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基于优化预处理方法的时变重力场反演精度分析

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大地测量与地球动力学 2024年

作者：蒲伦游为余彪范东明西南交通大学地球科学与工程学院德国地球科学研究中心全球地质监测与重力场分支机构

针对GRACE Level1B观测数据中存在缺失数据及含有粗差的问题，提出补全SCA1B缺失数据的优化方法，同时对KBR1B和运动学轨道数据采用优化策略剔除粗差后，用于时变重力场模型反演。此外，还分别基于合成数据和实测数据分析ACC1B数据在Y... 详细信息

针对GRACE Level1B观测数据中存在缺失数据及含有粗差的问题，提出补全SCA1B缺失数据的优化方法，同时对KBR1B和运动学轨道数据采用优化策略剔除粗差后，用于时变重力场模型反演。此外，还分别基于合成数据和实测数据分析ACC1B数据在Y轴方向的误差对反演结果的影响，并提出优化校正策略。利用优化方法能够有效恢复SCA1B的缺失数据，且充分考虑了观测数据在整个弧段的变化特征。采用优化策略校正后的ACC1B数据计算的结果显示，其精度比未校正的数据计算结果提高3.7 mm。由结果可知，优化方法处理后的数据解算的重力场模型与三大官方机构解算结果相比，总体精度相当，但不同机构的解算结果在局部区域的细节信号表现有差异，表明优化的数据预处理策略有效可行。

关键词： GRACE 数据预处理时变重力场时间序列分解精度分析

联合空间信息的高光谱遥感协同表示动态集成分类算法

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遥感学报 2024年第1期28卷 187-202页

作者：虞瑶苏红军陶旸江苏省基础地理信息中心南京210013 河海大学地球科学与工程学院南京211100

近年来,集成学习成为高光谱遥感影像分类的研究热点,尤其是动态集成算法根据测试样本的特征自适应地选择最佳分类器,其分类性能显著提升。然而现有的动态集成方法仅考虑测试样本与验证样本的光谱信息,忽略了高度规则化的高光谱遥感影像... 详细信息

近年来,集成学习成为高光谱遥感影像分类的研究热点,尤其是动态集成算法根据测试样本的特征自适应地选择最佳分类器,其分类性能显著提升。然而现有的动态集成方法仅考虑测试样本与验证样本的光谱信息,忽略了高度规则化的高光谱遥感影像包含的丰富空间信息。为进一步提升高光谱遥感影像动态集成算法分类的准确性和可靠性,提出了联合空间信息的可变K邻域动态集成算法VKS(Variable K-neighborhood and Spatial Information)和联合自适应邻域空间信息的可变K邻域动态集成算法VKSA(Variable K-neighborhood with Shape-Adaptive)。两种算法第一阶段综合考虑分类器精度与相似度自适应地改变测试样本的K邻域,第二阶段分别设计固定窗口和自适应窗口的嵌入方式增加地物的局部空间近邻关系,充分利用高光谱遥感影像地物复杂的空间形态结构信息。实验部分采用3组通用的高光谱遥感影像数据对所提出算法的性能进行综合评价。结果表明相比于传统的动态集成算法,本文提出的联合空间信息的动态集成模型能显著提升分类精度,其中基于自适应窗口方式的VKSA算法明显优于基于固定窗口的VKS算法。

关键词：高光谱遥感动态集成自适应邻域协同表示影像分类

三维复杂地质结构模型的InterfaceGrid表达方法

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地学前缘 2024年第4期31卷 129-138页

作者：牛露佳石成岳王占刚周永章广东省地质过程与矿产资源探查重点实验室广东珠海519000 中山大学地球科学与工程学院广东珠海519000 中山大学地球环境与地球资源研究中心广东广州510275 中国矿业大学(北京)地球科学与测绘工程学院北京100083

三维地质结构模型是地质空间内地质构造和地质体对象边界的数字化表征模型。随着地质数据矢量栅格一体化集成和地质数据空间查询分析需求增多,构建统一表达地质结构的一体化空间数据模型成为三维地质信息科学领域需要解决的基础性问题... 详细信息

