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基于多尺度特征聚合的轻量化跨视角匹配定位方法

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地球信息科学学报 2025年第1期27卷 193-206页

作者：刘瑞康卢俊郭海涛朱坤侯青峰张雪松汪泽田信息工程大学郑州450001 时空感知与智能处理自然资源部重点实验室郑州450001 智慧地球重点实验室北京100020 32158部队喀什844000

【目的】跨视角图像匹配与定位是指通过将地视查询影像与带有地理标记的空视参考影像进行匹配,从而确定地视查询影像地理位置的技术。目前的跨视角图像匹配与定位技术主要使用固定感受野的CNN或者具有全局建模能力的Transformer作为特... 详细信息

【目的】跨视角图像匹配与定位是指通过将地视查询影像与带有地理标记的空视参考影像进行匹配,从而确定地视查询影像地理位置的技术。目前的跨视角图像匹配与定位技术主要使用固定感受野的CNN或者具有全局建模能力的Transformer作为特征提取主干网络,不能充分考虑影像中不同特征之间的尺度差异,且由于网络参数量和计算复杂度较高,轻量化部署面临显著挑战。【方法】为了解决这些问题,本文提出了一种面向地面全景影像和卫星影像的多尺度特征聚合轻量化跨视角图像匹配与定位方法,首先使用LskNet提取影像特征,然后设计一个多尺度特征聚合模块,将影像特征聚合为全局描述符。在该模块中,本文将单个大卷积核分解为两个连续的相对较小的逐层卷积,从多个尺度聚合影像特征,显著减少了网络的参数量与计算量。【结果】本文在CVUSA、CVACT、VIGOR 3个公开数据集上进行了对比实验和消融实验,实验结果表明,本文方法在VIGOR数据集和CVACT数据集上的Top1召回率分别达到79.00%和91.43%,相比于目前精度最高的Sample4Geo分别提升了1.14%、0.62%,在CVUSA数据集上的Top1召回率达到98.64%,与Sample4Geo几乎相同,但参数量与计算量降至30.09 M和16.05 GFLOPs,仅为Sample4Geo的34.36%、23.70%。【结论】与现有方法相比,本文方法在保持高精度的同时,显著减少了参数量和计算量,降低了模型部署的硬件要求。

关键词：跨视角图像匹配多尺度特征特征聚合大卷积核分解轻量化地理定位

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大场景SAR影像舰船目标检测的轻量化研究

地球信息科学学报 2025年第1期27卷 256-270页

作者：张尧张艳王涛王步云信息工程大学郑州450001 时空感知与智能处理自然资源部重点实验室郑州450001

【目的】基于合成孔径雷达(SAR)影像的舰船检测已广泛用于海洋搜救、港口侦察、领海防御等领域。然而,随着在轨智能处理技术的快速发展,对星载SAR影像舰船目标的实时检测能力提出了更高的要求。【方法】因此针对当前SAR影像舰船目标尺... 详细信息

【目的】基于合成孔径雷达(SAR)影像的舰船检测已广泛用于海洋搜救、港口侦察、领海防御等领域。然而,随着在轨智能处理技术的快速发展,对星载SAR影像舰船目标的实时检测能力提出了更高的要求。【方法】因此针对当前SAR影像舰船目标尺度多样,靠岸船只背景复杂,各类遥感平台硬件资源受限等问题,本文提出了一种轻量级SAR影像舰船检测模型LWM-YOLO。首先,采用优化骨干网络结合注意力机制降低网络复杂度及参数量,提出一个轻量化骨干网络(LWCA);其次,针对解决目标尺度多样问题,构建了一个轻型特征融合模块(LGS-FPN),在增强SAR影像中舰船目标细节信息提取能力的同时减少计算复杂度;然后,为优化定位精度,提出基于MPD-Head的检测架构,提升复杂环境中微小舰船目标的检测效果;最后,在LS-SSDD和SSDD舰船目标检测数据集上,将本文算法与主流算法进行对比实验。【结果】实验结果表明,本文提出的算法平均精度值(mAP)分别达到了74.7%和97.3%,较基础模型提升了1.5%和1.0%。同时,本文所提算法参数规模缩减至原模型的36%,计算复杂度降至80%。【结论】与其他方法相比,本文提出的算法不仅在精度上有所提升,而且在检测速率上也具有显著优势。这一研究成果可为智能化目标检测、空间在轨应用等领域提供有力支撑。

