A new spatial coherence model and analytical coeffi cients for multi-support response spectrum combination

In this paper, a new spatial coherence model of seismic ground motions is proposed by a fitting procedure. The analytical expressions of modal combination （correlation） coefficients of structural response are developed for multi-support seismic excitations. The coefficients from both the numerical integration and analytical solutions are compared to verify the accuracy of the solutions. It is shown that the analytical expressions of numerical modal combination coefficients are of high accuracy. The results of random responses of an example bridge show that the analytical modal combination coefficients developed in this paper are accurate enough to meet the requirements needed in practice. In addition, the computational efficiency of the analytical solutions of the modal combination coefficients is demonstrated by the response computation of the example bridge. It is found that the time required for the structural response analysis by using the analytical modal combination coefficients is less than 1/20 of that using numerical integral methods.

基于作物水分亏缺指数的广西崇左市甘蔗干旱特征分析

本研究利用气象资料、土壤类型资料和甘蔗发育期数据改进了基于作物水分亏缺指数(CWDI)的甘蔗干旱指标,揭示崇左市甘蔗全生育期内不同等级干旱时空变化规律。研究结果表明:(1)崇左蔗区甘蔗苗期和分蘖期的年际干旱发生频率较低,而茎伸长期和工艺成熟期的年际干旱发生频率较高,其中工艺成熟期内重旱和特旱年际发生频率明显跃增,这与南海夏季风爆发和缓慢撤退导致雨季变化密切相关;各生育期内甘蔗干旱又以6 a以下的强短周期震荡为主。(2)不同生育期内干旱发生频率不同,在苗期和分蘖期,崇左市各地均不出现重旱、特旱等级干旱情况,而茎伸长期各地干旱发生频率普遍跃升,但仍以轻旱和中旱为主;工艺成熟期各地干旱发生频率有所下降,但各地开始有出现特旱的机率。(3)在甘蔗不同生育期内发生干旱频率较大的地区主要位于受特殊地形影响的左江河谷一带。

基于引力模型的城市空间互相关和功率谱分析——引力模型的理论证明、函数推广及应用实例

空间相互作用是先于城市体系而存在的重要概念 ,引力模型是描述空间相互作用的基本函数之一 ,但引力模型的理论基础不明确而且实际应用有局限。本文首先从城市地理系统的广义分形假设出发 ,推导出引力模型的幂函数形式 ,使其从一个经验模型上升为理论模型 ;进而引入时变函数和时滞参数将引力模型推广为更为一般和更加实用的形式 ,为发展城市引力过程的空间互相关分析和功率谱分析方法奠定了理论基础。借助 194 9～ 1998年 5 0年的人口演化数据 ,以北京 -天津的空间相互作用为实例 ,对基于城市引力关系的空间作用进行了相关分析和波谱分析 ,从而提供了城市网络空间相互作用广义引力分析的典型范例。

1600—2000年地球主磁场的全球变化

根据汤普森 (Thompson)地磁场模型和第 8代IGRF模型 ,计算了 16 0 0— 2 0 0 0年期间的偶极子磁场、非偶极子磁场、西向漂移和地磁功率谱等反映主磁场变化的主要参数 ,分析了各个参数的长期变化特征。主要结果是 :4 0 0年来地磁场的偶极子磁矩持续减小 ,180 0年以来磁心的位置快速离开地心向太平洋方向移动了 2 91km ;西向漂移有大约 30年左右的周期 ;非偶极子磁场异常中 ,南大西洋正磁异常、非洲负磁异常和大洋洲负磁异常是 16 0 0年以来一直存在的 3个大型磁异常 ,东亚正磁异常和北美正磁异常是 170 0年后逐渐形成的 。

基于小波空域相关的船舶轴频电场检测方法

为了提高对船舶水下轴频电场的远程探测能力,在充分分析实验室轴频电场信号的基础上,提出了一种基于小波空域相关的船舶轴频电场检测方法.首先使用小波空域相关对噪声和信号进行分离,并给出一种针对轴频电场的噪声阈值估计方法;然后,提取信号特征频率范围内的能量作为特征值,对信号进行滑动功率谱检测.对比分析结果表明,该算法在低信噪比情况下具有更高的稳定性和更好的检测效果.

多输入多输出信道空域相关性评估简化模型

针对任意散射环境的多输入多输出(MIMO)信道,提出一种基于角度域脉冲采样的空域相关性评估简化模型,推导常见采样脉冲空域相关系数的近似简化解析式,并详细分析简化模型中采样脉冲数目和加权系数的选取依据,大大降低MI-MO衰落信号空域相关性分析的复杂度。仿真结果表明:当到达波角度扩展为5到20度且采样脉冲数目大于36时,本文简化模型的绝对误差均值小于0.005,但运算量远小于其它模型,可满足实际信道建模、天线阵列设计、系统容量及误比特率计算等精度需求。

三维空间相关风场的计算机模拟及Matlab程序实现

利用线性自回归过滤器的模拟技术对考虑时间和空间相关的风场进行了计算机模拟,介绍了风荷载基本参数的取值方法.基于Matlab软件编制了相应的风速记录模拟程序,对程序的编制过程和一些关键问题进行了说明.通过与目标功率谱密度和相关函数的对比,表明本文所编制的程序是可靠的.

