基于高光谱影像的玉米LAI反演模型研究

以吉林省长春西部地区合心与合隆镇为研究区,利用高光谱Hyperion遥感影像,结合与其同步实测LAI数据,分别建立影像波段与玉米LAI线性及非线性统计回归模型,最终选出以SAVI为自变量的指数函数模型y=1.717e1.064x为最优反演模型,其估测精度高达96.8%。经实验证实,高光谱遥感可以实现大范围、快速、较精确地获取玉米叶面积指数。

利用舰船内部磁场的反演建模方法

积分方程法被广泛应用于舰船磁场反演建模当中,但模型要求有足够多的测量点用于获取舰船在特定深度的磁场。针对积分方程法利用近场磁场建模时精度较差的问题,提出一种增加约束方程的改进措施,并分别开展了薄钢板模型和三维舰船模型磁场数值仿真。采用有限元方法对舰船内部测量点进行初始化选择,基于舰船内部磁场测量值构建了反演模型,采用奇异值分解法求解磁源参数并预测船外空间磁场,舰船外部空间磁场预测结果的均方根误差小于12%。舰船舱段模型磁场推算实验表明,由舱段内部磁场预测外部磁场的均方根误差约为13%,证明了所提出方法的有效性,可以改善传统反演模型的不稳定和精度不足的问题,研究结果可为舰船闭环消磁的算法设计提供思路。

最优光谱特征变量反演颗粒物污染生菜的生理信息

叶类蔬菜的品质和产量与其净光合速率息息相关,秋冬季节受颗粒物污染的影响,温室大棚内叶菜的光合作用受到制约,对生理信息的准确预测不利。以采收期生菜为试验对象,研究其在颗粒物污染生长环境下,基于高光谱技术建立并对比生菜净光合速率的反演模型的最优方法。获得生菜的净光合速率和高光谱数据;选取比值植被指数(RVI)、差值植被指数(DI)、归一化植被指数(NDVI)、可视化气压阻抗指数(VARI)、再归一化植被指数(RDVI)、垂直植被指数(PVI)和植被衰减指数(PSRI)的原始和一阶变换共14个光谱植被指数;用相关矩阵法优选出最优波长位置,而非选择既有的固定波长,计算得到最优植被指数,与光谱位置变量(红边幅值,Dr)及光谱面积变量,即红边面积(SDr)、红边面积与蓝边面积的比值(SDr/SDb)、红边面积与黄边面积的比值(SDr/SDy)共同作为光谱特征变量,建立颗粒物污染环境下生菜净光合速率的反演模型。采用多项式拟合和多元散射校正(MSC)、标准正态变量变换(SNV)、偏最小二乘(PLS)和主成分回归(PCR)光谱建模组合方法进行反演预测结果比较。研究结果表明:最优波长位置的PSRI(515,499)和DI(515,499)与净光合速率的相关性最大,可以反映颗粒物污染下生菜的更多生理信息,采用光谱预处理建模组合方法按精度从高到低排序为:SG+MSC+PCR>SG+SNV+PLS>SG+SNV+PCR>SG+MSC+PLS,其中,SG+MSC+PCR组合建模方法的精度最高,决定系数为R_(c)=0.9011,R_(p)=0.9458,基于最优光谱植被指数建模效果最佳;光谱面积变量(SDr/SDb)的拟合精度最高(R^(2)=0.9365),可以实现生菜净光合速率的可靠预测,是基于光谱位置变量和面积变量建立生菜净光合速率的最优方法。该工作对颗粒物污染环境下利用高光谱技术进行植物的生理信息反演研究具有一定参考价值。

