面向深空探测的仿生机器人研究综述

介绍了面向深空探测的仿生机器人的仿生原理、构型特征、性能参数等研究情况;对比分析了不同类型仿生结构的优缺点,例如躯体扭动型机器人运动自由度大但控制难度高、成熟度低,而支腿爬行型机器人结构刚度大但运动形式单一;提出了仿生机器人在深空着陆探测任务中涉及的仿生设计、材料科学、自主性控制等关键技术。在后续研究中,应重点关注能源管理、环境适应性设计等方面。上述研究结果,可为深空探测仿生机器人发展提供参考。

软岩厚度对层状顶板破坏特征影响分析

顶板冒落是煤矿生产的五大灾害之一。顶板冒落主要与顶板岩层性质、赋存状态等因素有关,其中软弱岩层赋存的厚度变化是顶板冒落的主要原因之一。利用东北大学岩石破裂过程分析系统(RFPA2D),针对煤矿沉积岩层顶板破坏进行力学分析,并对赋存不同厚度软岩的层状顶板的破坏情况进行了数值计算。探讨了不同厚度的软弱岩层对巷道稳定性的影响,得出了不同厚度软弱岩层在巷道开挖后的破坏过程和最后冒落的形状,提出了对不同厚度软弱岩层的层状顶板巷道有针对性的支护措施。该结果对现场施工和试验具有重要的参考价值。

利用航磁数据推断隐伏(半隐伏)岩体

研究区位于河北省北部,区内断裂十分发育,并有较多的区域性背景磁异常。根据断裂构造在各种航磁△T图上的表现,本次共解译大小断裂构造100余条。通过对本区的变质岩、火山岩和沉积岩磁放性进行比较研究,结合对工作区各地质单元(沉积盖层)岩石野外实测磁性参数和侵入岩单元岩石野外实测磁性参数的统计结果,工作采取从已知到未知和磁异常高低比较的办法,共预测隐伏、半隐伏岩体44个。其中强磁性侵入岩和非侵入岩强磁性体24个;半隐伏中性、中酸性、酸性及碱性岩体7个;突出的高值异常隐伏岩体7个;微弱磁异常隐伏岩体5个。

ICESat-2/ATLAS数据反演林下地形精度验证

针对星载激光雷达数据反演林下数字地面模型(Digital Terrain Model,DTM)存在困难的问题,研究了冰云陆地高程卫星-2(Ice,Cloud,and land Elevation Satellite,ICESat-2)/先进地形激光高度计系统(Advanced Opographic Laser Altimeter System,ATLAS)的强弱光束数据反演林下地形的精度,并探究了冠层高度及植被覆盖率对于ICESat-2/ATLAS反演林下DTM精度的影响。研究结果表明:强波束反演林下DTM的精度为R^2=1,RMSE=0.74 m,弱波束反演林下DTM的精度为R^2=1,RMSE=0.76 m,强波束相对弱波束表现出更优的反演精度,但是,强光束与弱光束的光子云数据均可为反演林下DTM提供科学数据。从研究区植被的整体情况来看,随冠层高度及植被覆盖率的增加,不同激光类型数据均出现误差逐步增加的情况。

“5.7”广州局地突发特大暴雨中尺度特征及成因分析

2017年5月7日广州局地突发特大暴雨,降水集中爆发于广州北部复杂地形区,单点小时雨量大、强降雨持续时间长。然而降水发生于副热带高压边缘、无明显的低空急流等天气系统配合,为弱强迫背景下的华南前汛期暴雨,加之珠三角地形复杂,其触发和组织维持机制等问题引起了气象科研和预报工作者的广泛关注。针对其降水特点,采用5 min自动气象站观测、分钟雨量、风廓线雷达、葵花8号气象卫星红外等高时空分辨率观测数据探讨中尺度对流系统的触发和组织维持过程,发现:中纬度入海高压南侧偏东风和低层切变系统为珠三角边界层南风风速辐合提供了有利的天气背景,喇叭口地形增强了风速辐合。小尺度地形辐射降温配合城市热岛在山前形成高温度梯度区,山风与南风对峙使地面辐合线在山前移速变慢有助于热带云团的生成。地形阻挡抬升和高温度梯度加强上升运动,南风风速脉动使云团迅速向山前移动,最终对流爆发。以暖云降水为主的对流系统产生弱冷池驱动对流系统连续传播,使强降水回波面积增大并在小尺度地形影响下稳定位于增城附近,产生极端小时雨强;中尺度对流系统的单体移动方向和传播方向近乎相反导致系统移动非常缓慢,后向传播明显,最终导致长时间强降水。

兰州市主城区公交网络空间结构性能评价

文中针对河谷城市道路系统空间失衡问题,对兰州市主城区公交网络的空间特征进行了单指标分析和模型评价。发现兰州市主城区公交网络总体上为弱可持续发展水平,公交网络空间结构受地形约束及河流和铁路分割的城市空间特征影响明显。

