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2021 年 4 期目录
海洋地质与第四纪地质. 2021, (4): 1-2
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沉积与环境

 

南极菲尔德斯半岛西海岸海滩沉积物环境磁学特征及其控制因素
南极无冰区独特的环境系统近几十年来被广泛地关注和研究,同时环境磁学方法在环境变化研究中也被越来越多的应用。本文通过对2015年采自南极菲尔德斯半岛西海岸一根长26 cm的柱样进行环境磁学、粒度、210Pb和稳定碳同位素测试分析发现,由于海岸基岩为安山质玄武岩,所以沉积柱样整体的磁性矿物含量较高,表现出较强的磁性,其磁化率均值(χlf)高达1597×10−8 m3·kg−1,约为一般海滩磁化率值的3~4倍。其磁性矿物类型主要是假单畴的亚铁磁性矿物颗粒(磁铁矿)且含有少量的反铁磁性矿物颗粒(赤铁矿)。垂向上210Pb和粒度结果显示,柱样上段沉积物粒度较细,水动力较弱使得细粒磁性矿物颗粒被快速保存下来,而随着深度的增加粒度逐渐变粗,岸滩水动力相对增强,而且底部受到生物有机质溶解作用的影响导致柱样上段磁学参数值高于下段。
唐怀能, 王永红, 黄清辉
doi: 10.16562/j.cnki.0256-1492.2020092001
海洋地质与第四纪地质. 2021, 41(4): 1-12
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南黄海辐射沙脊群西洋潮流通道的浅部沉积层序及其形成演化再认识
晚第四纪以来,黄河、长江都曾经江苏中部海岸注入南黄海,河海交互作用形成一系列沉积,全新世海侵后发育岸外辐射沙脊群。沙脊群西北部、由岸滩与沙脊所夹持的西洋潮流通道,位于北侧废黄河三角洲和南侧长江三角洲两大地貌单元间的过渡区,成为揭示不同大河交互作用下的海岸、陆架晚第四纪沉积层序模式的重要窗口。最近通过更多晚第四纪钻孔对比和浅层地震剖面集成研究发现:① 由于混乱的测年结果和陆相硬黏土层对比不当,造成之前基于07SR01孔和Y1孔构建的辐射沙脊群西洋潮流通道浅部沉积(标高−60 m以内)的年代框架有误,其主体应是晚更新世沉积且发育两个沉积旋回,末次冰盛期硬黏土层多被潮流侵蚀而缺失,表层全新世沉积厚度在水下沙脊处基本不足10 m,其余普遍不足5 m,甚至缺失;② 仅在西洋西北段稳定分布的浅层地震单元U3指示了MIS 3古黄河三角洲的南缘,自晚更新世以来西洋所在的江苏中部海岸可能深受古黄河物源的影响,这尚需在西洋西北段的关键位置钻取新孔,并结合已有浅层地震剖面和东南段钻孔来进一步研究证实。提出下一步工作将基于层序地层学方法,通过对已有控制性浅层地震剖面进行地震层序格架的三维可视化、提取地震单元和反射界面的空间分布特征,结合已有及新增控制性钻孔的沉积学和年代学研究,构建可靠年代框架、判识大河物源,并参考邻区钻孔资料,来探明西洋潮流通道的浅部沉积层序,反演其形成演化。
夏非, 张永战, 刘德政
doi: 10.16562/j.cnki.0256-1492.2021033101
海洋地质与第四纪地质. 2021, 41(4): 13-26
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海南东方近岸海底活动沙波的地球物理特征及其迁移机制