天津局地气候的反演建模及其研究

利用天津月平均温度Ｔ、气压Ｐ和雨量Ｒ的时间序列反演出一组近似描写天津（Ｔ－Ｐ－Ｒ）局地气候的动力方程，并对其演化特性及内部相互作用机制进行了研究。

Orlicz准范‖·‖_ρ与其亲模ρ的关系及其反演问题

讨论了线性空间X上的模数ρ与其生成的Orlicz准范‖·‖，之间的关系，给出了六个关系命题；提出了准范的反演问题，得到了两个重要结果：线性空间上的任何β-范数（0＜β＜1）都是可反演的，而任何范数（β＝1）都是不可反演的．

不确定非线性系统的多模反演滑模控制

对一般形式的仿射非匹配不确定非线性系统 ,研究了一种具有任意小跟踪误差的稳定控制器的设计新方法 .结合反演 (backstepping)设计和变结构控制 ,提出了反演变结构控制策略 .对存在非匹配的不确定性和未知干扰的系统 ,设计的反演变结构控制器实现了鲁棒输出跟踪 ,闭环系统在有限时间进入滑动模态 .仿真算例证实了理论结果 .

瑞利面波最大模频散曲线的反演解释方法

讨论了高阶模态面波位移幅度占优势并由于高阶模态面波的影响、难以提取完整的基阶模态面波的频散曲线的情况下,利用"最大模"频散曲线进行反演解释的必要性.对软夹层型和地表为高速层两种高阶模态面波位移幅度较强的地层结构的理论和实测"最大模"频散曲线进行反演研究,获得了比仅利用基阶模态面波解释更好的效果.同时还讨论了初始模型建立和反演方法等问题.

布格重力异常建模反演在二连盆地油气勘探中的应用

二连盆地由众多小凹陷组成,伊和凹陷是其中之一.重力资料在盆地"探边摸底"、"定凹选带"等方面发挥着重要作用.本文基于布格重力异常资料,利用2.5D建模反演技术对其中横跨主洼槽的两条测线进行可视化建模及正演拟合.其中,初始模型的几何参数取自二维地震解释结果;物性参数中的纵向密度取自测井声波波速与密度的相关公式.正演拟合为建模反演技术的关键环节,密度横向变化,是在拟合过程中通过人机交互试错调整实现.通过正演拟合,揭示了主洼槽沉积层横向和纵向均存在较大的密度不均匀性,主洼槽有利于油气生成.与地震解释结果对比,二者在赛汉组-第四纪、腾格尔组深度相差不大,但凹陷底部拟合结果与地震解释结果有明显差异.通过钻井结果验证,正演拟合各沉积层深度与钻井揭示的各层深度结果一致,二维地震解释结果偏浅,其可能原因是时深转换选取的速度值偏小造成.

基于聚类和多元地质统计学的电—震联合建模约束反演技术及应用

随着待勘探目标地质体越来越复杂且埋深增大,单一地球物理勘探方法的片面性和局限性日益突显,综合利用多种地球物理技术及相应数据已成为现今必然趋势。为此,提出基于多元地质统计学的交叉—变差函数建立速度与电阻率之间的岩石物理关系,并在此基础上利用机器学习中的引导模糊C均值聚类算法进行基于岩石物理关系的多重约束反演,实现电—震联合建模。大杨树盆地南部坳陷实际资料的应用结果表明,该电—震联合建模约束反演可逐步降低单一地球物理方法的多解性,提高对目标地质体的识别能力。非地震与地震方法所得结果相互印证,展示了该联合建模约束反演技术具有良好应用潜力。

