利用Rosetta无线电跟踪数据解算小行星(21)Lutetia质量与体积密度

小行星的质量与体积密度是解释其内部结构和物质组分的重要参数,探测器飞掠则是精确获取该参数的主要手段之一.本文利用Rosetta探测器飞掠小行星(21) Lutetia期间的无线电跟踪数据,基于自研软件解算了小行星(21) Lutetia的质量并根据星载科学级相机确定的形状模型给出了体积密度的估计值.解算过程中,针对星上高增益天线在俯仰和方位两个自由度上的旋转特性,建模去除其产生的附加多普勒频移摄动量并给出具体数学公式;为提升质量估计的可靠性提出两种不同的解算策略,基于参数性质及结合几何构型从参数相关性及解算稳定性两方面进行了详细讨论.解算得到(21) Lutetia的质量为(1.696±0.014)×10~(18)kg (1σ,误差0.85%),体积密度为(3.4±0.3)×10~3kg/m~3.质量解算值与欧洲太空局(European Space Agency, ESA)的Rosetta科学团队提供的结果具有一致性,解算精度提高了15%.     

在火星上看日食

<正>2019年3月,NASA的好奇号探测器在火星上目睹了两次日食。其中最引人注目的一次是由火卫一Phobos引起的,它于3月26日飞掠火星。从好奇号拍摄的画面来看,火卫一就像是一颗"小土豆",飞越太阳表面(下图)。此外,好奇号还在3月17日拍到了火卫二Deimos在太阳表面"缓缓爬行"的场景。但由于火卫二的个头比火卫一还要小,这个现象只能被称为"凌日"。     

基于“天问一号”数据的自主火星重力场构建

“天问一号”是中国首次自主火星探测任务,一次实现了对火星的环绕、着陆、巡视探测.火星物理场与内部结构研究是“天问一号”任务设定的五大科学目标之一,本文先回顾了国内外在火星重力场方面研究的新进展.为探究“天问一号”当前轨道对火星重力场解算贡献,本文开展了仿真1年的“天问一号”任务轨道跟踪数据对基于3个月300 km圆极轨道跟踪数据解算火星重力场的贡献.结果表明,加入“天问一号”数据对极轨道数据解算的火星重力场方面的改进主要表现在2–10阶次和35–45阶次,另外还发现大偏心率轨道和数据增多有助于降低火星重力场低阶次模型误差.进一步地,本文还处理了“天问一号”近4个月的实际射电跟踪数据(2022年07月至2022年11月),解算得到1个10阶次自主火星重力场模型.这对后续火星基础模型的研究,特别是自主火星重力场的构建,具有一定参考意义.     

科学触角

正火星之环运行在离火星表面6000千米远的轨道上,火卫一(Phobos)是太阳系中距离母星最近的卫星了。火星的引力正在以每百年2米左右的速度将火卫一拽向自己。美国航天局戈达德航天中心(NASA Goddard Space Flight Center)的科学家们预测这颗卫星将在3000万~5000万年后被撕碎。研究者Terry Hurford表示:"我们认为火卫一已经开始走向毁灭了,其表面的这些凹槽就是早期的征兆。"其实,早在几十年前"海盗"号火星探测器传回火卫一     

基于双向差分GM(1,1)模型当季国内生产总值预测

以灰色系统理论建模中的GM(1,1)模型为基础,结合双向差分原理,建立基于双向差分的GM(1,1)模型.该模型克服了大数据建模中对数据量的限制,为"贫数据"及"数据信息不确定"的这类数据提供一种建模思路.实证分析表明,基于双向差分的GM(1,1)模型预测精度优于灰色GM(1,1)模型及大样本建模中的ARMA模型.     

