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基于区域阈值模型的地震信号凸集投影高效重建方法

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石油地球物理勘探 2024年第2期59卷 195-205页

作者：王敏玲吴祺铭王洪华席宇何王欲成桂林理工大学地球科学学院广西桂林541006

地震信号重建广泛应用的凸集投影(POCS)算法大都采用线性或指数阈值模型,虽然计算效率高,但由于难以完全消除缺失信号泄露引起的噪声,重建效果不佳。为此,提出了一种基于区域阈值模型的POCS地震信号重建方法,将数值阈值转化为区域阈值,... 详细信息

地震信号重建广泛应用的凸集投影(POCS)算法大都采用线性或指数阈值模型,虽然计算效率高,但由于难以完全消除缺失信号泄露引起的噪声,重建效果不佳。为此,提出了一种基于区域阈值模型的POCS地震信号重建方法,将数值阈值转化为区域阈值,将区域滤波窗口作为阈值进行迭代更新。其核心思想是根据时—空域缺失地震信号的频率—波数(F⁃K)谱分布范围,在每次POCS重建迭代时按照一定规律选取固定大小的矩形或扇形区域作为阈值,将区域内和区域外的变换系数分别保留和置零,以尽可能地保留有效信号的变换系数,构建了地震信号POCS重建的矩形与扇形区域阈值模型。数值试验结果表明:相比于F⁃K域指数阈值模型的POCS重建,F⁃K域区域阈值模型对连续缺失信号的重建精度更高;相比于扇形区域阈值模型,矩形区域阈值模型的重建精度和计算效率均略高;与曲波域指数阈值模型的POCS重建相比,F⁃K域区域阈值模型的重建精度相当,但计算效率提高了约90%。

关键词：地震信号重建凸集投影(POCS)算法 F⁃K域区域阈值模型高效重建

环鄱阳湖城市群土地利用功能转型及其驱动机制

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农业工程学报 2024年第7期40卷 298-308页

作者：丁孝媛叶长盛胡海平肖蔚刘金花东华理工大学地球科学学院南昌330013

快速城镇化背景下,推进土地利用高质量转型是实现区域可持续协同发展的重要路径。该研究基于土地利用主导功能,运用综合指数法、耦合协调度模型和时空地理加权回归模型(geographically and temporally weighted regression,GTWR)等方法... 详细信息

快速城镇化背景下,推进土地利用高质量转型是实现区域可持续协同发展的重要路径。该研究基于土地利用主导功能,运用综合指数法、耦合协调度模型和时空地理加权回归模型(geographically and temporally weighted regression,GTWR)等方法,分析了环鄱阳湖城市群土地利用功能转型的时空演变特征、耦合协调水平及其驱动机制。结果表明:1)2000—2020年,环鄱阳湖城市群土地利用功能指数从0.20上升到0.55,持续优化提升,但总体上处于中低水平,土地利用功能水平表现为阶段性的变化特征;土地利用功能指数逐渐呈现出中西高、东部低的空间格局。2)生产-生活-生态功能及生产-生活功能的协调度指数持续上升,其余耦合度及协调度指数均呈波动发展的趋势,耦合协调度指数呈现中部和西南部高、东北和西北部低的空间分布格局;以低质量转型为主,平均占比约为50%,功能转型质量有所提升,中西部区县的土地利用功能转型质量要明显优于北部和东部区县。3)不同影响因子的驱动作用存在显著的空间差异。人口密度和城镇化水平的正向驱动作用持续增强,二三产业占比的负向驱动作用增强,人均GDP、人均固定资产投资和人均粮食产量的影响力趋于减弱。应根据各区县土地利用功能的转型阶段,实行差别化的发展政策,补齐区县发展短板,提升功能系统间的耦合协调度。研究结果可为提高区域用地效率,促进土地利用多功能协同发展提供参考和决策依据。

关键词：土地利用功能转型时空格局耦合协调关系驱动机制环鄱阳湖城市群

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探地雷达正演的间断伽辽金法影响因素分析

地球物理学报 2024年第3期67卷 1273-1284页

作者：冯德山刘硕王珣丁思元张华苏玄陈磊颜照坤中南大学地球科学与信息物理学院长沙410083 东华理工大学地球科学学院南昌330032

时域间断伽辽金(discontinuous Galerkin time-domain, DGTD)算法具有守恒性、稳定性、高精度性和间断性等优点,现已成为一种有效的探地雷达(Ground penetrating radar, GPR)正演方法.为了提高DGTD算法的计算效率和精度,作者详细分析了... 详细信息