三维地质结构模型是地质空间内地质构造和地质体对象边界的数字化表征模型。随着地质数据矢量栅格一体化集成和地质数据空间查询分析需求增多,构建统一表达地质结构的一体化空间数据模型成为三维地质信息科学领域需要解决的基础性问题之一。针对规则网格、PillarGrid和SBRT模型等难以实现复杂地质结构的精细表达问题,本研究提出InterfaceGrid数据模型,充分考虑地质结构和属性的地下分布具有极强的非均匀性、不连续性和空间多尺度性,且表现出纵向分层特性和多属性场耦合的相关性。基于InterfaceGrid设计理论模型和数据结构,构建统一描述三维地质结构的InterfaceGrid数据模型,实现复杂地质结构的矢量栅格一体化表达。基于GeoAtom地原子理论构建InterfaceGrid的形式化表达框架,提出InterfaceGrid的构建流程,以及基于InterfaceGrid模型设计数据更新和空间查询算法。采用GPU光线投射和自适应采样策略实现地质网格的体可视化和在线浏览,结果显示,与SBRT模型相比较,InterfaceGrid能够更加真实地描述地质边界情况,提高了三维地质结构模型的准确性。在全球岩石圈三维网格化构建应用InterfaceGrid,验证了InterfaceGrid在大规模地质数据组织管理中的适用性,相比较PillarGrid数据量减少约1/3,更加适合基于大数据量的网络地学应用服务。

关键词：三维地质结构模型 InterfaceGrid 可视化断层建模空间查询

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珠江三角洲铊在水稻籽实-根系土间迁移及人体健康风险评价

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现代地质 2024年第2期38卷 509-519页

作者：温日阳侯青叶杨忠芳余涛王佳鑫中国地质大学(北京)地球科学与资源学院北京100083

铊(Tl)是一种典型的剧毒重金属元素,其环境行为及人体健康效应日益得到广泛关注,土壤Tl富集会对土壤环境、农作物生长及人体健康造成严重的危害性。珠江三角洲作为土壤重金属富集的典型区域,当前研究主要聚集于Cu、Cd、Pb和As等元素,而... 详细信息

铊(Tl)是一种典型的剧毒重金属元素,其环境行为及人体健康效应日益得到广泛关注,土壤Tl富集会对土壤环境、农作物生长及人体健康造成严重的危害性。珠江三角洲作为土壤重金属富集的典型区域,当前研究主要聚集于Cu、Cd、Pb和As等元素,而对土壤Tl的地球化学特征及其影响因素、生物富集能力及人体健康效应评价的研究较少。本文以珠江三角洲3种成土母质分布区的243套水稻籽实及其根系土样品为研究对象,揭示了水稻根系土Tl含量、生物富集特征及其影响因素,并采用美国环保署(US EPA)推荐的人体健康风险评价模型对研究区土壤Tl的人体非致癌健康风险进行评价。结果表明:水稻根系土Tl含量显著高于我国和广东省土壤Tl含量背景值,18.1%的水稻根系土Tl含量超过加拿大Tl环境质量标准值及瑞士农业土壤Tl标准值(1×10^(-6))。酸性岩浆岩与第四纪沉积物分布区水稻根系土Tl超标率明显高于陆源碎屑岩。水稻根系土Tl含量表现出与K_(2)O、Al_(2)O_(3)、Pb和Zn含量显著相关。综合分析认为珠江流域硫化物矿床风化剥蚀及开采活动是导致下游平原区土壤Tl等重金属元素富集的主要原因。全区20件水稻籽实Tl含量的平均值为0.35×10^(-3),均远低于德国食品安全规定的Tl可食用标准值,水稻籽实Tl生物富集系数主要与根系土Na_(2)O、Zn和Pb含量显著相关。每个样点的HQ值分级结果显示,研究区68%的儿童有中等健康风险,46%的成人有中等健康风险,儿童健康风险显著高于成人。