空间负荷预测中确定元胞负荷最大值的概率谱方法

针对元胞负荷中异常数据会给空间负荷预测带来不利影响的问题,提出一种用于确定元胞负荷最大值的概率谱方法。该方法从城市电网规划需求的角度入手,结合城市电网的实际运行方式,对元胞负荷中出现的异常数据进行了分类,阐明了各类异常数据对空间负荷预测产生影响的作用方式,揭示了元胞之间负荷转移、元胞负荷非平稳增长、元胞负荷数据奇异与规划所需数据之间的内在联系,通过计算元胞负荷的概率谱曲线来描述和刻画不同类型异常数据的各自特点,在采用高斯拟合技术处理过的元胞负荷概率谱曲线上对元胞负荷最大值进行限定和约束。实例分析表明,使用概率谱方法确定的元胞负荷最大值进行空间负荷预测,提高了预测精度。

近50年甘肃日照时数时空变化特征及突变分析

利用甘肃省26个气象站1961—2010年逐月日照时数资料,采用线性趋势分析、异常年份分析、Mann-Kendall和功率谱等方法,分析了日照时数的时空变化及突变特征.结果表明:50年来,甘肃年日照时数表现为缓慢的下降趋势,气候倾向率为-0.29 h·(10 a)-1,1997年以来显著减少;夏、冬季日照时数呈下降趋势,春、秋季则呈增加趋势;年日照时数异常偏少年份主要出现在20世纪80年代,而异常偏多的年份多发生在20世纪90年代至今;甘肃年日照时数空间差异明显,分布趋势基本上呈由东南向西北逐渐增多形势.Mann-Kendall和Yamamoto突变检验表明,四季日照时数未发生显著突变.周期分析表明,甘肃年日照时数存在2 a的振荡周期,通过了90%置信度检验.

矩形空间滤波器的SFV空间滤波特性

从数学角度对矩形空间滤波器的窄带通空间滤波特性进行了研究。以空间滤波测速法(SFV)为基础,对矩形空间滤波器的滤波特性、滤波器的关键参数选择进行了研究,介绍了空间滤波测速的原理和特性,并从数学角度对图像光强分布的空间滤波效应进行了介绍;通过研究矩形空间滤波器的功率谱密度函数,对影响空间滤波特性的影响因素进行了讨论,包括窗口区域的尺寸和形状以及狭缝个数等。分析结果对于优化空间滤波器的参数设计从而提高测速精度来说具有较强的理论指导意义。

极化域—空域联合谱分辨力研究

借助于MUSIC零谱的统计特性研究了极化域—空域联合谱的分辨问题。提出了极化域—空域模糊区和阵列信号模糊函数的概念,得出联合谱分辨力与信噪比、采样点数、信号到达角和极化角等因素之间的关系。当信号到达角不同时,极化状态的差别可以改善谱分辨力;通过Monte Carlo仿真得出分辨概率,仿真结果验证了理论分析的正确性。

工程结构抗震分析的实用地震动功率谱模型

结合我国现行抗震规范的场地划分,提出了一种将非平稳随机地震动等效为平稳随机过程的地震动功率谱模型,导出了谱强度与最大地面运动加速度均值、地震烈度和地震水准的关系,并考虑了部分相干效应、行波效应等空间相关特性的影响。结合工程实例,对比反应谱法验证了自功率谱模型的准确性。该模型可用于空间结构的单一激励或多点激励的随机地震反应分析,具有较高的实用价值。

基于阵列信号处理的变压器内局部放电源多目标定位方法

提出了一种运用阵列信号处理技术实现变压器内多个放电源同时定位的新方法,该方法在变压器内壁安装两个超声波传感器阵列,通过传感器阵列接收目标空间辐射的超声波信号,应用阵列信号处理技术中的空间谱估计理论分析阵列传感器所接收信号的特征信息(信号源数、传播方向),并完成放电源数的估计、放电源方向的估计和放电源距离的计算,进而实现局部放电的多目标定位。仿真结果表明,该方法具有良好的分辨力和估计精度,能有效估计出变压器内多个放电点的空间位置。

1960—2008年南方地区冰冻时空分布特征

利用1960—2008年南方地区240个站点结冰日值和气温观测资料,采用回归分析、累计距平、离散功率谱、相关分析等方法,结合GIS的空间分析功能,分析该地区冰冻的时空分布特征.结果表明:从时间变化特征看,1960—2008年南方地区年平均冰冻日数呈现明显减少趋势(其中1960—1986年缓慢增加,1987—2008年则迅速减少),冰冻主要集中在1、12、2月这3个月,周期以中长周期为主,主要的潜在周期有49.0、24.5、16.3和4.1a;从空间分布特征看,冰冻频率和冰冻强度均呈现出显著的纬度地带性和垂直地带性特征,整体趋势为由北向南逐渐下降,东西方向上两边高、中间低.

