小波分析的应用现状及展望

小波分析具有多分辨分析的特点,在时频两域都具有表征信号局部特征的能力,是一种窗口大小固定不变,但其形状可以改变的时频局部化分析方法。本文从介绍小波分析的发展简史开始,简述小波分析的基本原理,分析和总结小波分析在地球物理勘探、信号和图像处理中的最新应用成果。讨论小波分析目前应用中存在的主要问题,并展望小波分析一些有前景的应用领域。

无线电波透视法及其应用

无线电波透视法是利用无线电波在钻孔中的发射和接收来确定地下介质特性和地质构造的一种物探方法。当电磁波在地下有耗介质中传播时,遇到岩性不同的分界面就会产生不同的电磁波反射、折射、透射和频散、吸收等,通过研究接收到的电磁波的性质达到探测地下目标物的目的。本文简述了该方法的理论,描述了方法的分类,概述了目前使用的发射天线、接收天线和常用的仪器,总结了野外工作方法和解释方法,最后给出了应用实例说明其应用效果。

探地雷达在公路质量无损检测中的应用研究

探地雷达是利用高频电磁波在地下介质中传播规律进行勘查和检测的一项现代高新技术 ,广泛地应用于灾害地质调查、公路工程质量的无损检测等浅层及超浅层工程地质勘查中。本文以探地雷达在公路工程质量无损检测中的应用为基础 ,简述其在该领域应用的方法原理 ,讨论了公路结构模型与探地雷达反射信号间的关系 ,最后给出应用实例 ,以说明该方法的应用效果。

大定源回线全区视电阻率平移算法与核函数算法的对比

为了更快、更准确地进行瞬变电磁一维正、反演,研究了中心回线装置计算全区视电阻率的平移算法和核函数算法。研究表明,均匀半空间大定源回线的瞬变响应曲线具有平移伸缩特性和核函数特点,可以运用平移算法和核函数算法计算。推导出全区视电阻率的计算公式,通过三层K型、4层KH型地电模型理论计算,对比分析了平移算法和核函数算法的运算速度和误差,结果表明:平移算法的运算速度为0.140 6 s,均方根误差为1.824×10–2,核函数算法的运算速度为3.241 8 s,均方根误差为0.728×10–2,两种方法均能计算大定源回线的全区视电阻率,各有优缺点。

基于射线的虚拟手动态碰撞检测算法

针对没有力反馈的数据手套,结合刚体和软体模拟人手,利用射线特性对虚拟手抓取操作过程进行分析,提出了基于射线的虚拟手动态碰撞检测算法。首先将射线碰撞应用于数据手套碰撞检测上。文中描述了该算法,并给出了算法的流程图,针对单个手指和物体接触过程,将该动态碰撞检测算法和传统的静态碰撞检测算法进行比较,结果证实:该动态碰撞检测算法能够提供具有真实感的虚拟手交互模拟视觉信息反馈,有效避免了虚拟手和物体间的穿透,在总体性能上优于传统静态碰撞检测算法。该动态碰撞检测算法可以推广到其他的系统仿真应用。

瞬变电磁法影响感应电压的因素

采用折线逼近法对瞬变电磁法层状介质正演计算中频谱法计算方法进行了改进,利用贝塞尔函数的大宗量渐进特性,将积分区间[0,∞]划为[0,λ0]和[λ0,∞]进行分别计算,克服了常规频谱法计算中贝塞尔函数无穷积分计算复杂度较高的缺陷.结果表明,改进后的计算方法简单,计算效率得到显著提高.同时,本文还深入研究了采用这种方法对影响感应电压的因素及各种不同的地电模型的影响.研究结果表明,感应电压随着发射磁矩的增加而增加,感应电压随着线圈置于地面之上的高度的增加而减小;瞬变电磁对低阻的反映明显好于高阻.这些理论模拟结果对瞬变电磁测量系统的合理选择与施工设计提供了可靠的理论依据.

