MATLAB在“张量分析”课程教学中的应用

张量分析是一种重要的数学工具,它在相对论、电磁场论和连续介质力学等诸多学科都有着广泛的应用。掌握这种数学工具,已成为从事相关科学研究的必备基础。然而,张量分析中非欧几里得空间局部切标架的存在,增加了张量计算和分析的复杂性。学生在学习“张量分析”课程时面临着抽象概念和复杂公式的理解上的困难。本文提出利用MATLAB工具在绘图、脚本编程和符号推导等方面的强大功能,从旋度分析、坐标变换和定理辅助证明这三个方面,并结合MATLAB脚本代码,展示MATLAB工具辅助于该课程教学的重要作用。教师借助该工具开展课程教学,将帮助学生有效提高对张量分析知识的理解。学生掌握了该课程的基础知识后,便能进一步使用MATLAB的张量工具箱或Pytorch深度学习库进行张量运算操作。

2019年四川威远东两次M_(S)>5.0地震序列活动特征及震源区体波速度结构

自2015年以来,四川威远及邻区的地震活动强度显著增强,其中2019年9月8日和12月18日在威远东发生了M_(S)5.4和M_(S)5.2地震,刷新了威远地区有记录以来历史地震震级上限.本文利用2019年8月至2020年3月期间威远及邻区25个流动台和17个固定台记录到的5638次M_(L)≥1.2地震Pg和Sg波到时以及连续波形资料,采用双差层析成像方法获得了威远东这两次地震序列的重定位结果和震源区浅层地壳高分辨率三维体波速度结构.重定位结果显示震源区地震震源深度主要集中在3~4 km.基于两次M_(S)>5.0地震震后10天余震序列空间展布,本文推测两次地震的发震构造均为NNE走向且倾向SE(倾角40°左右)的盲冲断层.三维体波速度结构反演结果揭示:震源区V_(P)异常变化较V_(S)异常变化显著,V_(P)/V_(S)比背景值普遍低4%~10%.在深度小于5 km的浅层内,地震多分布在V_(P)低速异常和V_(S)弱高速异常以及二者的高低速异常过渡带内;在5~7 km深度范围,地震基本上都发生在V_(P)低速异常区.上述速度结构特征揭示震源区附近可能发育着富含气体的孔隙和裂缝且存在流体活动.此外,2019年11月7日以后的地震活动具有明显的流体扩散驱动地震迁移特征,沿两次地震发震断层走向和倾向的流体扩散系数分别为1.5 m~2·s^(-1)和0.1 m~2·s^(-1).两次地震的发生机理很可能是流体扩散引起的孔隙压力上升.

测绘类专业“地球科学概论”课程思政典型案例的发掘及应用

“地球科学概论”是测绘类专业的先导性课程,具备开展课程思政教学的有利条件。文中总结出“地球科学概论”课程的主要特点,进而分析测绘类专业“地球科学概论”课程思政的必要性与可行性。在此基础上,结合教学实践经验,从角色转换与职业教育、客观自然现象、课堂动手实验、课外学习空间及地球科学成就等五个维度对测绘类专业“地球科学概论”课程思政典型案例进行发掘,分析思政教学目标与融入的知识点,能够为相关专业、相关课程开展课程思政教学改革提供参考。

利用GPS数据反演柴北缘断裂带现今闭锁程度与滑动亏损

柴北缘断裂带是青藏高原东北缘的重要地质边界,几何形态复杂。目前少有针对区域整体断层现今闭锁程度与滑动亏损的研究。本文收集并融合得到了较为密集的区域GPS数据,建立了包括赛什腾-绿梁山断裂段、锡铁山-阿木尼克山-牦牛山断裂段、北鄂拉山断裂段、南鄂拉山断裂段及阿克塞-德令哈块体、柴达木块体、鄂拉山块体的几何模型,采用负位错模型反演研究了柴北缘断裂带的现今闭锁程度与滑动亏损。结果表明:赛什腾-绿梁山断裂段闭锁程度和滑动亏损从中部(15 km深度内平均闭锁系数约0.7)向两端逐渐减小;锡铁山-阿木尼克山-牦牛山断裂段闭锁程度和滑动亏损从西北向东南均逐渐增大,中部和东南端15 km深度内平均闭锁系数约0.99,平均滑动亏损约3.34 mm/a和3.80 mm/a;北鄂拉山断裂段最北端闭锁深度较浅,中部和南端闭锁深度较深(约19 km),中部滑动亏损较大;南鄂拉山断裂段两端闭锁深度达20 km(15 km深度内平均闭锁系数约0.9和0.99),中部闭锁深度较浅,北端滑动亏损较大。综合反演结果与历史地震分布分析,锡铁山-阿木尼克山-牦牛山断裂段中部和东南端、北鄂拉山断裂段中部、南鄂拉山断裂段北端地震危险性可能较高,须加以关注。

