《污染監測中的自然電場動態模擬與時序反演成像》是依託中南大學，由崔益安擔任項目負責人的面上項目。
基本介紹
- 中文名：污染監測中的自然電場動態模擬與時序反演成像
- 項目類別：面上項目
- 項目負責人：崔益安
- 依託單位：中南大學
項目摘要,結題摘要,
項目摘要
自然電場法經濟簡便、對多種污染物敏感，成為淺地表污染監測方法研究的熱點。為了充分利用自然電場法污染監測數據的關聯信息，改變傳統反演方式採用“靜態”模型對各數據“孤立”處理解釋的做法，開展自然電場動態數值模擬與連續反演成像的理論和方法研究。基於孔隙介質滲流理論構建污染擴散中時變自然電場的動態地電模型，開展有限元無限元耦合三維正演研究，實現時變自然電場的動態數值模擬。結合卡爾曼濾波與無跡變換技術，由無跡變換實現非線性卡爾曼濾波過程中的協方差傳遞，構建基於無跡卡爾曼濾波的自然電場數據同化模式，實現污染監測時序數據的連續反演，提高數據解譯的準確可靠性。最後在研究污染物特徵參數成像的基礎上，利用圖像合成技術研究多參數融合成像方法，以及採用運動估計技術的序列圖像修正與校驗方法，實現對污染擴散的高精度序列成像。項目實施可為環境污染物的有效監測提供技術支持，同時促進地球物理正反演研究由靜態到動態的發展。
結題摘要
自然電場法經濟簡便、對多種污染物敏感，成為淺地表污染監測方法研究的熱點。項目針對自然電場法在環境地球物理，特別是污染物監測中的潛在套用開展相關研究，在自然電場正演模擬和反演成像方面取得了一定的研究進展和研究成果。基於孔隙介質滲流理論構建了污染擴散中時變自然電場的動態地電模型，開展了有限元無限元耦合的三維正演研究，實現了時變自然電場的動態數值模擬。結合卡爾曼濾波與無跡變換技術，由無跡變換實現非線性卡爾曼濾波過程中的協方差傳遞，構建了基於無跡卡爾曼濾波的自然電場數據同化模式，實現了污染監測時序數據的連續反演，基於特徵場源以及濾波估計的污染物序列成像方法提高了數據解譯的準確性和可靠性。並基於無線自然電場感測器網路，開發了地下污染實時監測系統。研究過程中用動態地電模型替代靜態地電模型，引入時間維參數進行動態數值模擬，利用動態關聯信息實現了連續反演成像。解決了在統一的時空坐標中融合地球物理參數與滲流動力學參數將自然電場變化關聯到污染物擴散變化的動態模擬問題，以及利用監測數據中的時序關聯信息解決困擾地球物理反演的先驗信息缺乏與後驗驗證困難的問題，推動了地球物理正反演研究由三維向四維發展。自然電場正反演方法以及無線感測器網路技術在環境地球物理中具有非常好的套用前景，特別是在污染物探查監測方面潛力巨大，從垃圾填埋場、尾砂庫廢液泄漏探查到土壤微生物修復、烴類污染物的降解監測等等都有其獨特的用武之地。可以為實現土壤與地下水污染有效監測、保護環境、建設美麗中國提供有力的方法與技術支持。