关键词：合成孔径雷达目标检测轻量化深度学习舰船检测大场景影像 YOLOv8

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南海海盆海山形态特征的定量化和无监督聚类分析

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地球科学 2025年第1期50.0卷 217-233页

作者：邓达振赵阳慧 Bryan Riel 高金耀方银霞自然资源部海底科学重点实验室自然资源部第二海洋研究所浙江大学地球科学学院

不同的火山喷发模式形成的海底火山在形态上存在差别，但由于缺乏有效方法，两者之间的关系仍不清晰.创新性地运用机器学习聚类分析法，基于高分辨率多波束水深数据，对南海海盆中的海山地形开展多维的形态参数量化分析，并对其结果进... 详细信息

不同的火山喷发模式形成的海底火山在形态上存在差别，但由于缺乏有效方法，两者之间的关系仍不清晰.创新性地运用机器学习聚类分析法，基于高分辨率多波束水深数据，对南海海盆中的海山地形开展多维的形态参数量化分析，并对其结果进行无监督式聚类研究.结果表明，南海海盆中共发育三类海山：类型Ⅰ，体积大、坡度陡、底盘圆的大型孤立海山；类型Ⅱ，体积大、坡度缓、底盘长的大型线状海山；以及类型Ⅲ，体积小、坡度缓、底盘椭圆的小型海山.类型Ⅰ和Ⅱ位于东部次海盆洋中脊区，类型Ⅰ高耸的海山形态代表了活跃且快速的喷发模式，类型Ⅱ的平缓形态代表了缓慢且喷发物质流动性更强的火山活动，类型Ⅲ沿着转换断层及远离东部次海盆的洋中脊区，代表了缓慢且不强烈的火山活动.本文定量证实了不同构造背景下形成的海山形态具有普遍规律；针对海山形态学建立的聚类分析新方法，可为获得大量岩石学信息之前研究火山喷发模式提供新思路.

关键词：海山形态火山喷发模式南海海盆聚类分析机器学习海洋地质学

中国金矿成矿规律与百年勘查成果及新一轮找矿突破行动建议--《中国矿产地质志·金矿卷》研编

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地球学报 2025年第1期46卷 20-34页

作者：王登红秦锦华王成辉刘善宝江彪中国地质科学院矿产资源研究所自然资源部成矿作用与资源评价重点实验室北京100037

中国金矿成矿地质条件优越,成矿期次、分布和矿床类型极其复杂。中国金矿矿床类型包括2个一级类型,6个二级类型和13个三级类型;时间分布上,包括以燕山期为主的7个主要成矿期,并记录了复杂的多期复合叠加成矿作用;在空间上,金矿在不同构... 详细信息

中国金矿成矿地质条件优越,成矿期次、分布和矿床类型极其复杂。中国金矿矿床类型包括2个一级类型,6个二级类型和13个三级类型;时间分布上,包括以燕山期为主的7个主要成矿期,并记录了复杂的多期复合叠加成矿作用;在空间上,金矿在不同构造单元具有显著的空间差异,以与岩浆作用有关的金矿分布最为广泛,花岗-绿岩型金矿主要分布于太古宙克拉通-元古宙变质岩分布区(华北克拉通、滨太平洋域),产于沉积建造中的金矿床局限于黔桂滇交界、粤中地区、川西地区和秦岭地区。近年来,随着采选冶技术的进步、市场价格的变化和深部找矿的新发现,中国金矿勘查取得了一些突破性进展,一方面是一些低于1 g/t的低品位金矿也能得以开发,另一方面是1000 m深度以下的金矿也能被陆续探明,再一方面是斑岩型、矽卡岩型、浅成低温热液型铜多金属矿床中金的规模越来越大并得以开发利用,形成了多个千吨级金资源基地。这些新进展新趋势,也指明了新一轮找矿行动的方向,既要继续寻找大型-超大型金矿床,加强矿集区勘查与产业基地建设,也要加强共伴生矿床中低品位金的综合回收和尾矿的综合利用。其中,最为关键的是要突破现有思维格架,重点聚焦非传统矿床类型、成矿期次、找矿空间。