矿区土壤重金属砷含量高光谱反演研究

土壤是可持续发展的重要自然资源,也是人类生存环境的重要组成部分。近年来,伴随中国工业化、城镇化的快速发展,土壤重金属污染问题已经成为直接影响人类健康和区域生态环境的重要问题之一。传统土壤重金属含量检测方法费时费力,而高光谱遥感技术具有光谱信息丰富且波段连续等特点,可以实现大范围、非破坏性的土壤重金属含量定量反演及区域监测。以北京典型废弃金矿及周边地区的土壤砷含量为研究对象,野外采集土壤样品,利用便携式地物光谱仪室内测定土壤光谱曲线,分析土壤光谱与重金属砷含量的相关性并确定特征谱段,选用地理加权回归模型(GWR)和极限梯度提升回归树模型构建砷元素含量的定量反演模型,验证两个模型的建模精度,最后提出高光谱技术反演土壤砷含量的最优建模方法。研究结果表明:选用地理加权模型充分考虑了重金属含量与光谱变量间的空间相关性,该模型可适用于土壤砷含量高光谱定量反演;光谱变换可有效提升土壤光谱与砷含量之间的相关性,其中反射率倒数对数一阶微分光谱是估算土壤砷含量较好的指标,决定系数(R2)为0.8。由此可见,高光谱定量反演土壤重金属砷含量技术可行,为进一步开展区域范围内土壤重金属含量预测提供借鉴,从而对土地质量保护与管理具有现实指导意义。

融合地质建模与地震反演技术提高储层预测精度的新方法及其应用——以涠洲11-1N油田为例

常规地震反演预测储层效果往往不理想,为此提出了一套融合地质建模与地震反演技术提高储层预测精度的新方法,即采用地质建模技术精确建立初始波阻抗模型,再用该初始波阻抗模型约束进行地震反演,进一步提高地震反演储层预测精度。本文提出的新方法在涠洲11-1N油田进行了应用,储层预测精度得到了明显提高,解决了该油田生产中遇到的地质问题。

星载GNSS-R技术反演海面降雨强度及风速和浪高方法研究

星载GNSS-R是一种利用地球表面反射的GNSS信号监测地球物理参数的新兴遥感技术,因其具有时空分辨率高、观测成本低、覆盖范围广和全天候运行等独特优势,已在陆地和海洋遥感领域得到了广泛应用。论文侧重于利用CYGNSS任务收集的星载GNSS-R数据研究海面降雨强度及风速和浪高反演方法,主要研究内容涵盖星载GNSS-R数据质量控制、时延多普勒图(DDM)特征观测值提取、海面降雨检测和强度反演建模、海面风速反演建模、海面浪高反演建模、海面降雨强度及风速和浪高联合反演几个方面。主要研究成果和贡献如下。

南京局地气候系统反演建模研究

为了研究南京局地气候动力系统的演变,利用无量纲处理后的南京站1951—2013年逐年云量、气温和降水资料,采用反演建模方法,构建了1951—2013年南京局地气候模型,并对南京局地气候模型的各项系数进行了初步的物理解释。结果发现,南京局地气候模型中云量指数的变化与云量指数、降水指数和降水指数的二次项有关;气温指数的变化与气温指数、云量指数、降水指数和气温指数的二次项有关;降水指数的变化与降水指数、云量指数和降水指数的二次项有关。以每30年的数据反演局地气候模型,发现非线性部分系数呈减小趋势,其中利用1961—1990年和1962—1991年数据的反演结果中,云量和降水变化方程中降水二次项系数都发生了突变。线性部分在气候态附近保持稳定。

基于混合模型的某碾压混凝土坝坝体、坝基弹模反演

以某碾压混凝土坝实测坝体、坝基水平位移为依据,运用有限单元法分别计算坝体和坝基水平位移,建立7~#坝段上下游向水平位移的混合模型,通过混合模型反演坝体和坝基的弹性模量。计算结果表明,实测值和拟合值接近,混合模型精度较高,可为类似工程提供参考。

考虑周期性变化的地下水埋深预测自记忆模型

地下水埋深的变化过程是一个复杂的非线性过程,现有的各种预测方法普遍难以在实际中应用。该文提出了一种新的预测方法,这种方法针对具有周期性变化规律的地下水埋深时间序列,首先消除不同周期内地下水埋深均值和变幅的影响,并生成新的时间序列;将新的时间序列视为地下水系统的特解,运用系统自记忆性原理,反演导出系统微分方程;由微分方程进一步建立了地下水埋深预测的自记忆模型。实例研究表明,这种方法方便实用且预测结果接近于实际观测值,可推广应用于具有周期性变化规律的其它时间序列。