时域间断伽辽金(discontinuous Galerkin time-domain, DGTD)算法具有守恒性、稳定性、高精度性和间断性等优点,现已成为一种有效的探地雷达(Ground penetrating radar, GPR)正演方法.为了提高DGTD算法的计算效率和精度,作者详细分析了数值通量、时间离散格式、单元大小与局部基函数阶次、网格剖分方式等影响因素.数值实验表明,局部Lax-Friedrichs中τ=1/2的补偿数值通量既可以消除伪解,又可以提高计算精度;在精度相同的情况下,低存储显式Runge-Kutta方案(low-storage explicit Runge-Kutta, LSERK)的稳定性条件和低存储优势要明显优于其它两种时间离散格式,尤其是在大型复杂模型和三维正演模拟中更有优势.而提高基函数的阶次或增大网格数,均可以提高其误差的收敛性,局部基函数阶次N和单元大小d与电磁波波长λ的适用关系为d/N约等于λ/15;当单元数目大致相等时,网格剖分方式对于高阶DGTD算法的影响较小,说明DGTD算法对网格具有较好的适应性.最后,采用DGTD算法对火星乌托邦平原模型进行正演,验证了基于最优参数的DGTD算法模拟精度高,可为火星乌托邦平原GPR实测数据的解译奠定理论基础.

关键词：探地雷达时域间断伽辽金数值通量时间离散格式高阶基函数

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基于曲波域凸集投影算法的缺失GPR信号高精度重建

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煤田地质与勘探 2024年第3期52卷 130-143页

作者：吴祺铭王洪华席宇何王欲成桂林理工大学地球科学学院广西桂林541004

受采集环境和仪器性能的影响,实测探地雷达(GPR)剖面中不可避免会出现部分信号缺失和坏道现象,易造成目标体产生的反射波和绕射波同相轴不连续,严重降低后续处理与成像精度和分辨率。为此,将图像处理中广泛应用的凸集投影(POCS)算法与... 详细信息

受采集环境和仪器性能的影响,实测探地雷达(GPR)剖面中不可避免会出现部分信号缺失和坏道现象,易造成目标体产生的反射波和绕射波同相轴不连续,严重降低后续处理与成像精度和分辨率。为此,将图像处理中广泛应用的凸集投影(POCS)算法与具有良好稀疏特性的曲波变换相结合,提出了一种基于曲波域POCS算法的缺失GPR信号高精度重建方法。从压缩感知理论出发,建立了离散曲波变换基下缺失信号重建的目标函数,并采用POCS算法详细推导了缺失GPR信号重建的时间域迭代公式。其中,线性和指数迭代阈值模型用于更新曲波变换系数,从而高精度重建时间域缺失信号;平均绝对误差、信噪比、峰值信噪比用于定量评价GPR信号重建精度。模拟与实测GPR信号的重建试验表明:POCS算法可有效重建GPR剖面中的缺失信号;与线性阈值模型的POCS算法相比,指数阈值模型的POCS算法重建精度更高;与指数阈值模型的频率域POCS算法相比,指数阈值模型的曲波域POCS算法用于重建GPR剖面中连续多道缺失信号的误差更小、纵向伪影能量更弱,且对复杂GPR结构模型的缺失信号重建具有较强的适用性;与线性和指数阈值模型的频率域POCS算法、线性阈值模型的曲波域POCS算法相比,指数阈值模型的曲波域POCS重建方法的重建精度更高、平均绝对误差下降45%~99%、信噪比和峰值信噪比提高1~20 dB,其重建结果可为后续处理与解释提供高质量GPR信号。

关键词：探地雷达压缩感知凸集投影曲波变换信号重建

基于2.5D有限元的高密度电法不同装置勘探效果研究

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煤田地质与勘探 2024年第4期52卷 128-136页

作者：赵荣春吕玉增张智韦柳椰潘泓序桂林理工大学地球科学学院广西桂林541004

高密度电法是一种适用性广泛的电阻率勘探方法,拥有多种电极排列装置选择。不同装置由于电极分布方式的差异,在针对不同地质目标和测区环境时往往表现出明显不同的探测能力。为探究各排列装置的特点及其适用情况,推导了2.5D电位的变分问... 详细信息