Sentinel-1影像约束下的东昆仑断裂带玛沁—玛曲段现今地壳变形特征

东昆仑断裂带是青藏高原北部一条活跃的大型左旋走滑活动断裂,其东段滑动速率呈自西向东递减的特征;东段的玛沁—玛曲段被认为是地震破裂空段,存在发生大震的可能.本文首先处理2014—2021年间覆盖东昆仑断裂带玛沁—玛曲段的Sentinel-1卫星升、降轨影像,获得该区域近7年的视线(Line-of-sight,LOS)向形变速率场;然后,联合GPS速度场解算该区域的三维形变速率场和应变率场;最后,对玛沁—玛曲段的应变率积累、滑动速率和形变模式进行分析.结果表明:(1)该区域地壳变形表现为整体向东运动的特征,LOS向和东西向形变速率在玛沁—玛曲段南北两侧存在明显的梯度,且沿断裂带自西向东逐渐减小;(2)玛沁—玛曲段上的阿尼玛卿山和西贡周断层交汇区附近具有显著的应变率积累,同时这两处距上次地震的离逝时间已非常接近其地震复发间隔,表明这两个区域具有较高的地震危险性;(3)玛沁—玛曲段的滑动速率自阿尼玛卿山向东分别为6.0±0.2 mm·a^(-1)、5.6±0.2 mm·a^(-1)、3.9±0.2 mm·a^(-1)和3.5±0.2 mm·a^(-1),意味着东昆仑断裂带东段的滑动速率在距离断裂带最东端至少300 km处的阿尼玛卿山附近就已经开始缓慢递减;(4)玛沁—玛曲段附近的次级块体表现出顺时针旋转的刚性运动特征,符合书斜构造模型,即青藏高原东北部的侧向挤出产生的区域变形由东昆仑断裂带和周缘次级断裂的左旋走滑及其断裂带最东端的地壳缩短共同吸收调节.

华北地区GPS地壳应变能密度变化率场及其构造运动分析

利用GAMIT软件将华北地区GPS地壳形变监测网 1 995、1 996及 1 999年 3期观测数据同全球IGS跟踪站资料进行了统一处理 ,并采用基线向量单天解及其全协方差矩阵和武汉大学PowerAdjVer3 .0软件在ITRF97框架下进行了GPS网整体平差 ,得出了相对于欧亚板块的水平运动速度场 ;进一步利用GPS速度场计算华北地区GPS地壳应变率场及应变能密度变化率场 .GPS结果表明 :华北地区现以 (3— 1 2mm/a)± 3 .4mm/a速度相对于稳定的欧亚板块向东或东南方向运动 ;唐山—河间—磁县是一个压缩活动边界 ,大同—太原则是一拉张活动边界 ,呈略带右旋的拉张运动 ;北京—天津—渤海湾地区 ,以及邢台地区是高剪应变率地区 ;张家口—北京—天津—渤海湾地区 ,以及济南地区是高应变能密度变化率地区 ,地壳积累能量高 ,且渤海湾地区处于面膨胀变化率正、负值过渡带 ,那里可能存在与地震危险性有关的应变能积累背景 .

测绘工程专业毕业设计教学改革研究

针对社会对测绘工程专业优秀人才知识继承性、探索性和创造性的培养要求,按照培养测绘工程专业"复合型"人才的教学模式,探讨测绘工程专业本科生的毕业设计教学改革举措:毕业设计与科研相结合;毕业设计与生产相结合;毕业设计与个人择业、社会需求相结合等模式。毕业设计教学改革的举措需要我们转变教学模式,建立高素质人才培养体系。