关键词：珠江三角洲水稻根系土铊成土母质人体健康风险

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星载BDS3-R极地观测时空性能仿真分析

武汉大学学报(信息科学版) 2024年

作者：宋敏峰何秀凤河海大学地球科学与工程学院

针对多种轨道类型的北斗卫星导航系统（Beidou Satellite Navigation System III，BDS3）反射信号进行极地观测具有独特性，本文对为期10天的极地北斗三代卫星导航系统反射（BDS3 Reflectometry， BDS3- R）仿真事件进行了分析，并提出... 详细信息

针对多种轨道类型的北斗卫星导航系统（Beidou Satellite Navigation System III，BDS3）反射信号进行极地观测具有独特性，本文对为期10天的极地北斗三代卫星导航系统反射（BDS3 Reflectometry， BDS3- R）仿真事件进行了分析，并提出了新的时空观测性能评估方法。从卫星轨道高度和倾角两方面，对BDS3-R技术在极地观测中的时空性能展开了深入研究。结果表明，在极地区域（纬度>66.34°）随着卫星轨道高度增加，重访时间增大、空间分辨率逐渐降低。当轨道高度为800km时，重访周期约为35小时，平均空间分辨率约为17.6公里。同时，发现高轨卫星GEO有利于极地区域掠射观测事件的产生。此外，随着轨道倾角接近90度，重访周期逐渐增大。当倾角小于80度或大于100度时，BDS3-R存在南北极中心区域监测盲区。因此推荐采用70～80度和80～90度倾角的双星组网方式进行极地观测。分析结果也表明极地观测趋于采用较大反射天线倾角，且指向方位对反射事件数量影响明显。研究结果对未来基于BDS3-R技术进行极地监测具有借鉴意义。

关键词：北斗卫星导航系统 BDS3-R 极地观测对地观测时空性能仿真

含氟流体助熔华南基底片麻岩的实验研究:对稀土成矿花岗岩成因的制约

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大地构造与成矿学 2024年第2期48卷 213-231页

作者：李嘉豪丁兴刘军锋于津海中国科学院广州地球化学研究所同位素地球化学国家重点实验室广东广州510640 长安大学地球科学与资源学院陕西西安710064 中国科学院深地科学卓越创新中心广东广州510640 南京大学地球科学与工程学院江苏南京210023

为了明确含氟流体对花岗岩源区岩浆过程中稀土元素地球化学行为的影响,本文采用华南代表性的高稀土片麻岩和低稀土片麻岩作为初始物质,与~4%的流体(纯水、1.5 mol/L HF、1.0 mol/L NaF)在0.8 GPa、1000℃的条件下开展了流体助熔的部分... 详细信息

为了明确含氟流体对花岗岩源区岩浆过程中稀土元素地球化学行为的影响,本文采用华南代表性的高稀土片麻岩和低稀土片麻岩作为初始物质,与~4%的流体(纯水、1.5 mol/L HF、1.0 mol/L NaF)在0.8 GPa、1000℃的条件下开展了流体助熔的部分熔融实验。实验结果表明,所有片麻岩的熔融程度达到40%以上,残余矿物组合主要为斜长石+石英+斜方辉石±单斜辉石+钛铁矿+磷灰石±黑云母。部分熔融产生的熔体的成分主要为花岗闪长质‒花岗质,总体具有高氟(0.11%~0.27%)、高水(0.38%~1.86%)和A2型花岗岩的特征;其中,高稀土片麻岩部分熔融形成的熔体为钾玄质和准铝质,而低稀土片麻岩熔融形成的熔体偏高钾钙碱性和强过铝质。在微量元素蛛网图上,两者均表现为富集K、Rb、Th、Ce、Sm、Y、Yb等元素,亏损Ba、Nb、Ta、Zr、Hf、Ti等元素;稀土元素配分曲线则表现为右倾、负Eu异常的特征。相对于原岩,含氟流体助熔会强化熔体中Si、K、Na、Rb、Sr、Ba、Th、U、LREE和F的富集,并增加熔体的La_(N)/Yb_(N)值。同时,实验也证实片麻岩部分熔融形成的熔体的稀土元素含量主要受原岩控制,高稀土片麻岩更易于熔出稀土元素初始富集的熔体;相对于原岩,各类流体助熔均会造成稀土元素在熔体中不同程度的富集,其中,含HF流体助熔最高可富集稀土46%~49%(近1.5倍富集)。我们因此认为在华南LREE型和HREE型成矿花岗岩形成过程中,含F流体发挥重要的作用。此外,本文也提出了一种新的A2型花岗岩形成机制,即含F流体助熔地壳基底岩石,这很好地解释了华南晚中生代大规模分布的与稀土、稀有金属及氟成矿相关的陆内A2型花岗岩的形成。