高密度电法是一种适用性广泛的电阻率勘探方法,拥有多种电极排列装置选择。不同装置由于电极分布方式的差异,在针对不同地质目标和测区环境时往往表现出明显不同的探测能力。为探究各排列装置的特点及其适用情况,推导了2.5D电位的变分问题,采用Delaunay三角化算法实现了非结构化网格剖分,进而实现了有限元正演模拟。结合实践,对常见地质情况进行建模,分别使用温纳α、温纳β、施伦贝谢尔、偶极-偶极4种装置开展正反演对比研究。研究发现:(1)在探测未知区域单个异常体时,温纳β、施伦贝谢尔2种排列的效果更好;(2)在探测相邻较近的多个异常体时,应优先采用具有更高水平分辨率的施伦贝谢尔和偶极-偶极排列;(3)对于低阻破碎带的勘探,温纳β和偶极-偶极排列更为适用;(4)当地层具有较好分层界限时,4种排列均可体现良好的分层效果。因此,高密度电法勘探实践中应综合考虑不同排列装置的特点,根据具体情况选用合适的多种排列方式进行测量,并对采集数据进行综合对比分析,以获得更为准确的解释结果。

关键词：高密度电法非结构化网格有限单元法排列装置正反演计算电阻率

赣北石门寺钨铜多金属矿床辉钼矿Re-Os同位素年龄及其地质意义

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矿物岩石地球化学通报 2024年第1期43卷 192-210页

作者：刘更更吴颖宸魏文凤严冰邹志超成都理工大学地球科学学院成都610059

为了解赣北石门寺钨铜多金属矿床的钨富集机理及矿床成因,对该矿床中的辉钼矿开展了Re-Os同位素年代学研究。结果显示,6件辉钼矿样品的Re-Os模式年龄为140.2~142.5 Ma,加权平均年龄为(141.37±0.84)Ma(MSWD=0.84),等时线年龄为(141.79±... 详细信息

为了解赣北石门寺钨铜多金属矿床的钨富集机理及矿床成因,对该矿床中的辉钼矿开展了Re-Os同位素年代学研究。结果显示,6件辉钼矿样品的Re-Os模式年龄为140.2~142.5 Ma,加权平均年龄为(141.37±0.84)Ma(MSWD=0.84),等时线年龄为(141.79±0.97)Ma(MSWD=1.10),二者在误差范围内一致,可以代表辉钼矿的矿化年龄,指示该矿床的成矿时间为141 Ma左右。对赣北、赣中和赣南地区的成岩成矿年龄进行对比,发现三地的成岩成矿事件在时间上具有连续性。结合区域构造演化历程,本文认为石门寺钨铜多金属矿形成于早白垩世时期的伸展减薄环境。

关键词：石门寺钨铜多金属矿床 Re-Os同位素成矿年龄赣北、赣中和赣南

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西藏措勤地区敌布错组时代重新厘定

地球科学 2024年第9期49卷 3071-3088页

作者：刘函李俊高睿苟正彬张士贞中国地质调查局成都地质调查中心中国地质大学地球科学与资源学院成都理工大学地球科学学院

措勤地区上二叠统敌布错组与区域上古生物及地层研究进展存在矛盾，需要加强对其时代的厘定以准确理解其地质意义.基于锆石U-Pb定年，并结合野外调查与区域地层对比，将敌布错组重新归并为3类时代不同的岩石地层单元.敌布错组A以含砾砂... 详细信息

措勤地区上二叠统敌布错组与区域上古生物及地层研究进展存在矛盾，需要加强对其时代的厘定以准确理解其地质意义.基于锆石U-Pb定年，并结合野外调查与区域地层对比，将敌布错组重新归并为3类时代不同的岩石地层单元.敌布错组A以含砾砂板岩及晚古生代植物化石为特征，碎屑锆石年龄谱与拉嘎组类似，为拉嘎组或者昂杰组.敌布错组B为海陆交互相碎屑岩，获得系列早白垩世早期年龄值，结合被早白垩世岩体侵位的特征将其厘定为则弄群下部.敌布错组C完全由早白垩世晚期火山岩与火山碎屑岩组成，与则弄群上部一致.结合区域资料，认为措勤地区中二叠世-晚三叠世为连续的碳酸盐岩沉积，没有受到晚古生代岛弧造山作用的影响，早白垩世班公湖-怒江残余海盆的南界在措勤地区较之前的认识向南推进了约50 km.