基于水声学探测的云南省渔洞水库鱼类空间分布和资源量评估

【目的】评估云南省渔洞水库鱼类的空间分布状况和现存资源量。【方法】于2017年7月在研究区域内使用SIMRAD EY60回声探测仪进行了水声学调查。【结果】渔洞水库中鱼类的密度垂直分布不均匀,大多数鱼类集中在水体上层,水库上游的上层鱼类密度高达447.1×10~(-3)尾·m~(-3)。探测到的水库全航段目标强度范围为-37~-70dB,换算得到相应的鱼类体长范围为1.25~55.59cm。根据公式换算得到水库上游、中游和下游的鱼类生物量分别为0.17×10~(-3),0.06×10~(-3)和0.03×10~(-3) kg·m~(-3),水库全航段生物量为0.07×10~(-3) kg·m~(-3)。初步估算出全航段的渔业资源量为12 697kg,可捕规格鱼类的数量为2 847 823尾。【结论】渔洞水库的渔业资源空间分布不均匀,主要集中在水体上层,这与捕食压力、鱼类自身习性、水温和溶氧等因素有关。     

GGM模型估计问题的显式解

C.R.Rao 用 IPM 方法(参看〔1〕)给出 GGM 模型(y,Xβ,σ~2G)中可估参数函数 p′β的BLU(最优线性无偏)估计 p′,但表达式依赖于分块矩阵的 g-逆,得到 p′=p′C_2′y 或 p′C_3y.本文通过计算上述 g-逆的通式,给出了 p′的明显表达式,有 p′=p′(X′(G XX′)~ X)~ X′(G XX′)~ y.相仿地,我们也得到受约束 GM 模型估计问题(参看〔3〕)的显式解。     

长江镇扬河段不同时期河漫滩沉积物磁化率及其环境污染指示意义

为探讨河漫滩沉积物磁化率对环境污染的指示,采用重力浅钻法采集了长江下游镇江—扬州河段3个100 cm的河漫滩沉积岩芯,对岩芯沉积物进行质量磁化率和微量元素的测定。研究发现:老河漫滩沉积柱SY7的磁化率在12.11×10~(-8)～30.60×10~(-8) m~3/kg之间,平均值为20.79×10~(-8) m~3/kg;现代河漫滩沉积柱SY5和Z2的磁化率明显较高,是老的江心洲河漫滩沉积物磁化率的5～6倍,SY5的平均值最高,为123.20×10~(-8) m~3/kg。通过对研究区河漫滩沉积物重金属元素污染与长江流域水系沉积物背景值的对比研究发现,Cu、Ni、Cr的污染比较严重,新生成河漫滩明显比老河漫滩污染严重。简便、快速测定的磁化率分析可以作为河漫滩沉积物重金属污染诊断的重要手段之一。     

太湖湖-气界面动量和水热交换系数时间变化特征及其影响因素分析

利用2014年太湖平台山站的涡度相关和小气候观测资料,优化得到(最小均方差原则)10 m中性条件下的动量交换系数(C_(D10N))、感热交换系数(C_(H10N))和水汽交换系数(C_(E10N)),分析了其季节变化特征及其与10 m高度风速(u_(10)),浪高和大气稳定度的关系,并与其他湖泊研究结果进行了对比分析。结果表明,太湖交换系数呈现冬春高、夏秋低的季节变化特征。在u_(10)4 m/s时,交换系数随风速增加而迅速减小,在u_(10)=5~6 m/s时达到最小值后趋于稳定。受水深和风浪区限制,相同风速条件海洋参数化方案会低估太湖交换系数,低风速条件下低估更为明显。交换系数与浪高的关系类似于风速,但受水深限制,风浪发展受到制约,交换系数随浪高增加而趋于稳定。随着大气不稳定度增加,感热和水汽交换系数逐渐增大,大气不稳定或中性条件下的动量交换系数明显大于大气稳定时的结果。7个湖泊研究结果对比分析表明,湖泊形态特征对交换系数的影响较小,除Great Slave Lake外,6个内陆湖泊交换系数C_(D10N)、C_(H10N)和C_(E10N)的平均值分别为1.65×10~(-3)、1.24×10~(-3)、1.11×10~(-3)。     

基于振荡序列的GM(1,1)幂模型建模研究

对于数据变化并不是呈单调趋势,变化无规律的振荡序列,建模难度较大,预测效果不太理想.若采用时间跨度较大的数据进行建模,数据变化较大,其预测精度不高.采用时间间隔较小的数据建模,则数据的统计特征不能充分反映.为尽量保证建模预测的可靠性,利用灰色系统建模理论建立GM(1,1)幂模型,该模型体现了灰色系统的能量特征,充分利用数据特征,采用信息覆盖思想设定幂指数的白化公式,并给出GM(1,1)幂模型参数求解方法,较好地解决了模型参数计算的问题,拓展了GM(1,1)模型的使用范围.实证表明,GM(1,1)幂模型与GM(1,1)模型相比有效提高了模型的预测精度.     