关键词：金矿成矿规律成矿类型找矿思路勘查成果

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中国主要类型铅锌矿床S、Pb、C-H-O同位素特征及其成因意义

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地球学报 2025年第1期46卷 93-115页

作者：刘榆江彪王登红王岩宋学信张长青黄凡中国地质科学院矿产资源研究所自然资源部成矿作用与资源评价重点实验室北京100037

铅、锌是重要的矿产资源,在工业生产中发挥着至关重要的作用。S、Pb、C-H-O同位素地球化学可以用来解释成矿物质来源、成矿流体来源及矿床成因等地质问题。对铅锌矿床的稳定同位素研究自20世纪80年代至今已取得丰硕成果,为从单矿种角度... 详细信息

铅、锌是重要的矿产资源,在工业生产中发挥着至关重要的作用。S、Pb、C-H-O同位素地球化学可以用来解释成矿物质来源、成矿流体来源及矿床成因等地质问题。对铅锌矿床的稳定同位素研究自20世纪80年代至今已取得丰硕成果,为从单矿种角度进行全国性的总结奠定了良好基础。本文基于全国重要铅锌矿床的相关硫、铅、氢、氧、碳同位素近万条数据进行分析,结果显示,中国铅锌矿床的S、Pb同位素特征揭示其成矿物质来源复杂,主要为深源岩浆和赋矿地层(海水沉积物),H-O、C-O同位素特征表明中国铅锌矿床的成矿流体中的水主要为岩浆水和大气降水,而成矿流体中的碳主要来源于岩浆和海相碳酸盐岩。S同位素的空间分布特征显示,从我国西部到东部地区,北部到南部地区,铅锌矿床的32S趋于富集,表明我国东部和南部铅锌矿床有更多壳源物质参与成矿。C-H-O同位素特征显示相较于西北部地区,我国东南部地区的铅锌矿床有更多大气降水或盆地卤水参与成矿。

关键词：铅锌矿 S同位素 Pb同位素 C-H-O同位素地球化学

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云南兰坪-思茅盆地新发现中排富钴矿点中钴的富集特征及其地质意义

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岩石学报 2025年第2期41卷 510-525页

作者：李丽清周家喜杨昌华姜永果沈良陶永林罗开云南大学地球科学学院云南省高校关键矿产成矿学重点实验室昆明650500 自然资源部三江成矿作用及资源勘查利用重点实验室昆明650500 云南省有色地质局地质地球物理化学勘查院昆明650051

云南兰坪-思茅盆地已发现如水泄、厂街、白秧坪、金满等富钴矿床/点,且钴异常广泛发育,具有较大的钴找矿潜力。本次工作在兰坪-思茅盆地新发现中排钴超常富集矿点,初步研究显示矿石钴平均品位达到0.46%,但钴的赋存状态和富集规律尚不清... 详细信息

云南兰坪-思茅盆地已发现如水泄、厂街、白秧坪、金满等富钴矿床/点,且钴异常广泛发育,具有较大的钴找矿潜力。本次工作在兰坪-思茅盆地新发现中排钴超常富集矿点,初步研究显示矿石钴平均品位达到0.46%,但钴的赋存状态和富集规律尚不清晰。本文通过详细的野外地质调查,结合黄铁矿的EMPA、LA-ICPMS微量元素和Mapping分析,试图查明该富钴矿点中钴的富集特征。富钴矿点含矿地层为中侏罗统花开佐组(J_(2)h),赋矿围岩为泥岩、砂岩夹泥灰岩,矿体呈层状、似层状、透镜状,受构造控制。矿石矿物主要为黄铁矿,其次是黄铜矿等硫化物,脉石矿物有石英、白云石、方解石、沥青等。按矿物共生组合和生成顺序,将成矿期划分为黄铁矿-石英-沥青(Ⅰ)、黄铁矿-黄铜矿-(砷)黝铜矿-毒砂(Ⅱ)和黄铁矿-白云石-方解石-石英(Ⅲ)三个阶段。电子探针分析结果表明,Co主要富集在黄铁矿中(平均0.584%),含量远高于黄铜矿(平均0.003%)和(砷)黝铜矿(平均0.009%)。黄铁矿LA-ICPMS原位微量分析结果显示,Co含量变化范围为3.24×10^(-6)~76766×10^(-6),平均14941×10^(-6)。与石英、沥青共生的Ⅰ期黄铁矿中Co含量为3207×10^(-6)~76766×10^(-6),远高于其他期次黄铁矿,显示Co的超常富集。LA-ICPMS时间分辨率深度剖面图和电子探针面扫结果进一步显示,黄铁矿中Co元素在亚微米尺度上均匀分布,暗示Co主要以类质同象替代Fe进入黄铁矿晶格。第一阶段黄铁矿(Py1)中的Co/Ni比值和Se含量高于第二(Py2)和第三阶段(Py3)黄铁矿,As含量则变化趋势相反,暗示富钴黄铁矿较贫钴黄铁矿形成于更高温度和更低的pH条件。综上,本文认为中排富钴矿点中钴具有时空分布不均一特征,钴的超常富集与特殊的流体成分和成矿物理化学条件有关,兰坪-思茅盆地具有良好的钴找矿前景。