利用GPS资料反演汶川Mw 7.9级地震滑动分布

2008年5月12日,青藏高原东缘龙门山断裂带发生Mw7.9级汶川地震,该地震使得北川—映秀断裂、灌县—江油断裂带发生了同震破裂。本文主要利用"中国地壳运动观测网络"项目组提供的GPS同震位移资料,采用基于敏感度迭代拟合法(SBIF)及分段发震断层模型,分别应用均匀半空间和分层地壳结构两种方法反演分析该次地震的精细同震滑动分布。结果表明:①SBIF反演方法应用于相对较小的GPS数据集仍然可以获得理想的同震滑动分布;②采用考虑分层地壳结构模型的反演结果整体上要优于均匀半空间模型的结果;③同震滑动主要发生在10～19km深度以上,且存在五个滑动峰值区域及北川断裂南西端存在明显的深部滑动区,与震后野外考察结果及余震分布相吻合,同时能够较好地解释GPS观测数据;④青川断裂存在明显的右旋走滑分量,其平均滑动量为1.99m,北川断裂主要发生逆冲滑动,平均滑动量为3.35m,灌县断裂的平均滑动量为0.65m;⑤反演得到的地震矩为8.74×1020Nm(Mw7.90),与地震学结果吻合。

用大地测量资料反演青藏高原构造应力场的初步尝试

本文讨论了大地测量反演构造应力场的理论与方法。结合青藏高原地质、地球物理资料，利用有限单元法，初步建立了青藏高原构造应力场三维线弹性数值分析模型。用地表水准和ＧＰＳ资料提供的位移值作为地表边界约束条件，反演计算了青藏高原应变场和应力场。数值结果表明，青藏高原构造应力场以南北向挤压为主，东西向拉张为辅。

GPS与INSAR数据融合研究展望

分析了GPS与INSAR数据融合的必要性与可行性 ,讨论了GPS与INSAR数据融合存在的主要问题 ,进一步探讨了利用GPS数据改善INSAR相位解缠算法 ,利用GPS与INSAR数据融合建立水汽模型和大气层延迟误差改正模型 ,以及GPS高时间分辨率和高平面位置精度与INSAR高空间分辨率和高高程变形精度有效统一的问题。

华北地区活动地块运动时空变化特征

利用华北地区 1992年、1995年、1996年和 1999年 4期GPS资料研究分析了华北地区活动地块运动的时空变化特征。基于刚性块体和GPS稳定点组概念 ,分别用 1992年、1995年、1996年所得到的GPS速度场和 1996年与 1999年所得到的GPS速度场求出了华北地区活动地块的欧拉运动参数 ,反演计算各GPS观测点的背景运动速度 ,分析了华北地区活动地块边界带的运动及块体内部变形的规律。采用双三次贝塞尔样条函数模型拟合华北地区应变率场 。

InSAR相位解缠算法比较及误差分析

介绍和比较了残差缺口法、最小二乘法和统计耗费网络流算法 ,并研究了解缠相位误差对DEM和地壳变形的影响。通过理论分析和实际计算发现 ,无论计算效率还是解缠精度 ,残差缺口法都优于最小二乘法。统计耗费网络流算法在残差缺口算法基础上又有创新 。

基于GNSS/InSAR/GIS的活动断层地震危险性评估系统

从GNSS、InSAR、重力、水准等多种大地测量资料联合确定活动断层地壳形变、应变和应力,以及与GIS相结合的角度出发,讨论基于库仑破裂准则的活动断层地震危险性评估方法,系统阐述活动断层地震危险性评估系统的设计。该系统主要利用各种大地测量数据联合确定活动断层区域的位移场,反演计算应变场、应力场、活动断层运动参数以及库仑应力;通过确定活动断层的临界应力值,建立地震危险性评估模型,评估可能发生地震的位置、最大震级、复发时间及其对应的概率;最后借助GIS实现断层区域的地质和构造环境、三维形变数据、应变场、应力场和地震危险性综合评价图的管理与可视化。最后针对所建系统的具体应用,讨论汶川地震激发的同震静态库仑应力、应力扰动的持续时间和龙门山地区的地震活动率。

确定卫星与接收机信号延迟偏差的新方法及其应用(英文)