高压气体及弱成岩地层山区铁路综合选线

研究目的:近年来,我国在西部铁路建设过程中的复杂地质问题逐渐显现,西部地区广泛分布的三叠系板岩、新近系砂岩地层极大地增加了隧道建设难度。本文依托新建西宁至成都铁路穿越拉脊山隧道工程,针对高压气体、弱成岩地层等复杂地形地质条件和山区铁路施工运营特点,对复杂地层中长隧道选线及工程问题开展研究。通过对拉脊山地质特征及设置长大隧道工程适应性分析,提出艰险山区铁路选线原则和方法。研究结论:(1)结合工程地质条件和类似工程经验,确定线路方案选择原则,从施工难度与风险、辅助坑道设置、隧道设置和工程投资等方面对比分析了不同方案适应性,结果表明绕避高压气体、最短通过弱成岩地层设隧方案最优;(2)结合工程建设难点,对隧道修建、施工方案、高压气体以及弱成岩地层隧道结构设计等关键问题分别研究,并给出了对应工程措施;(3)本文结论可为后续类似工程建设提供参考。

浙江夏季弱天气尺度强迫背景下午后局地热对流特征分析

利用常规高空观测资料、浙江多普勒雷达产品、ERA5逐小时再分析资料(0.25°×0.25°),统计分析了2015—2021年浙江夏季(6—8月)弱天气尺度强迫背景下午后局地热对流(根据移动速度分为移动型和少动型两类)的时空分布特征、生命周期特征、环境参数特征等。(1)两类热对流触发频次相当,年际变化均较大,但年、月、日变化趋势基本一致,午后出现少动型局地热对流的可能性更大,而傍晚出现移动型局地热对流的可能性更大。(2)局地热对流的触发与地形密切相关,对流高频区位于浙东沿海、浙西北、浙西南山区,浙中北平原和盆地均为低频区,热对流触发频次均随高度增加而减少,多触发于山脉及其附近的中低海拔处,中高海拔地区更容易触发少动型局地热对流。(3)两类对流均在弱垂直风切变环境下即可触发,移动型单体更容易得到发展。

STP系统无线弱场解决方案

针对在山区铁路车站装备STP系统时遇到的无线弱场问题,介绍了3种解决方案,通过各方案优缺点的对比分析,综合考虑技术、投资、施工、维护等因素,提出了各方案的适用场合,为类似工程提供参考。

一次长寿命超级单体风暴雷达回波特征分析

利用常规气象观测资料、章丘站探空资料及滨州、济南新一代SA天气雷达探测资料,对2016年6月14日发生在山东中部地区一次强降雹天气过程进行分析。结果表明:雷暴发生前大气不稳定能量的明显增加,较强垂直风切变是有利于强对流天气发生的环境条件;长寿命超级单体沿两山之间的谷地运动,地形对雹体发生、发展起到了抬升和维持作用,对单体的移动起到了导向作用;雷暴发生前的垂直累积液态水含量(VIL)跃增对冰雹粒子的形成和增长十分有利;超长的三体散射(TBSS)、深厚而持久的中气旋、高悬的强反射率中心、有界弱回波区以及风暴顶强烈辐散都是大冰雹发生的显著特征。

偏东风和地形的相互作用对湖南极端强降水的影响分析

该文利用加密自动站雨量、实况观测资料、FY-2G卫星TBB以及NCEP/FNL每日4次的1°×1°全球再分析资料,对2018年6月19日湖南的中部喇叭口地形处的一次极端强降水天气过程成因进行详细分析。结果表明:①此次极端强降水是在大气环流形势稳定、弱的天气尺度背景下发生的;②不同地形影响下同等强度的对流云团在量级上存在显著差异,异常强的短时强降水出现喇叭口地形附近或迎风坡处。③低层浅薄的偏东风的渗入和中小尺度地形的阻挡和强迫抬升作用,是极端强降水区域出现异常旺盛的上升运动的主要原因;④中层偏东风携带干冷空气侵入近地面发展旺盛的暖倒槽内,是此次强对流天气发生的主要触发机制。地面浅薄的东风气流的长时间维持、南侧偏南气流的加强及地形的阻挡作用有利于地形峡口处的中尺度切变线的长时间维持是强降水持续的主要原因。

复杂地表条件对瞬态瑞雷波法探测软弱夹层的影响研究

复杂地形条件下,瞬态瑞雷波法对软弱夹层的探测精度会受到影响.文章采用交错网格高阶有限差分法,构建不同地表条件下三组瑞雷波数值模型,讨论地表条件对瑞雷波传播波场的响应特征,以及对软弱夹层频散曲线中"之"字形结构的影响.结果表明:利用"之"字形结构拐点可较为准确的判断软弱夹层的存在及其位置,但在不同地表条件下,向下台阶型及凹陷型对瑞雷波探测软弱层影响程度较大,在现场探查应用中应加以校正或避免.