关键词：部分熔融流体助熔含氟流体稀土元素花岗岩片麻岩

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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 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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广西不同成土母质区土壤-作物重金属污染评价及管控建议

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环境科学 2024年第9期45卷 5517-5525页

作者：李兆谊赵晗李伟赵子宁中国-东盟地学合作中心(南宁) 南宁530022 桂林理工大学地球科学学院桂林541006

为了研究不同成土母质区土壤和作物重金属污染情况及影响因素,为耕地分类管控提供依据,以广西东南部兴业县为研究区,共采集土壤表层样品1326件,作物籽实-根系土样品46套,对比分析了4种成土母质土壤-作物系统中重金属的富集特征,研究了... 详细信息

为了研究不同成土母质区土壤和作物重金属污染情况及影响因素,为耕地分类管控提供依据,以广西东南部兴业县为研究区,共采集土壤表层样品1326件,作物籽实-根系土样品46套,对比分析了4种成土母质土壤-作物系统中重金属的富集特征,研究了水稻吸收Cd的影响因素,采用综合质量影响指数法对研究区的土壤和农作物开展污染评价,并根据评价结果提出耕地安全利用建议.结果表明,4种成土母质区中仅碳酸盐岩母质区土壤中各重金属元素均表现出明显富集状态,其中以Cd元素富集现象较突出.参照《食品安全国家标准食品中污染物限量》(GB 2762-2022),水稻籽实重金属Cd的超标率为35.7%,其余重金属均未超标.不同成土母质区水稻重金属Cd的生物富集系数大小依次为:第四系沉积物区>碳酸盐岩母质区>碎屑岩母质区>花岗岩母质区.水稻中Cd的富集受到土壤pH和CaO的影响,当土壤pH值在5.5~6.5范围时,水稻籽实Cd的含量和超标率大幅上升.土壤-作物重金属污染评价结果显示研究区整体重金属风险较高,清洁、轻微污染、轻度污染、中度污染和重度污染的占比分别为23.91%、10.87%、17.39%、17.39%和30.43%,轻度污染及以上均存在农产品超标.结合综合质量影响指数分布情况和不同成土母质污染特征,针对性地提出了分类管控建议,可为受污染耕地安全利用工作的开展提供思路.

关键词：成土母质土壤重金属生物有效性综合质量影响指数风险管控

基于三维激光扫描技术的岩体结构面智能识别方法

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激光与光电子学进展 2024年第14期61卷 128-137页

作者：王宇翔沈月千河海大学地球科学与工程学院江苏南京211100

岩体结构面是构成岩体结构并控制岩体稳定性的主要因素,利用三维激光扫描技术获取岩体点云数据,针对传统相似性度量对岩体点云相似性表达单一的问题,提出一种新的相似性度量方法,综合表示数据之间的空间位置差异和方向差异,降低了不同... 详细信息

岩体结构面是构成岩体结构并控制岩体稳定性的主要因素,利用三维激光扫描技术获取岩体点云数据,针对传统相似性度量对岩体点云相似性表达单一的问题,提出一种新的相似性度量方法,综合表示数据之间的空间位置差异和方向差异,降低了不同结构面上各点之间的相似性。将此相似性度量作为DBSCAN算法的聚类依据,通过动态的聚类参数对岩体点云进行聚类,得到单个结构面的点云,最后对聚类结果进行改正,实现了岩体结构面的智能识别。将该方法用于沉积岩露头点云,通过结构面产状信息比较算法识别结果与人工识别结果,结果表明:两种算法所得结果基本一致,产状的最大偏差在2°以内,满足工程应用需求,可为同类应用提供理论基础和应用参考。

关键词：激光雷达智能识别密度聚类相似性度量岩体结构面