应用两数学模型对长江口凤鲚捕捞量建模初探

对1997～2004年长江口凤鲚捕捞量建模进行了研究,对多个相关因子分别建立了多元回归模型和GM(1,1)模型.最优回归预测方程为y=-0.9933 0.4547X1 0.8617X2 0.6117X3;最优时间响应函数为X1(t 1)=-60.3823 e-0.0169t 61.4493.多元回归预测模型适合于以丰富的参数精确预测当期捕捞量,而GM(1,1)预测模型则可以少量参数对捕捞量进行中长期初步预测,两者结合可以加强对凤鲚捕捞的科学管理.     

羊草在多云条件下光合及水分生理生态特征研究

使用Li-6400便携式光合测定仪,对自然条件下呼伦贝尔草原羊草的光合及水分生理生态特征进行了研究,结果表明:八月的呼伦贝尔草原多阴云天气,羊草的净光合速率日变化呈现双峰曲线,蒸腾速率曲线与净光合速率表现出一致的趋势.光响应曲线、CO_2响应曲线结果表明:光合速率(P_n)与CO_2浓度(C_(CO_2))之间回归方程为P_n=-0.09051+0.03865 C_(CO_2)-1×10~(-5) C_(CO_2)~2,根据回归方程可求得CO_2补偿点为2.34μmol·m~(-2)·s~(-1),CO_2饱和点为1932.5μmol·m~(-2)·s~(-1).P_n与光合有效辐射(PAR)之间回归方程为P_n=-2.0596+0.02094 PAR-8×10~(-6) PAR2,光补偿点(LCP)为102.36μmol·m~(-2)·s~(-1),光饱和点(LSP)为1308.75μmol·m~(-2)·s~(-1),羊草较高的光补偿点和光饱和点是其适应内蒙古高原高光强环境的表现,也是其成为该地区优势植物的适应对策.     

严寒地区太阳能土壤源热泵土壤温度场特性

为了解决严寒地区地源热泵长期运行所引起的土壤温度逐年降低问题,建立了太阳能全年补热的土壤源热泵系统模型.结合某办公建筑土壤源热泵项目,建立了2口120 m深U形垂直埋管试验井,进行热响应试验,得出制热工况与制冷工况的土壤导热系数与热扩散系数分别为1.883 W·(m·K)~(-1)和7.608×10~(-7)m~2·s~(-1);制冷工况的导热系数与热扩散系数分别为1.758 W·(m·K)~(-1)和9.203×10~(-7)m~2·s~(-1).利用TRNSYS软件平台模拟了土壤温度场变化,结果表明:热泵运行10年的土壤温度降为5.17℃,获得了供暖、供冷、过渡季节的太阳能联合土壤源热泵系统的土壤温度的恢复情况.     

实际油藏条件下毛管力曲线测定方法

研发高温高压毛管力曲线测定仪,使用地层水和含有溶解气的地层油,模拟油藏温度和压力条件,测定渗透率不同的3块岩心的地下毛管力曲线,并与压汞法得到的地下毛管力曲线进行对比。结果表明:由压汞毛管力曲线按照常规转换方法得到的地下毛管力曲线均比实测毛管力曲线低,两种曲线在曲线平缓段有较大差别,渗透率为(0.3~1.3)×10~(-3)μm~2的岩心,润湿相饱和度70%时毛管力差值为0.08~0.12 MPa;通过压汞毛管力曲线与实际毛管力曲线拟合,渗透率为(0.3~1.3)×10~(-3)μm~2的岩心实际转换系数为4~5(常规转换系数为7.26),渗透率越高的岩心拟合系数越低。     

