面向多模态遥感影像旋转差异的智能匹配方法

遥感影像配准是图像处理技术领域的重要研究内容,影像间的大旋转差异严重影响匹配精度的提高。针对这个问题,提出基于双分支神经网络的旋转差异校正方法。利用相位一致性信息特征值与方向角提取影像的旋转特征向量(RVPC);构建并训练用于预测影像间旋转差异角的双分支神经网络R-FCN;将RVPC输入网络并预测旋转差异角,最后基于预测角对影像进行仿射校正。R-FCN网络在SEN1-2数据集上,5°(±2.5°)精度训练准确率达98.17%。

差异旋转惯性力作用下的水平转盘内固体单颗粒运动研究

为了说明固体单颗粒在旋转运动中受差异旋转惯性力的作用情况,试验使用高速摄像机来捕捉固体单颗粒的运动轨迹以获取其运动的参数,采用单颗粒运动学及动力学模型分析颗粒在旋转液流中的运动特性和受力规律.结果表明:颗粒在水平旋转圆盘内运动时,若转盘转速、颗粒初速度大小不同,则颗粒运动时受到的离心力与差异旋转惯性力数值大小不同.颗粒运动方向与转盘旋转方向一致时,颗粒速度与转盘转动速度之差为正,颗粒所受离心力方向与差异旋转惯性力方向一致,此时颗粒做离心运动;反之颗粒做向心运动.

地球的差异旋转

对于具有流体对流层的旋转星球 ,由于星球自转对对流的影响 ,必然会在星球对流层内部不同部分间以及星球的不同圈层间产生差异旋转 (differentialrotation) .所谓差异旋转是指旋转角速度随着深度 (星球不同圈层的旋转角速度不同 )以及纬度 (同一圈层内部不同部分间的角速度不同 )具有差异的现象 .地球是一个多圈层的旋转系统 ,主要由大气圈、水圈、岩石圈、地幔、外核以及内核组成 .大气圈和水圈具有明显的流体性质 ,并且在漫长的地质年代中 ,地幔、岩石圈和地幔之间的软流层以及外核均具有流体性质 ,而且在大气压力、热、重力和电磁力等的作用下发生了对流 .这些对流运动一旦受到地球自转的影响 ,就必然会致使地球各圈层间以及对流层内部不同部分间产生差异旋转 .几个重要现象 :基本地磁场的长期西漂、岩石圈的长期西漂、地球自转速率变化 (周日长度波动 )和固体内核各向异性对称轴的移动表明在固体地球内部各圈层—岩石圈、地幔、外核和内核间存在差异旋转 .来自地震学上的数据证明了固体内核与地幔之间存在较明显的差异旋转 ,速率可达 1.1°～ 3.0°/a.这跟其它数据如自由振荡数据以及地磁场长期西漂数据获得的结果具有很大的差异 .导致固体地球内核相对于地幔差异旋转的主要宏观机制为电磁力矩、引?

地球流体的差异旋转与气候变化

温差和潮汐力引起的地球流体与固体的差异旋转在科里奥利力的作用下得到加强 ,信风、台风、风暴潮、海流环陆运动和异常大潮是明显可见的实例 .认真研究微小能量逐渐积累和增强的机制 ,对全球气候变化的全面认识大有帮助 .

地球主磁场电磁转矩导致的地球差异旋转

为探索驱动地球系统差异旋转的力源,选择整个地球作为研究对象,应用经典电磁学理论,分析地球固体介质中的电荷在地球主磁场中的运动特点,发现存在一个与地球自转方向相反的切向洛伦兹力.通过电荷与介质间的相互作用,切向洛伦兹力传递至介质迫使介质西漂.为探索地球差异旋转的规律,建立了地球薄圆筒圈层模型.应用经典物理学理论和方法推导出了地球主磁场电磁转矩及其产生的角加速度公式.研究得到四点主要结论:1)作用于半径不同的地球薄圆筒圈层的地球主磁场电磁转矩及其产生的角加速度绝对值不同:地轴及赤道附近圈层的小,其自转相对较快;半径等于3～(1/2)倍地球半径的薄圆筒圈层及其相邻圈层的大,其自转相对较慢.2)同一薄圆筒圈层中的差异旋转缘于介质的介电常数、阻力系数及质量密度的差异.3)地球差异旋转缘于地球的自转、正负电荷的非对等分布及介质的介电常数、阻力系数、质量密度的差异.4)地球差异旋转导致地壳运动,孕育地震,地球主磁场是地球差异旋转和地震孕育的敏感因子.