海南东方近岸海底发育有大量沙波,利用多波束测深、侧扫声呐、浅地层剖面、单道地震资料综合分析了活动沙波的地球物理特征,探讨了沙波的分布特征、迁移机制、活动性及形态演变特征。结果表明,研究区海底沙波分布和规模具有显著空间差异性,大中型沙波主要发育于沙脊上,小型沙波主要发育于沙脊两侧,坑槽区发育近对称沙波,研究区西南部沙波不发育。受潮流和科氏力约束,在海底沙脊西侧沙波迁移方向主要为向北(略偏东),在沙脊东侧主要为向南(略偏西);受地形制约,坑槽区近对称沙波迁移可能停止或方向发生改变。沙波活动性强的标志主要包括:① 形态呈不对称的“脊尖槽缓”,② 叠置小沙波与沙纹发育,③ 浅部有透明层,④ 陡坡面反射模糊,⑤ 内部斜交前积结构。分析认为,沙波活动性与其形态密切相关,包括弱运动、强运动、不运动3个演变阶段。
李勇航, 牟泽霖, 倪玉根, 苏明, 潘冬阳, 蔡鹏捷, 陈志坚
doi: 10.16562/j.cnki.0256-1492.2020082602
海洋地质与第四纪地质. 2021, 41(4): 27-35
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中强潮海滩剖面冲淤过程研究——以北海银滩为例
揭示中、强潮砂质海滩在波浪和潮汐作用下的剖面冲淤变化过程是理解海岸演变及沿海防护工程设计与旅游资源规划的核心内容。以北部湾北海银滩为例,基于GIS-RTK获取区域2014年7月—2018年2月逐月剖面高程实测数据,结合水文资料分析银滩剖面在外在驱动作用下的变化特征及冲淤机制。结果表明:① 银滩内滨区域处于净侵蚀状态,低潮带及其以浅区破波带以弱淤积为主,冲流带展现持续、恒定净淤积特征。② 一年中有263天波浪可引起银滩−3.41 m水深以浅的泥沙频繁扰动,由此造成内滨剖面快速变化,波高0.3~0.5 m的波浪引起的泥沙扰动水深控制冲流带、破波带和低潮带的淤积过程。③ 潮位波动导致波浪作用下海床泥沙活动的范围出现差异,由此引起海滩由陆向海出现“强淤积-弱淤积-弱侵蚀”特征。④ 造成区域较大增水的台风可大幅度提高各级别波浪扰动范围,对银滩整体剖面造成侵蚀。
黄祖明, 戴志军, 黎树式, 黄鹄, 冯炳斌
doi: 10.16562/j.cnki.0256-1492.2020081702
海洋地质与第四纪地质. 2021, 41(4): 36-47
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江苏盐城滨海地区浅层地下咸水的水盐来源及咸化成因
江苏盐城滨海地区浅层地下咸水对区域水资源利用和生态环境保护具有重要影响,为了查明浅层地下咸水的水盐来源及咸化成因,于2018—2019年采集了研究区河水、雨水、海水、地下淡水、微咸水及咸水等不同类型水样,对水样的水化学组成、离子比、Piper三线图、氢氧同位素组成及14C测年结果进行了分析,结果表明:① 潜水与第Ⅰ承压含水层地下水均以咸水为主,潜水含水层上部存在埋深小于10 m的淡化层,向海方向分布有淡水、微咸水、咸水水质类型。② 潜水与第Ⅰ承压含水层地下水主要来源于全新世暖期降水补给,盐分来源于强烈蒸发浓缩后的古残留海水。③ 潜水淡化层地下水主要来源于现代时期降水补给,盐分来源于岩盐和铝硅酸盐矿物的溶解,废黄河口部分地区地下水咸化主要受海水入侵影响。
侯国华, 高茂生, 党显璋, 陈广泉
doi: 10.16562/j.cnki.0256-1492.2020082701
海洋地质与第四纪地质. 2021, 41(4): 48-59
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地球化学与地球物理