关键词：钴赋存状态富集规律黄铁矿兰坪-思茅盆地

岩芯高光谱成像及勘查指示意义研究--以西藏邦铺大型多金属矿床为例

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光谱学与光谱分析 2025年第1期45卷 38-44页

作者：吴畅宇代晶晶宋扬陈伟刘治博刘洪成白龙洋中国地质科学院矿产资源研究所自然资源部成矿作用与资源评价重点实验室北京100037 自然资源部深地科学与探测技术实验室中国地质科学院北京100094 核工业北京地质研究院遥感信息与图像分析技术国家级重点实验室北京100029

西藏邦铺矿床是冈底斯成矿带上重要的斑岩-矽卡岩型矿床,矿区东段矽卡岩矿体研究程度较低。高光谱成像技术可以快速获取岩芯样品“图谱合一”的高光谱数据,选取邦铺矿床东段矽卡岩典型岩芯为样品,应用国产核工业北京地质研究院自主研发... 详细信息

西藏邦铺矿床是冈底斯成矿带上重要的斑岩-矽卡岩型矿床,矿区东段矽卡岩矿体研究程度较低。高光谱成像技术可以快速获取岩芯样品“图谱合一”的高光谱数据,选取邦铺矿床东段矽卡岩典型岩芯为样品,应用国产核工业北京地质研究院自主研发岩芯扫描仪与国外SPECIM岩芯成像仪,开展短波红外(SWIR)高光谱成像测试及对比分析,揭示典型矿物的短波红外光谱特征,并探讨先进的高光谱成像技术应用于矽卡岩勘探的潜力与优势。对同一批岩芯样品分别进行了国内外仪器的高光谱成像测试,利用最小噪声分离变换以及纯净像元指数进行端元提取,而后结合光谱信息散度法选取不同矿物的训练集和验证集样本,采用光谱角填图法进行蚀变矿物填图。共识别出方解石、绿帘石、绿泥石、角闪石、石英、白云母六种矿物,两种仪器矿物填图的结果大体一致,并反映了不同蚀变矿物之间的组合与分布。SPECIM成像仪对两个钻孔样品的平均填图精度为91.5%,Kappa系数为0.87;核工业高光谱成像仪对两个钻孔的填图精度为75%左右,Kappa系数为0.66。两种仪器获取的高光谱数据信噪比均较高,但是由于核工业仪器的数据空间分辨率相对更低,导致图像中存在更多的混合像元,进而影响了填图精度,其空间分辨率的进一步提高是下一步研发的重点。高光谱成像数据表明ZK0010钻孔绿泥石Fe-OH吸收峰波长变化范围为2252.3~2260 nm,ZK0011钻孔绿泥石Fe-OH吸收峰变化范围为2251.7~2258.5 nm,由上至下均向短波方向移动,表明了绿泥石远离矿化中心而相对富Mg,其高值指示了矿体中心位置。高光谱成像技术相较于传统的点测法可以提供更加丰富的空间信息和光谱信息,为指针矿物的光谱特征参数提取与变化规律分析提供了技术支撑。利用高光谱成像提供的大量光谱数据进行绿泥石Fe-OH峰位统计分析,进而可以通过其波长高值位置指示矽卡岩矿床勘查。