单频ＧＰＳ接收机用户通常需要进行电离层延迟改正，电离层延迟改正量通常来源于电离层延迟改正模型或双频ＧＰＳ基准站信息，后者即是利用双频ＧＰＳ观测值估计电子含量总数，求解电离层延迟改正量。利用双频ＧＰＳ观测值估计电子含量总数，一个关键问题是去掉卫星与接收机信号延迟偏差。本文提出了一种新方法，采用梯度模型拟合区域电离层电子含量。这种方法应用于香港地区ＧＰＳ差分台站，利用１１天ＧＰＳ连续观测结果估算了交椅洲和粉岭两个ＧＰＳ差分台站的卫星与接收机信号延迟偏差，其结果分别为４．３４ＴＥＣＵ（１．５２ｎｓ）±０．４４ＴＥＣＵ（０．１５ｎｓ）和３７．３２ＴＥＣＵ（１３．０８ｎｓ）±０．４７ＴＥＣＵ（０．１６ｎｓ）。ＧＰＳ卫星信号延迟偏差在－５．３４ＴＥＣＵ（－１．８７ｎｓ）至９．３６ＴＥＣＵ（３．２８ｎｓ）范围之内，其标准差为１．７４ＴＥＣＵ（０．６１ｎｓ），本文方法估算的卫星信号延迟偏差与ＪＰＬ，ＵＮＳＷ及ＩＡＧ等组织求出的卫星信号延迟偏差值符合度大约为１．０ｎｓ水平。通常认为ＧＰＳ卫星所发射的双频信号是严格同步的，但实际上双频信号在发射时间上存在差异，这种差异称卫星Ｌ１／Ｌ２信号延迟偏差，或者称卫星延迟偏差。同样，对Ｇ?

测绘工程本科专业创新人才培养方案解析

以武汉大学2013版测绘工程本科培养方案为例,探讨信息化测绘发展阶段测绘工程本科人才培养方案的构建原则,创新型、复合型课程体系的设置方法,分析测绘工程专业(卓越工程师教育培养计划)的培养特色。新版培养方案为培养"高品质、国际化、创新型"高级测绘工程专业人才奠定了坚实基础。

天文大地网与GPS2000网联合平差的地壳形变改正研究

按照中国大陆地质构造情况 ,将中国大陆划分成不规则的曲线网格 ,利用高精度GPS网平差得到的GPS速度、地震矩张量和活断层滑动速率 ,采用双三次样条函数拟合的方法 ,求出了中国大陆现今地壳运动速度场和变形场 ;利用中国大陆现今地壳运动速度场和变形场模型 ,研究分析了天文大地网与GPS2 0 0 0网联合平差中是否需要对天文大地网地面观测值进行形变改正问题。研究结果表明 ,天文大地网观测点坐标需要改正 ,但不需要在联合平差中对天文大地网地面观测数据 (边长、方位角 )进行改正 ,可以省去天文大地网约

基于InSAR数据的西藏玛尼Ms7.9级地震的地壳不均匀性研究

基于InSAR观测结果,考虑到发震区域南、北两盘地壳介质的横向不均匀性,结合更为真实的地表断层位置,采用三维半解析粘弹性模型和遗传算法,反演了发震断层滑动分布及南北两盘的地壳介质参数(泊松比)。反演结果显示,考虑介质横向不均匀性的模型能较好地拟合地表形变场;南北盘的横向介质差异性也可认为是玛尼地震同震形变的非对称性的影响因素之一。

大地测量反演线弹性构造应力场

本文基于地表大地测量位移观测值，提出用大地测量监测资料反演戏弹性构造应力场方法。讨论了大地测量监测点分布方式、观测随机误差以及岩体介质参数对边界力系数反演值的影响，为实际应用大地测量资料反演线弹性构造应力场提供了参考依据。

饱和软粘土在不排水循环荷载作用下孔隙水压力模型的建立

通过应力控制式循环三轴试验,研究了饱和软粘土在不排水循环荷载作用下的性状。在考虑影响循环 特性因素的基础上,建立了一种适合上海地区饱和软粘土孔隙水压力的增长模型。

活动地块运动和应变模型辨识

推导了块体运动和应变的各种模型 ,讨论了各种模型的适用条件。利用模拟数据反演计算了块体运动和应变参数。基于模型的无偏性、有效性等概念 ,对块体的刚性旋转运动模型、旋转应变模型进行了辨识 ,结果表明 :同时考虑块体刚性旋转运动和应变的模型比单独考虑刚性旋转的模型更符合实际 ,模型的适用范围更广。结合中国地壳运动观测网络及华北地区网实际观测所得的GPS速度场 ,对华北地区块体运动和应变模型进行了辨识。