 

中全新世以来东西伯利亚陆架沉积物来源的演化:元素地球化学记录
北极地区对全球气候变化非常敏感,是研究古环境和古气候变化的关键区域。东西伯利亚海作为北极重要的边缘海之一,对东西伯利亚陆架和陆坡沉积物来源的研究将有助于加深对北极沉积环境和气候变化的认识。本文通过对东西伯利亚海西部LV77-36岩心沉积物中碎屑组分的主微量、稀土元素进行分析,阐述了各指标随年代的变化特征,并探讨了中全新世以来东西伯利亚海西部碎屑沉积来源的变化及其对古环境演变的响应。结果表明中全新世以来LV77-36岩心沉积物主要来源于勒拿河、因迪吉尔卡河、亚纳河和马更些河的河流输入,以及西伯利亚地台和新西伯利亚群岛的海岸侵蚀物质。与其他古气候参数对比发现,海冰和洋流的变化对源区物质在东西伯利亚陆架的分散和沉积有着重要的影响。全新世晚期由于楚科奇海海冰的增加、西伯利亚沿岸流的减弱和波弗特环流的增强,导致北美端元的物质贡献相较全新世中期有小幅度增加。
方晓荣, 胡宁静, 豆汝席, 张颖, 张辉, 刘季花
doi: 10.16562/j.cnki.0256-1492.2020122701
海洋地质与第四纪地质. 2021, 41(4): 60-73
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渤海主要汇入河流碎屑磷灰石地球化学特征及成因
渤海的碎屑物质详细记录了源区的地质信息,对其进行物源示踪研究有助于提高我们对周围造山带及黄河的演化、中国东部陆架海碎屑物质扩散等的认识。本文利用激光剥蚀电感耦合等离子质谱分别对辽东湾、渤海湾及莱州湾周围主要汇入河流的碎屑磷灰石进行原位微量元素分析,结合Kolmogorov-Smirnov统计方法的多维判别图与反向传播神经网络等方法,分析渤海主要汇入河流碎屑磷灰石的微量元素与稀土元素。结果表明在汇入渤海的主要河流中,碎屑磷灰石的微量元素主要以Sr元素与Y元素为主,且都出现较为明显的HREE富集,但在不同河流之间的碎屑磷灰石Sr元素与REE也存在一定差异,这可能与其母岩不同相关。
刘海金, 龚志军, 林旭
doi: 10.16562/j.cnki.0256-1492.2020100301
海洋地质与第四纪地质. 2021, 41(4): 74-86
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南海及邻区岩浆岩时空分布特征及机制
南海的岩浆作用自始至终高度活跃,岩浆活动规模远远超出以前的想象。根据地壳发展阶段及其产生的岩浆作用强度和类型的差异,结合岩石同位素年龄资料,将南海及邻区划分为前吕梁期、吕梁期、晋宁期、加里东期、海西期、印支期、燕山期、喜马拉雅期等8个岩浆作用时期,主要分布于南海及周缘的广东、广西、海南岛、台湾岛、中南半岛、加里曼丹岛、菲律宾群岛,时代从前吕梁期至喜马拉雅期均有出露。南海及邻区最老的岩浆岩是在中南半岛出现的太古代黑云母花岗岩、紫苏花岗岩和辉长岩;最新的现代岩浆岩海陆均有发现,南海西南部和菲律宾等地区至今还有火山喷发岩浆活动。南海海区岩浆岩以燕山期和喜马拉雅期为主,燕山期以中酸性侵入岩为主,广泛分布于南海陆缘,尤其南海北部和西南部最甚;喜马拉雅期以强烈的基性、超基性岩浆活动为主,遍布于整个南海海区,以玄武岩为主。总体上,海区岩浆活动要比陆区晚。
祝嵩, 姚永坚, 李学杰
doi: 10.16562/j.cnki.0256-1492.2020052001
海洋地质与第四纪地质. 2021, 41(4): 87-115
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古海洋与年代地质

 