关键词：冈底斯敌布错组晚二叠世早白垩世措勤地层学岩石学

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长江中游地区土地利用碳收支空间关联及碳补偿分区

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长江流域资源与环境 2024年第7期33卷 1474-1488页

作者：蔡鑫叶长盛肖蔚彭锦臣东华理工大学地球科学学院江西南昌330013

在绿色低碳发展的背景下,开展土地利用碳收支空间关联与碳补偿分区研究,对于推动区域协同发展与协同治理,实现高质量发展具有重要意义。以市域为基本单元核算其碳收支量;构建引力模型、利用社会网络分析法深入分析长江中游地区碳收支整... 详细信息

在绿色低碳发展的背景下,开展土地利用碳收支空间关联与碳补偿分区研究,对于推动区域协同发展与协同治理,实现高质量发展具有重要意义。以市域为基本单元核算其碳收支量;构建引力模型、利用社会网络分析法深入分析长江中游地区碳收支整体与个体的空间关联关系与结构特征;借助SOM-K-means模型对长江中游地区开展碳补偿分区研究。结果表明:(1)2005~2020年间长江中游地区碳排量呈现上升趋势,由2.18×10^(8)t上升至3.01×10^(8)t,总体呈现“东高西低,中心最高”的空间分布特点;碳吸收量呈现波动态势,由2.75×10^(8)t变化至2.86×10^(8)t,整体呈现为由外逐内降低的“C”型空间分布格局。(2)整体视角下,碳排放与碳吸收的网络密度较低,具有较大的空间协作潜力挖掘;个体视角下,武汉市、九江市、岳阳市等地区处于碳排放网络的中心地位,在网络中也承担了“桥梁”作用;宜春市、常德市和吉安市等地区居于碳吸收网络的中心地位。碳收支网络中各节点的碳排放与碳吸收能力不相符,存在显著差异。(3)长江中游地区共分为12个支付区、13个平衡区和17个获补区,针对各类型区提出相应的低碳发展方向及策略。

关键词：土地利用碳收支空间关联碳补偿分区长江中游地区

环鄱阳湖城市群景观格局变化与人为干扰的关系研究

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环境工程技术学报 2024年第2期14卷 601-611页

作者：彭锦臣叶长盛甘凤东华理工大学地球科学学院

探讨景观格局演变与人为干扰的关系,可为区域景观格局优化及生态可持续发展提供理论基础。以环鄱阳湖城市群为例,分析其2000—2020年土地利用景观格局时空变化特征,并运用景观格局指数、人为干扰度模型、双变量空间自相关方法探究人为... 详细信息

探讨景观格局演变与人为干扰的关系,可为区域景观格局优化及生态可持续发展提供理论基础。以环鄱阳湖城市群为例,分析其2000—2020年土地利用景观格局时空变化特征,并运用景观格局指数、人为干扰度模型、双变量空间自相关方法探究人为干扰度时空变化规律及其与景观格局变化过程的空间耦合关系。结果显示:2000—2020年,环鄱阳湖城市群土地利用类型以耕地、林地为主,建设用地扩张迅速,面积增加18.85万hm^(2);斑块密度、香农多样性指数和分形维数呈上升趋势,平均斑块面积、蔓延度指数和聚合度指数呈下降趋势,景观破碎化程度增加。2000—2020年,环鄱阳湖城市群平均人为干扰度由0.4623增至0.4689,人为干扰较强的区域位于鄱阳湖平原,尤其以南昌市区、南昌县、鹰潭市区人为干扰较突出,且干扰度高值区范围不断扩大;干扰强度由中部向边缘逐渐减弱,低值区分布于鄱阳湖湖域,建设用地和耕地为干扰贡献主要类型;人为干扰度与斑块密度、蔓延度指数、香农多样性指数呈空间正相关,与平均斑块面积、聚合度指数呈空间负相关,表现出明显的空间异质性。

关键词：环鄱阳湖城市群景观格局人为干扰多尺度综合分析空间耦合