数控机床热误差变参数GM(1,1)的建模

为提高数控机床的加工精度,减少热误差对零件加工质量的影响,对热误差变参数灰色GM(1,1)在线预测模型进行研究.变参数灰色GM(1,1)在线预测模型能直接运用热误差时间序列值进行单序列建模,并给出模型参数的逐步迭代公式,根据不断输入的新数据,变参数模型能利用迭代公式,及时修正模型参数.以某精密卧式加工中心为研究对象,对所提出的变参数灰色GM(1,1)模型进行应用验证,并与传统的,1)模型和新陈代谢GM(1,1)模型进行对比研究.对比分析的结果表明:变参数灰色GM(1,1)模型很好地解决了传统的GM(1,1)模型难以预测大样本数据和非线性变化趋势的问题,且比新陈代谢GM(1,1)模型建模运算量小、求解时间短.变参数灰色GM(1,1)模型的预测值与实验结果对比表明,该模型预测精度高、通用性好,适用于机床热误差建模预测,进而提高机床的加工精度.     

影响装备性能的电磁环境因素GM(1,n)模型定量分析

为了对战场电磁环境影响因素进行定量分析并排序,针对小样本试验数据,提出基于GM(1,n)模型综合装备性能及其电磁环境影响因素进行建模,介绍了实现算法.为了提高GM(1,n)模型的建模精度,建立了基于背景值加权处理的GM(1,n)优化模型与算法;对某电子侦察装备的侦察概率与3个相关电磁环境影响因素的GM(1,4)建模进行了验证.结果表明,文中所提模型和算法合理有效,能定量分析电磁环境影响因素对装备侦察概率的影响主次关系.     

传统灰色建模的一些理论问题

分析了GM(1,1)建模中灰导数及其白化背景值对模型精度与适应性的影响,并从灰导数、灰导数的白化背景值的构造证明了原始时间序列数据变化越平缓,发展系数的绝对值越小,GM(1,1)模型的拟合与预测精度越高,模型的适应性越强,根据研究结果指出了提高GM(1,1)模型精度的研究方向.     

上海某深基坑降水抽水试验研究

以上海某深基坑工程为依托,设计单井抽水试验,对降水过程中C08抽水井的出水量以及各观测井的水位进行观测,得到出水量变化先由4.32m~3/h下降到2.82m~3/h再保持稳定的规律;观测井内水位在降水开始后急速下降,降水结束后在较短时间内恢复到初始水位,距离降水井距离越近则其水位变化越大;对试验所得数据进行拟合分析得到混合水平渗透系数K为2.25×10~(-4)cm/s,导水系数T为3.08×10~(-1)cm~2/s,储水系数S平均值为1.66×10~(-3),并提出⑤_1/⑤_2层的混合垂直渗透系数参考值为4.0×10~(-5)cm/s。     

北京市居民用水水价提升空间及其节水潜力

该文分析了北京市居民用水水价及其用水量现状,采用双对数模型建立用水需求价格弹性函数,并计算了不同情景水价调整方案下节水潜力。结果表明,北京市当前水价偏低,居民水费支出系数约0.55%,低于1%标准,人均生活用水量低于节约型标准39.77m~3/年,需水价格弹性系数为-0.166。计算了4种不同情景下的水价调整及其节水潜力,并推荐了近期、中期、远期水价调整方案,三种方案下水价提升幅度分别为3.69元/m~3,5.25元/m~3,7.6元/m~3,与之相对应的水费支出系数均为1%,年节水潜力可达6.74×10~8m~3,687×10~8m~3,7.02×10~8m~3。该文研究为北京市居民用水水价改革提供依据。     

基于动态自适应PSO算法的GM(1,1)融合预测模型

在GM(1,1)预测模型中,发展系数a和灰色作用量b是两个关键的参数,其对模型的预测精度有较大的影响.在分析GM建模原理和参数对模型精度影响的基础上,提出了一种基于动态自适应粒子群算法的灰色GM融合预测模型,在不改变GM(1,1)模型表达形式前提下,使用改进的粒子群优化算法来求解模型的相关参数.实例分析表明:与传统的GM(1,1)模型相比,动态自适应粒子群优化算法与GM融合模型的预测精度在传统GM模型误差较大的情况下也能得到较好的预测效果,在适用性上比传统模型更具优势.