远海海面大气光学湍流实验测量

将光纤湍流测量系统搭载于我国的"远望号"航天测量船,首次实现了远海海面大气光学湍流的空间多点同步测量,初步获得了远海海面大气光学湍流的基本特征和定量数据.测量共进行了37天,测量数据处理包括大气光学湍流强度的统计分析、采用Greenwood湍流空间相关函数模型对实测的光学湍流空间相关函数进行非线性拟合从而获得湍流的空间外尺度,以及采用分段拟合算法获取光学湍流的功率谱标度指数.结果表明:海面大气光学湍流强度中等偏弱,且无明显规律性的日变化趋势;空间外尺度较小,约为0.2—0.3 m;湍流谱标度指数符合-5/3次方的概率均为25%左右,低于相应的近地面概率.

基于小波功率谱和Anusplin的江苏省近58年来降水时空变化分析

定量分析区域降水时空变化,对于区域水资源管理有积极意义。利用江苏省1960~2017年69个站点降水观测资料,基于线性回归法、小波分析与Anusplin插值法,研究了江苏省降水量变化趋势、周期性与空间分布特征。结果表明,近58年来江苏省南北各地降水量变化速率为苏北(-9.97 mm/10a)<苏中(6.34 mm/10a)<苏南(26.11 mm/10a),其中苏南地区降水变化达到显著水平;该地降水变化存在4、13、15年的主周期。Anusplin插值分析表明,江苏省降水量为618~1360 mm,呈现自南向北减少的分布规律。江苏省中南部降水以增加趋势为主,其趋势中心位于苏南;北部以减少趋势为主,其趋势中心位于徐州南部和连云港。研究成果可为江苏省农业气候资源管理、气象减灾提供参考。

基于虚实分离法分解功率谱矩阵的空间相关地震动合成方法

本文首次采用虚实分离法来进行功率谱矩阵的分解,并将该分解法生成的地震动相关特性与传统的cholesky分解法进行对比分析,结果显示该方法不仅计算快速、准确可行,而且在多方面具有明显的优越性。另外,本文在使用虚实分离法分解矩阵的同时,具体推导了该方法的可行性,并给出了详细的证明过程。通过文中的合成实例可以看出,该方法生成的人工地震动时程空间相关性良好,且具有频域、时域范围内的双重非平稳特性。

地球主磁场空间功率谱的变化特征

根据第 8代 IGRF模型 ,计算并分析了 1 90 0～ 2 0 0 0年地球主磁场和分量 X、Y、Z的空间功率谱的变化特征。结果表明 1 90 0～ 2 0 0 0年主磁场的空间功率谱呈减小趋势 ,由功率谱随谐波阶次 n的变化关系得出的非偶极子场的等效磁源位于核幔边界附近 ,而且其位置随时间变化。用 n=1 ,2两阶谐波的谱得到的等效磁源位于地球内核边缘 ,1 90 0年以来离开地心一直向外增大。

已知地震记录的多点地震动仿真

为寻求大跨度结构分析所需的合理地震动输入,给出了一种基于已知地震记录的多点地震动合成法,该方法使用AR模型估计谱函数,利用多元线性预测对未知输入点地震动进行预测,通过高斯随机抽样来反应地震动的随机因素,并采用分窗叠加的办法反应时变特性。通过比较合成地震动与该处真实地震记录说明了该合成方法具有准确性和合理性,可以为大跨度结构抗震计算提供参考。

浙江省夏秋季降水量时空分布特征及趋势演变规律

夏、秋季是浙江省旱涝灾害最为频发的时段,研究夏、秋季降水量的时空分布特征和趋势演变规律,对防旱抗涝、防灾减灾有着重要的指导意义。根据1971-2009年浙江省65个台站6-11月的逐月降水量资料,利用趋势分析、等值线分布和EOF分解等方法研究浙江省近39a夏、秋季降水量的时空分布特征,再运用Morlet连续小波变化及功率谱检验等方法分析降水量的周期性演变规律。结果表明:近39a来,浙江省夏、秋季降水量总体呈现缓慢上升趋势,约每10a增加10.92mm。在空间上呈现东南沿海地区偏多,其它地区相对偏少的"东-西"向分布特征,在时间上存在不同时间尺度的周期振荡,以6～10a周期的振荡较为明显,并且8.7a周期振荡最显著,功率谱通过了95%的置信度检验。