巽他陆架末次冰期植被之谜
末次冰期低海平面时期出露的巽他陆架植被变化对全球碳循环影响有着重要影响,但目前植被重建结果仍存在很大争议。利用巽他陆架区域现有末次冰期的碳同位素和植物孢粉记录进行了古植被重建。与全新世相比,末次冰期时热带雨林的分布范围向赤道方向收缩,呈现不均匀的带状分布,而远离赤道的区域草本植物扩张。赤道辐合带的向南移动和热带太平洋的类El Niño状态导致的巽他陆架区域整体降水减少是造成这种现象的重要原因。山地在冰期植被垂直分布结构的演化中起着重要作用。在湿而冷的区域,山地雨林向下扩展;而在干而冷的区域,山地扮演着雨林避难所的角色。巽他陆架古植被重建工作仍面临着隐域性植被、植被指标局限性等难点。
郁金勇, 李丽, 贺娟, 贾国东
doi: 10.16562/j.cnki.0256-1492.2020103101
海洋地质与第四纪地质. 2021, 41(4): 129-141
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非洲东南纳塔尔海谷MIS12期以来的物质来源和古气候变化:IODP U1474孔黏土矿物记录
氧同位素(marine isotope stage,MIS)MIS12期以来的气候环境变化对非洲东南部古人类的迁徙和演化影响甚远。非洲东南外海纳塔尔海谷U1474孔由IODP 361航次获取,通过X射线衍射法(XRD)对前20 m共149个样品中的黏土矿物组成进行测试分析,结果显示自MIS12期以来U1474站位的黏土矿物组成以蒙脱石为主,平均含量为39.23%;其次为伊利石,平均含量为26.11%;高岭石平均含量为17.79%;绿泥石含量最低,平均含量为17.19%;伊利石的结晶度较好,为0.35°Δ2θ(<0.4°Δ2θ),而且化学指数较低,为0.30(<0.43)。其组合特征意味着其主要由非洲东南部三大河流携带输入(图盖拉河、林波波河和赞比西河)。U1474孔黏土矿物组成和参数变化自MIS12期以来的变化指示了非洲东南部的气候变化,其变化有着明显的冰期-间冰期旋回特征,可划分为5个阶段,每个阶段冰期寒冷干燥,间冰期相对温暖湿润。在每个时期呈现出一定的亚轨道的气候波动异常,常有冷暖、干湿波动的情形,这可能受到区域大气环流和临近海流(如厄加勒斯流)的影响。
宋濠男, 张泳聪, 韩喜彬, 胡栟铫, 龙飞江
doi: 10.16562/j.cnki.0256-1492.2021042001
海洋地质与第四纪地质. 2021, 41(4): 142-156
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油气与矿产

 

琼东南盆地新生代东西分块差异构造演化及控藏意义
运用构造解析方法,通过精细地震资料解释和断层活动性分析,对琼东南盆地东西分块差异构造演化特征及其构造控藏差异进行了深入研究。根据区域构造差异,首次厘定了松南凹陷与宝岛凹陷边界,并分析认为该边界为琼东南盆地东西区分块差异构造演化边界。以此为界,盆地西区以北东构造走向为主,以发育大型简单铲式断层控制的大型地堑、半地堑凹陷为特征;盆地东区以近东西构造走向为主,以发育Y字型断层、铲状及板状阶梯断层控制的大型地堑、复式地堑为特征。综合分析认为,琼东南盆地东西分块差异构造演化的主控因素主要有三点:限制性边界条件、地壳结构与热流差异、差异构造地质因素。限制性边界条件差异与区域构造应力场转换是控制盆地东西分块断裂时空差异的主控因素,而地壳结构与热流差异和差异构造地质因素最终加剧了盆地东西区差异演化。在此基础上,开展了琼东南盆地深水区构造差异控藏综合研究,主要包括烃源岩、沉积体系及成藏区带差异研究,认为深水西区凹陷半地堑结构窄深,以发育海陆过渡相及陆源海相烃源岩类型为主,烃源岩埋深大,热演化程度高,生排烃时间晚,成藏层系以新近系重力流沉积为主,受半地堑凹陷结构控制主要发育3个成藏区带:陡坡带沟源断层垂向运移成藏区带、中央带高压底辟裂隙垂向运移成藏区带和缓坡带侧向运移成藏区带,以前两种成藏区带最优。深水东区(复式)地堑结构宽浅,以发育陆源海相烃源岩类型为主,烃源岩埋深浅,热演化程度中等,生排烃时间早,成藏层系以前古近系潜山及古近系三角洲海陆过渡相沉积为主,受地堑结构控制对称发育4个成藏区带:南北部凸起区断-砂-脊复合疏导格架侧向运移成藏区带和两侧近凹断阶带断层垂向运移成藏区带,这4四个区带成藏条件有利,均有油气发现,应为下步勘探重点领域。
王真真, 朱继田, 李安琪, 胡潜伟, 毛雪莲, 尹宏伟
doi: 10.16562/j.cnki.0256-1492.2020072401
海洋地质与第四纪地质. 2021, 41(4): 157-169
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渤中19-6凝析气田太古宇潜山储层发育主控因素及地质模式
综合运用岩心、测井、地震、野外露头及生产测试资料对渤中19-6太古宇潜山储层发育特征及主控因素进行了分析。研究发现渤中19-6太古宇潜山储层主要受岩石类型、构造运动和风化淋滤等因素影响,储层纵向分为风化带和内幕带,其储层发育主控因素及储层空间分布模式差异明显。其中,风化带受构造和风化淋滤作用双重控制,发育构造缝、风化缝、溶蚀孔隙等储集空间类型,裂缝整体发育呈网状,储层连通性好。受宏观古地貌控制,风化带厚度从古构造高部位向构造低部位呈逐渐减薄的“似层状”分布模式。同时,受岩石类型、局部断层、沟-脊微地貌以及坡度等因素的影响,风化带厚度局部增厚或减薄。潜山内幕带主要受内幕高角度断层控制,基本不受风化作用影响,储集空间以构造缝为主。通过内幕高角度断层的识别和刻画,认为内幕带储层沿高角度断层带状、漏斗型分布。上述认识对于渤中19-6凝析气田开发方案的编制,特别是为潜山储量动用及注采井网部署奠定了重要基础。
范廷恩, 牛涛, 范洪军, 胡光义, 樊鹏军, 马淑芳, 肖大坤
doi: 10.16562/j.cnki.0256-1492.2020092701
海洋地质与第四纪地质. 2021, 41(4): 170-178
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第四纪地质