基于直流分量和低频分量的DCT域数字水印嵌入算法

提出了两种数字水印嵌入算法.一是对原始图像作整体DCT变换后在低频分量上嵌入水印,水印是一符合标准正态分布的随机序列;二是利用人类视觉掩蔽特性,对原始图像作分块DCT变换后选取直流分量嵌入水印,水印是一个在视觉上具有直观意义的数字图像,并采用图像置乱的方法增强水印的安全性.实验结果表明提出的两种水印算法均具有较好的不可见性,且能够成功地抵抗JPEG有损压缩、缩放、中值滤波、加噪、剪切等常见的图像处理操作,具有较强的鲁棒性.

瞬变电磁信号消噪方法研究

由于深部地质目标的瞬变电磁响应被淹没在噪声之中,使得实测数据的晚期信号较弱且振荡剧烈,因此研究TEM信号消噪方法有着重要意义。通过研究瞬变电磁场的特点,用常规三点指数逼近非线性平滑去噪方法、ICA降噪方法和多尺度小波分析方法分别对理论模拟曲线和实测数据进行消噪处理。通过对比分析,结果表明针对理论模拟曲线,采用Sym6小波、硬阈值函数、5层分解的小波降噪方法能取得满意的去噪效果,SNR可提高3～9dB;针对实测数据,小波分析的方法也能有效地分离有用信号和噪声,使晚期数据平滑很多。

大定源回线全区视电阻率平移算法的应用

为了更快速的计算大定源回线全区视电阻率,深入分析了均匀半空间中大定源回线装置瞬变电磁场的解析表达式,分析结果表明:瞬变响应曲线随电导率、测试点坐标和观测时间具有平移伸缩特性.运用平移算法计算大定源回线的全区视电阻率,本文通过数学公式推导出大定源回线全区视电阻率的计算公式,并通过模型和理论计算,证明该方法有效可行.

嵌入式小波零树压缩算法的基本原理

数据(图像)压缩是数据存储和传输的重要手段之一。在简述数据压缩方法分类和几种常用压缩方法的基础上,重点讨论嵌入式小波零树图像压缩算法的特点、方法步骤和基本原理,并用实例介绍该方法的数据压缩效果。总结了小波分析在地球物理勘探中的应用状况,展望了小波分析的应用前景和未来的潜在应用领域。

国内外CO_2运移监测技术和方法研究新进展

CO2的捕获与地质埋存是解决碳排放、减少大气污染和全球气候变化的有效途径之一。近年来,许多国家包括中国都相继在这方面进行了大量的研究和试验。文中介绍了国内外CO2埋存的技术现状和开展研究项目的概况,尤其是我国在这一领域开展的工作。重点总结分析了CO2的捕获与地质埋存的意义、方法和技术,对于CO2注入后的运移监测手段和原理进行了较为详细的阐述。详细分析和讨论了CO2注入煤层后,对煤层及其围岩产生的压力、孔隙、电阻率变化以及与原有孔隙中液体产生的各种相互作用,指出了煤层注入CO2后可采用的运移监测方法。

综合物探方法解决复杂地质问题的一个成功实例

三维地震勘探在解决诸如小断层、小构造、煤矿采区陷落柱等方面的应用日益广泛。然而,由于地质条件的复杂性以及各种物探方法的特点不同,有时三维地震勘探方法需要与其它物探方法相结合才能更好地发挥其作用。本文通过一个成功的实例,介绍了利用三维地震和磁法勘探相结合,探测煤矿区小断层、古河床,圈定岩浆岩侵入体范围及边界的方法、特点和经验。

小波变换分解层次对图像压缩效果的影响

小波分析(wavelet analysis)是近10年迅速发展起来的新兴学科,具有深刻的理论意义和广泛的应用范围。简述了小波分析的基本原理,重点地分析了采用嵌入式小波零树编码时,小波变换分解层次对SST(空间太阳望远镜)图像仿真压缩效果的影响。结果表明,随着压缩倍数的增加,所需小波变换的分解层次亦应增加;但当小波变换的分解层次增加到某一值时,信噪比和峰值信噪比将基本保持不变。压缩倍数和小波变换的分解层次之间存在一个较佳匹配问题,对此进行了较为详细的讨论。

中间层电阻率渐变的频测视电阻率公式

从麦克斯韦方程组出发，推导出了垂直磁场Ｈｚ表达的视电阻率公式，利用线性数字滤波法编写了计算程序．作出了一些视电阻率曲线，对部分视电阻率曲线进行了讨论，并得到了一些有意义的结果。