一种局地非线性气候动力统计模型及其预报试验

根据反演建模理论 ,在引入一次样条函数的基础上 ,设计了一种局地非线性气候动力统计模型及其一整套反演方案。其实质是用逐段线性化的方法研究局地气候系统演化的非线性特征。作为初步试验 ,利用云南省 1 8个测站 1 956年 1月— 1 990年 1 2月逐月温度距平和逐月雨量距平率的时间序列 ,反演得到一组近似描述云南省局地气候系统的非线性动力统计方程 ,应用反演获得的此非线性动力统计方程进行了云南省 1 8个测站 1 991年 1月— 1 994年 1 2月逐月温度距平和逐月雨量距平率的预报试验。试验结果表明 ,温度距平和雨量距平率的拟合准确率分别约为 78%和 64 % ;温度距平和雨量距平率的外推预报准确率分别为 75 %和 63 %。表明此模型具有一定的拟合和预报能力 。

地下水埋深动态预测的DAMSM模型

运用动态数据反演建模方法和自记忆性方程,建立了地下水埋深动态预测的DAMSM模型。该模型将动力学计算与用历史数据估计参数相结合,预测时无需分析影响地下水埋深动态的各种因素,只需要有一定长度的地下水埋深动态观测序列资料,避免了众多数据的收集整理。实例预测表明,该模型具有较高的拟合精度和预测准确性。

综合拉底、扩漏和出矿全过程的底部结构安全性颗粒流模拟技术研究

为探明自然崩落法从拉底崩落至出矿全过程中底部结构节理连续扩展过程与破坏过程规律,采用PFC2D软件,结合Roc Lab软件反演节理岩体参数,建立229 m×129 m的岩体扩大模型,对拉底崩落至出矿过程进行连续综合计算。研究结果表明:模拟结果及破坏现象与现场监测结果相近,建模与细观参数反演方法适用于该类岩体工程研究;裂纹扩展贯通导致岩体失稳破坏,破坏过程与裂纹扩展具有相对应的阶段特征,裂纹扩展分为崩落前稳定扩展期,崩落与聚矿槽开挖过程加速扩展期和后续持续扩展期;结构破坏分为蕴育过程,扰动失稳过程和宏观破坏过程;较大范围的宏观破坏主要在出矿阶段。该模拟方法与结果可为底部结构维护以及节理岩体长期稳定性研究提供参考。

采样深度对红土型铝土矿定量遥感建模的影响研究

选取马达加斯加北部红土型铝土矿作为研究对象,采用多元线性回归的方法进行铝土矿含量遥感建模研究,探索采样深度对建模的影响。首先,从矿区选出60个钻孔岩心样本分析结果。然后,根据深度分为:0～1m、1～2m、2～3m、3～4m四个层次,2/3样本数据用于建模,其余1/3用于模型验证;最后,利用样本Al_2O_3、SiO_2含量分析结果,结合样本位置从遥感数据读取的波段反射率,借助SPSS软件建立遥感反演模型。实验结果表明:不同深度样本模型均有一定的反演效果,随着样本深度的增加,反演效果(判定系数)呈先上升后下降的趋势,表明样本深度对反演模型有一定的影响。因此,对红土型铝土矿来说,在没有地表样本时,可以通过钻孔近地表岩心样本进行地表铝土矿定量遥感反演建模,但样本不宜太深。

地下水动态预测的自记忆性模型及其应用研究

地下水位动态变化是一个复杂的水文过程,准确地预测地下水位变化情况在水资源开发利用中有着重要意义。本文运用反演建模和自记忆性方程相结合的方法,建立了地下水位动态预测模型。实例表明,该模型具有简洁实用的优点,且有显著的拟合精度和预报准确率。