旋转水流中固体颗粒受差异旋转惯性力的试验

通过对不同转速下旋转圆桶水流中固体颗粒运动进行试验,利用高速摄像机捕捉试验中固体颗粒的运动轨迹,研究固体颗粒在旋转流中二维受力情况,并对其径向向心运动现象的普遍性和规律性进行了初步验证。研究表明,在低速转动圆桶水流中固体颗粒运动所受差异旋转惯性力与阻力所占比例远大于固体颗粒所受离心力和虚假质量力所占的比例。

关于地球圈层差异旋转理论研究的综述

地球内部各圈层差异旋转的各种假说中，“内快外慢”说已形成较完整的理论，并被科学测试所验证。在这一理论形成过程中，数学工作者也做出了有益的贡献。研究表明，“内快外慢”差异旋转是地球内部各种运动的源动力。这一理论的价值还在于，它不仅可以解释各种地质现象，而且促进了地球内部能量的积累和释放的研究、地质旋回与天文周期相关关系的研究、全球气候变化的研究等。

圆筒旋转水流单颗粒受差异旋转惯性力数值模拟

研究考虑到物理实验中转速调节的局限,采用DPM模型对圆筒旋转水流内单颗粒运动进行数值模拟,探讨圆筒内单颗粒的运动特性与受力规律。模拟结果表明,单颗粒在旋转圆筒水流内随水流做离心和向心运动时,其所受到的离心力与差异旋转惯性力分别遵循不同的规律。即差异旋转惯性力在低速旋转水流体系中对颗粒运动有一定的影响,在分析旋转水流内颗粒受力时不可忽略。因此具有一定的理论意义与工程设计价值。

双筒水流中单颗粒差异旋转惯性力的数值模拟

在实体模型试验的基础上,采用DPM多相流模型模拟泰勒窝胞试验,并将滑移网格运用于同心双筒旋转水流模拟,对水流中单颗粒的运动进行了数值模拟,探讨了单颗粒的运动特性与受力规律。模拟结果表明:1旋转水流体系中水流速度越小,单颗粒发生离心运动的趋势越明显;2当内筒持续旋转、外筒静止时,差异旋转惯性力在数值上小于离心力,但二者属于同一个数量级且方向相同,单颗粒做离心运动,当内筒持续旋转再静止、外筒静止时,差异旋转惯性力与离心力方向相反,在数值上差异旋转惯性力大于离心力,单颗粒做向心运动;3无论内筒是持续旋转还是先旋转后静止,雷诺数均呈逐渐减小趋势,径向受力影响着单颗粒的运动状态。

地球内核的差异旋转

地球内部深处是怎样一个状况?这是千百年来人类不懈探求的问题之一。1996年6月,美国哥伦比亚大学举行记者招待会,宣布了一项关于地球内部深处状况的重大发现:有证据表明,直径为2440公里的地球固态内核,其自转的速度比地球的地壳和地幔部分快。

地球内核快速旋转的发现及其动力学意义

地球内核快速自转的发现，证实了地球圈层差异旋转理论，其动力学意义在于：（１）旋转系统有不同于非旋转系统的物质运动方式和能量转换方式；（２）圈层有序差异旋转与无序差异旋转的交替是地磁反向的原因；（３）由于内核差异旋转，太阳辐射通过影响核幔角动量交换和电磁耦合控制地球内能释放，形成天文周期和地质旋回的一一对应关系；（４）地球内能释放产生的深海热对流可以引起全球变暖；（５）太阳系的膨胀与收缩产生行星的差异旋转，并形成相应的降温阶段和增温阶段。

地球自转速度变化规律的研究和计算模型

本文通过资料分析和模型计算,得到地球自转速率长期减慢趋势和周期波动规律的形成原因.潮汐摩擦是地球自转减慢的主要因素,重力分异和圈层角动量交换是地球自转周期变化的主要因素,重力分异造成的地球各圈层差异旋转是地壳自转变化先慢后快的特殊因素.重力分异将一个均匀的自转地球变为分层的差异旋转地球,在质量向地心集中的同时,自转动能也向地核集中,使地壳和地幔自转变慢,使地核自转变快.圈层角动量交换将地球自转动能变为热能,积累在核幔边界,使地壳和地幔自转变快,地核自转变慢.核幔边界积累的热能周期性使外核热膨胀,为热幔柱和火山活动提供了能源和动力,火山活动高峰对应地球自转加快是证据.计算模型表明,地球自转速度变化的规律和历史记录证明重力分异和圈层差异旋转是地壳运动的主要动力,受地球自转速度变化的约束,地球体积不会有较大的胀缩,国内外测量结果证实了这一结论.