 

黄淮平原区晚新生代气候变迁
通过梳理黄淮平原内的黄土、湖沼和石笋等剖面及钻孔沉积记录,探讨了该区晚新生代以来的气候变化特征,并对比分析了该区气候变化的时空差异。结果表明,新近纪期间东亚季风系统开始逐渐建立,研究区气候带由干旱区转为湿润区。晚新生代以来,黄淮平原区构造尺度气候变化符合东亚气候变化的一般趋势,即经历了较显著的阶段性冷干化演变。第四纪期间,黄淮平原区气候表现出典型的轨道尺度冷暖波动(冰期-间冰期旋回),可能是在全球宏观气候背景下对东亚季风强弱变化的响应。然而在千年尺度,受区域地形等局地因素的影响,黄淮平原区全新世气候变化在空间上表现出一定的差异性和穿时性。
李宗盟, 朱文敏, 高红山, 刘芬良, 邢伟
doi: 10.16562/j.cnki.0256-1492.2020112303
海洋地质与第四纪地质. 2021, 41(4): 179-191
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地球化学组成对浑善达克沙地与科尔沁沙地风化和沉积循环特征及其物源的指示
对浑善达克沙地与科尔沁沙地河流砂和风成砂的细颗粒组分(<10 μm和<63 μm)进行了地球化学元素(常量、微量和稀土元素)和Sr-Nd同位素分析,评估了浑善达克沙地与科尔沁沙地的化学风化、沉积再循环特征和物质源区,探讨了西拉沐沦河对两个沙地物质交换的贡献。浑善达克沙地与科尔沁沙地沉积物的地球化学分析(低的CIA值、PIA值和CIW值,高的WIP和ICV值,低的Zr/Sc比值以及A-CN-K和MFW图解等)表明这些沉积物处于化学风化初期阶段,成熟度低,仅经历了简单的沉积再循环过程。物源判别图解表明浑善达克沙地与科尔沁沙地的母岩以中酸性花岗岩石为主,并且具有一个混合源区,华北克拉通北部的燕山褶皱带和中亚造山带东部的大兴安岭山脉分别为它们提供了物质来源。此外,两个沙地的细颗粒物质(特别是<10 μm组分)在地球化学组成上具有很强的相似性,我们认为西拉沐沦河起到关键的桥梁作用,浑善达克沙地的细颗粒物质通过西拉沐沦河的搬运输送至科尔沁沙地,同时,地表盛行风的搬运也起到一定作用。
刘璐, 谢远云, 迟云平, 康春国, 吴鹏, 魏振宇, 张月馨, 张曼
doi: 10.16562/j.cnki.0256-1492.2020123102
海洋地质与第四纪地质. 2021, 41(4): 192-206
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技术方法