关键词：岩芯高光谱成像短波红外矽卡岩邦铺

黔西大河边区块煤层气井井底流压波动的形成机理与排采控制

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中国矿业大学学报 2025年第1期54卷 83-97页

作者：周效志朱世良赵福平王少雷魏元龙周培明赵凌云中国矿业大学煤层气资源与成藏过程教育部重点实验室江苏徐州221008 中国矿业大学资源与地球科学学院江苏徐州221116 自然资源部复杂构造区非常规天然气评价与开发重点实验室贵州贵阳550009 贵州省油气勘查开发工程研究院贵州贵阳550009

针对黔西六盘水煤田大河边区块煤层气井排采过程中井底流压频繁波动的工程问题,综合煤储层参数测试、三维地震勘探、水力压裂微震监测、智能化排采实时监控等数据,研究了井底流压波动类型及特征,探讨了井底流压波动的形成机理及井间差... 详细信息

针对黔西六盘水煤田大河边区块煤层气井排采过程中井底流压频繁波动的工程问题,综合煤储层参数测试、三维地震勘探、水力压裂微震监测、智能化排采实时监控等数据,研究了井底流压波动类型及特征,探讨了井底流压波动的形成机理及井间差异演化的地质与工程协同控制作用,提出了抑制井底流压波动的排采管控措施,对复杂构造区煤层气井排采工作具有指导性意义.研究表明:煤层气井井底流压波动可划分为高幅低频、中幅中频、低幅高频、中幅高频4种类型;套压显现前,井底流压无波动,随着产气量快速提升及产水量快速下降,井底流压波动幅度、频率均呈现增大趋势.煤储层中气水两相流态不稳定,低导流能力裂缝“水锁”导致解吸气积聚,“气涌”后套压快速升高是引起井底流压周期性波动的原因,深埋藏、高地应力、低渗透率、难改造煤层气藏开发过程中更容易产生严重的井底流压波动.低产水井排采前期应合理控制井底流压日降幅,在产气量快速提升前排出更多的压裂液;产气量提升过程中,可通过改变排采强度、提高套压等方式抑制井底流压大幅波动;应确保煤层气井排采过程的连续性,尽可能避免快速提产及稳产阶段长时间停抽.

关键词：煤层气井井底流压波动形成机理排采控制大河边区块

非轴对称情况下圆形隧洞锚杆参数优化设计的解析方法

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应用基础与工程科学学报 2025年第1期33卷 182-191页

作者：吴庆良吴顺川王惠贤西南大学工程技术学院昆明理工大学国土资源工程学院自然资源部高原山地地质灾害预报预警与生态保护修复重点实验室

锚杆支护方案的优化设计是隧洞施工及运营安全的重要保障措施之一.首先在非轴对称应力场假设下，基于锚杆均匀化理论，采用弹性力学半逆解法，推导了非轴对称应力场下含锚杆支护体的深埋圆形隧洞应力解析解；然后以虚拟支护力最小为准... 详细信息

锚杆支护方案的优化设计是隧洞施工及运营安全的重要保障措施之一.首先在非轴对称应力场假设下，基于锚杆均匀化理论，采用弹性力学半逆解法，推导了非轴对称应力场下含锚杆支护体的深埋圆形隧洞应力解析解；然后以虚拟支护力最小为准则，以开挖边界附近的变形量为约束，构建锚杆优化目标函数；最后通过两种方法对锚杆支护方案进行比选和优化.研究表明：(1)优化目标函数的构建是锚杆支护方案设计的重要环节，不同的目标函数构建准则会得到不同的最优方案，其他工程要求可补充为约束条件，也影响着最优方案的选择；(2)通过锚杆参数敏感性分析可知，影响支护力最大的因素是锚杆间距，其次是锚杆直径和锚杆长度.针对实际工程的锚杆设计中，在满足工程安全的前提下为减少锚杆支护工程造价，最优先考虑的措施应该是缩短锚杆长度.在实际工程中，建议采用力学解析与数值模拟相结合的方法以提高寻优效率，期望该研究能为类似隧洞工程中锚杆支护参数的优化设计提供参考.

关键词：非轴对称应力场圆形隧洞锚杆虚拟支护力参数优化