黑龙江东部白垩纪-古近纪古地磁初步结果及其构造意义

陆内块体旋转是周边构造环境和深部构造活动相互作用的结果.前人研究表明华北东部和俄罗斯远东地区晚中生代以来的块体旋转样式,很可能以牡丹江断裂为界发生了显著变化.进一步对牡丹江断裂两侧块体晚中生代以来的块体旋转样式的限定,有助于正确理解这一差异旋转的机制.对采自黑龙江省东部白垩纪和古近纪岩石的(51个采点)古地磁学研究表明,相对于稳定欧亚大陆,牡丹江断裂东侧的佳木斯地块内部的穆棱、鸡西、七台河和桦南地区旋转样式一致,整体发生了30°～40°的逆时针旋转,逆时针旋转很可能发生在晚白垩世末之后.华北东部及俄罗斯远东地区的差异性相对旋转很可能与白垩纪以来太平洋板块的俯冲作用和作为深俯冲带的牡丹江断裂的重新活化有关.

火山活动与天文周期

火山活动主要受地球内部能量间歇性释放所控制。对作差异旋转的内核而言,银河年周期可以改变太阳辐射量和太阳系速度,影响核幔的角动量交换和壳幔能量交换,造成热幔柱喷发和岩浆活动,控制了核幔边界到地表的能量交换过程。地球减速运动将释放出巨大能量。这是天文周期与火山旋回一一对应的原因。通过天文周期可预测未来火山活动。

地核的动力作用

在重力分异过程中，地球的质量在向地心集中的同时，其自转动能也向地核集中，从而产生地核、地幔和岩石圈三者的差异旋转运动。因重力位能降低而释放的大量能量，并未完全变为热能，其中有一部分变为地核的自转动能。这部分能量的存在和释放，为地磁效应，液核对流和热幔柱形成提供能源和动力。

构造形变、气象灾害与地球轨道的关系

黄赤交角和月亮赤纬角决定了地球应力场的主应力方向 ,据此研究了构造形变与气象灾害的关系。地球化学给出臭氧减少的原因 ,而地球物理则提供了臭氧的分布规律。臭氧洞是两种机制综合作用的结果。研究表明 ,能量交换和引潮力造成地球各圈层差异旋转 ,是臭氧洞和厄尔尼诺等气象灾害产生的根本原因。

地球自转的天文地球动力学效应研究(Ⅱ)——地极移动与地球的较差转动

详细讨论了地球自转变化的天文地球动力学效应 .地球表面的任何方向的水平运动 ,在惯性空间中看来都是转动 ,由此产生的离心力矩是地壳极移运动的原因 ,极移使地球发生相应的形变 ,也是大规模地壳运动和地震活动的原因之一 .此外 ,地球自转产生的Coriolis力是重力分异中的地球各圈层产生差异旋转运动的原因 ,地球的差异旋转是地球自转速率近十年变化、黄赤交角的非摄动长期变化以及近周日自由摆动的原因 .

日食诱发厄尔尼诺现象的热-动力机制

潮汐变化引起的大气圈、海洋圈和岩石圈差异旋转的计算结果显示:地球扁率变大时,赤道面的高速气流和洋流产生与地球自转方向相反的由东向西运动,类似赤道东风带;地球扁率变小时,大气和海洋赤道突起减小并向两极流动,在南北纬35°线以上的中高纬度地区,形成两极突起,该计算结果与全球风带分布完全符合。综合分析表明,太阳在赤道面时,赤道东风加强,海洋南北赤道暖流加强;太阳在南北回归线时,西风带加强。日、地、月在同一直线上时将增强这一效应。日月大潮引起的大气、海洋和固体地球的差异旋转是日食多次发生在赤道引发拉尼娜事件产生的动力学机制。

地球固体内核快速自转的理论证明和实测证实

地球固体内核快速自转的理论证明和实测证实杨学祥陈殿友（长春地质学院，长春１３００２６）主题词：地球内核地幔地壳差异旋转１地球内核快速自转的发现最近，美国哥伦比亚大学的宋晓东和理查兹首次利用地震波测量了地球固态内核，发现它的旋转速率比地壳和地幔的旋转速...