 

浅地层剖面和单道地震测量在海砂勘查中的联合应用
海砂需求激增导致其勘查开发力度不断加大,埋藏海砂作为重要的海砂资源赋存类型,开发其的环境影响相对较小,但找砂难度相对较大。常用来勘查埋藏海砂的物探手段是单道地震测量,其优点是可以穿透砂层,而缺点是存在多解性。浅地层剖面由于难以穿透砂层,在以往的海砂勘查中未得到足够的重视。本文利用浅地层剖面“易穿透泥难穿透砂”的特性,通过其排除泥层间接探砂,再结合单道地震直接识别砂层。泥层的浅地层剖面特征为易于识别的均质透明或层状反射,砂层的单道地震特征为中强振幅连续性差的杂乱反射,将泥层的间接排除法与砂层的直接识别法相结合,形成"浅地层剖面排除泥层+单道地震识别砂层+钻孔验证"的埋藏海砂勘查方法,可有效提高找砂成功率。
倪玉根, 习龙, 夏真, 何健, 陈梅, 李勇航, 李丽青
doi: 10.16562/j.cnki.0256-1492.2020072301
海洋地质与第四纪地质. 2021, 41(4): 207-214
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X射线CT扫描与三维重建技术在南海北部岩心Core 01中的应用及沉积环境初探
随着技术的不断进步,X射线CT扫描与三维重建技术在地质学研究中的应用越来越广泛,但在深海岩心的分析中应用依然有限。对南海北部陆坡岩心柱Core 01进行全样岩心X射线CT扫描,将扫描图像导入三维建模软件Mimics,进行岩心内部结构的三维重建,恢复了该岩心中0~1.0 m的孔隙结构及4.2 m处的生物化石壳体的外部形态。重建结果表明X射线CT扫描在深海岩心的研究中具有可行性。此外,结合浮游有孔虫AMS 14C测年、底栖有孔虫氧碳同位素结果以及此站位的地质背景,推断该岩心中孔隙的形成可能与该区天然气水合物的释放有关。
卢亚敏, 苏克凡, 付帆飞, 黄宝琦, 刘乐军, 王娜
doi: 10.16562/j.cnki.0256-1492.2020110901
海洋地质与第四纪地质. 2021, 41(4): 215-221
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冷泉羽状流多波束水体声学探测技术与应用
海底冷泉作为地球水圈与下伏岩石圈之间物质和能量交换的重要场所,其广泛发育于主动大陆和被动大陆边缘、深海扩张中心、汇聚板块边界、弧前盆地、断层以及泥火山发育区等区域。研究海底冷泉对于海洋工程安全、天然气水合物开发、海洋油气勘探、全球气候变化、碳循环和极端生物群落等方面具有重要意义。本文在系统总结海底冷泉探测技术方法的基础上,重点阐述了多波束水体声学探测技术及海底冷泉羽状流特征反演方法,对海底冷泉系统探测技术方法完善和应用具有重要意义。
梅赛, 杨慧良, 孙治雷, 刘俊, 李海龙, 孙军, 赵钊
doi: 10.16562/j.cnki.0256-1492.2020082401
海洋地质与第四纪地质. 2021, 41(4): 222-231
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基于分形纹理特征的侧扫声呐图像沉船识别方法研究
为提高侧扫声呐图像中沉船等目标信息的识别精度和识别效率,根据盒维数、毯维数与多重分形谱的侧扫声呐图像纹理特征提取算法,构建了基于分形纹理特征的Adaboost级联分类器沉船目标识别流程。结合实测侧扫声呐图像数据进行水下沉船识别实验,并与灰度共生矩阵和Tamura纹理特征的识别结果进行对比。研究表明,基于分形纹理特征的识别方法综合考虑了图像全局与局部纹理特征,且不依赖人工选取阈值参数与特征向量,可有效提高目标识别精度和识别效率。
董凌宇, 单瑞, 刘慧敏, 于得水, 杜凯
doi: 10.16562/j.cnki.0256-1492.2020070301
海洋地质与第四纪地质. 2021, 41(4): 232-239
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