IDL及其在煤田地震数据可视化中的应用

IDL (InteractiveDataLanguage)交互式数据语言是进行二维及多维煤田地震数据可视化显示、分析及应用开发的理想工具。随着计算机软硬件水平的不断提高 ,地震数据处理与解释工作中的可视化技术也更易于实现 ,作用也日益重要。文中介绍了IDL语言的特点 ,利用IDL实现了地震数据三维可视化 ,给出了应用实例 。

电阻率随深度变化的电偶源频测视电阻率曲线

本文给出了当第二层电阻率随深度变化时，二层及三层大地垂直磁场Ｈｚ表达的视电阻率公式。对第二层电阻率随深度呈线性变化和指数变化的情况，利用线性数字滤波法编写了ＦＯＲＴＡＮ－７７计算程序。计算了一些视电阻率曲线，对部分视电阻率曲线进行了讨论，得到了一些有意义的结果。

基于改进萤火虫算法的矿井水害避灾路径规划

矿井水害是煤矿生产中的一种突发性灾害。为了有效地预防矿井突水事故,降低突水事故中的人员伤亡和财产损失,提出了一种基于改进萤火虫算法的矿井水害避灾路径规划。本文针对标准萤火虫算法收敛效果不佳、易陷入局部最优并结合突水环境中路径规划的特点,通过改变和设计萤火虫算法的初始化方式、萤火虫之间的距离、最大亮度、相对亮度等要素,引入考虑逃生巷道干扰因素的当量长度,并调整搜索策略,实现了对避灾路径规划的最优设计。本文结合王家岭煤矿实例将改进的萤火虫算法与A*算法进行比较,仿真结果表明:改进后的萤火虫算法具有较好的收敛性和稳定性,路径更优,具有大范围搜索优化的能力,在发生矿井突水时可有效帮助巷道受困人员脱离危险。

移动地图增强现实系统设计与实现

以增强现实地图为研究对象,将移动增强现实技术应用于城市平面地图增强表达。在关键技术问题描述基础上对移动地图增强现实系统总体结构和4大功能模块进行了设计,着重建立移动地图增强现实系统,实现标志物检测识别、三维注册、虚实融合等功能。详细介绍了系统实现与核心算法流程等开发问题,并对系统实验结果进行展示并分析。经实验验证,移动地图增强现实系统实现了预定目标,且具有一定普适性。

基于IPSO-SVR模型的煤层底板突水量预测

为准确预测煤层底板突水量,提出了一种基于IPSO-SVR(改进的粒子群算法以优化支持向量回归机算法)的煤层底板突水量的预测模型。针对矿井底板突水这种非线性、小样本问题,通过改变粒子群算法的惯性权重因子定义以及引入混沌映射思想的方式,避免算法陷入局部最优值,强化全局搜索。结合王家岭等煤矿突水实例,将水压、含水层、隔水层厚度、底板破坏深度以及断层落差作为影响煤层底板突水量的特征因素,将该预测模型算法与PSO-SVR预测模型算法进行比较。仿真结果表明:该预测模型算法的预测值更接近实际值,具有一定实际应用价值。

瞬变电磁信号降噪算法

研究地下异常体的有用信息,由于需要野外采集,所接收的瞬变电磁信号会叠加各种电磁干扰和噪声,而传统的降噪方法不能较好地对瞬变电磁接收的二次场衰减信号降噪,严重影响了利用信号对地下异常体特征的数据成图和地质状况解释。针对上述问题,提出了改进的基于独立成分分析的瞬变电磁接收信号降噪处理算法。由接收的瞬变电磁信号构成多维观测向量,利用独立成分分析方法从观测向量中分离出信号空间基向量,然后采用峰度判别准则对信号空间和噪声空间进行分离,保留二次场信号基向量,用二次场信号基向量张成信号子空间,实现降低噪声的目的。降噪后的瞬变电磁信号可以更好地反演出地下相关信息。通过对实测数据的验证,结果表明提出的算法应用于瞬变电磁法信号降噪是可行的,能有效地降低噪声并分离出二次场信号的有用信息,对提高瞬变电磁数据成图和地质状况解释质量具有较好的作用。