形变化影响,反演得到更接近实际情况的季节性冻融形变。利用位于美国阿拉斯加北部的SG27站点2018年、2019年无雪日GNSS信噪比数据进行了实验,并与现有研究中的反演方法所得结果进行了对比分析,验证了该方法在冻土冻融形变监测中的有效性。实验结果表明,相比于不考虑地形影响的方法,GLONASS和Galileo所得地表高程变化具有更小的离散性以及更小的不确定性,与复合模型拟合的一致性和决定系数R2都有了一定提升,标准差总平均分别减小约28.9%和36.9%,R2总平均分别提高约0.23和0.24,且不可重复轨道每日数据利用率总平均增幅分别约为19.6%和22.8%。研究结果为监测冻土冻融形变提供了有价值的参考,同时拓展了多GNSS系统的GNSS-IR冻土冻融监测应用。

关键词： GNSS-IR 冻土冻融形变信噪比地形

利用直达波计算稳健的深水OBN双检匹配算子

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石油物探 2024年第1期63卷 69-78页

作者：王明星张庆淮朱立彬中石化石油工程地球物理有限公司国际业务发展中心北京100020 中国海洋大学海洋地球科学学院山东青岛266100

海上地震勘探中,鬼波对地震信号的陷波是海洋宽频地震勘探面临的主要挑战之一。进行合理的双检合并,分离上、下行波场一直是深水OBN地震数据成像处理关注的焦点之一。双检合并过程中,通过建立上、下行波场和水、陆检波场之间的数学关系... 详细信息

海上地震勘探中,鬼波对地震信号的陷波是海洋宽频地震勘探面临的主要挑战之一。进行合理的双检合并,分离上、下行波场一直是深水OBN地震数据成像处理关注的焦点之一。双检合并过程中,通过建立上、下行波场和水、陆检波场之间的数学关系,解决好水、陆检信号匹配是关键。深水OBN地震数据中,静校正难题和陆检中的横波泄漏噪声等因素导致基于反射波的双检匹配效果不好。提出了选取小时窗的直达波进行线性动校正和共检波点叠加,利用水、陆检数据共检波点叠加后的直达波信号求取每一个检波点的双检匹配算子的方法,用求取的匹配算子进行双检匹配,进而分离上、下行波场。用直达波求取双检匹配算子不需要交叉鬼波化,使用简便,可以避开反射波求取双检匹配算子时噪声等因素的影响。该方法在深水地震数据处理中的应用表明,用直达波求取的深水OBN双检匹配算子更加稳定,用求取的匹配算子校正后进行双检合并可以实现良好的深水OBN地震数据波场分离。

关键词：海底节点,直达波校正上行波下行波匹配算子波场分离