小波基函数选择对SAR干涉图去噪的影响

首先简要介绍Daubeachies、Biorthogonal、Symlets、Coiflets、Discrete Meyer和Reverse Biorthogonal六种小波函数的特性,然后以这些小波函数为基函数,采用相同的小波去噪算法对含噪声的模拟SAR干涉图和实际形变干涉图进行去噪实验。实验结果表明:在六种小波函数中,Biorthogonal小波的去噪效果最好,而且计算速度较快,是SAR干涉图去噪的最佳小波基函数。

DInSAR技术对不同方位形变的敏感性研究

以DEM数据为假想的地面目标,只考虑距离对相位的影响,模拟竖直向、距离向和方位向形变的干涉纹图,从而研究DInSAR技术对空间不同方位形变的敏感性。在所有模拟参数和形变位移大小都相同的情况下,三个不同方位形变所产生的相位从0到2π变化的完整干涉环的数目是各不相同的,揭示DInSAR技术对不同方位地表形变的敏感性存在差异,且敏感性由大到小依次为:竖直向、距离向和方位向。

基于空间形态特征遥感边缘信息的提取方法

边缘信息是地物间波谱差异的反映。仅仅考虑灰度差异并不能满足专题信息 地物边缘提取的需要。加入地物的空间形态特征依据, 可以使边缘信息提取更准确。在灰值形态学梯度算法和多方位形态结构元素形态学理论分析基础上, 提出了提取遥感图像边缘信息的新方法。叙述了结构元素的设计和边缘提取过程, 给出了应用实例并得到良好的视觉效果。

用D-InSAR技术测量地面形变位移三分量

SAR图像按轨道和天线视向划分有升轨左视、升轨右视、降轨左视和降轨右视四种类型,仅采用其中的一种SAR图像测量地面形变,会因为D-InSAR技术仅对视线方向位移敏感而产生误差.本文在介绍D-InSAR测量原理的基础上,详细导出了由视线方向形变量计算真实形变位移三分量的一般表达式,分析了用D-InSAR技术测量形变位移三分量存在的困难,最后给出了可能解决途径.

基于小波包变换的SAR干涉图去噪研究

基于SAR复干涉图中噪声满足加性噪声模型,提出对复干涉图实部和虚部分别应用小波包软阈值方法的去噪方案。以Daubeachies小波为小波包基函数,对添加了噪声的模拟SAR干涉图进行去噪实验,发现三级小波包分解的去噪效果明显优于一级和二级分解。并进一步对实际的含噪干涉图进行了去噪实验,与小波包软阈值方法直接对干涉图去噪的结果进行了比较。实验结果证实了本文方案的有效性。

基于DInSAR技术获取形变位移三分量的新方法

提出从三个不同视线向的SAR差分干涉图中提取地表形变位移三分量的新方法。为了检验该方法的可行性,选取三组不同卫星轨道数据模拟了两种理想地表形变模型的差分干涉图,并采用最小二乘法解缠差分相位场,从解缠干涉图中获得视线向形变位移量,然后利用矢量分解方法将视线向形变位移量解算成形变位移三分量,最后对形变位移三分量的反演结果进行了误差分析。误差均不超过15%,证实了该方法的可行性。

多维空间角度方法提取植被覆盖区蚀变信息

基于光谱角制图法,提出运用多维空间角度方法来提取植被覆盖较好区域的遥感图像蚀变信息。采用目视解译方法得到的样本向量代替从波谱库中得到的端元组分矢量来计算多维向量间的空间角,并且加入合适的约束条件,来改进多维空间角度方法。给出了植被覆盖区蚀变信息提取的实施方法与步骤。最后运用改进的多维空间角度方法提取实际区域的蚀变信息,并将它与用比值法和主成分分析法得到的结果作比较。表明改进的多维空间角度方法提取蚀变信息的效果比较理想,与该地区的地质图件更为一致,从而证实了该方法的有效性。

黏滞分层地幔中密度异常驱动对流模型的研究

在地震层析成像计算的地幔密度异常直接驱动地幔对流的新方法的基础上,发展了在上、下地幔不同黏性结构框架下,密度异常驱动地幔对流的物理模型.利用Grands和S12WM13等地震层析成像模型推得的地幔密度异常分布,设置板块绝对运动极型场为运动上边界,考虑深度660km地震波不连续面为界的上、下地幔之间存在黏滞性的差异,直接反演了不同黏滞系数的双层地幔结构下地幔对流的模式.研究中选取地幔平均密度为ρ=5500kgm3,上层地幔平均黏滞系数为μ=1021Pa·s,计算了上、下地幔黏滞系数之比为1∶1,1∶10,1∶100和1∶1000时地幔大圆剖面、以及区域剖面上的流场.结果表明,两种模型在球谐展开1～13阶的范围内其对流的基本格局相似.当下地幔黏滞性超过上地幔的100倍时,下地幔流场速度与上地幔的流场速度相比显著减小,但是对流仍然表现出单层对流环的基本格局.论文还用240km深度球面上的对流格局讨论了对流和全球构造之间的关系.

地震波场模拟中的褶积微分算子法

褶积微分算子是将偏导数算子的带限傅氏谱进行反傅氏变换得到的,具有对称或反对称和衰减速度快的特点。根据频谱分析理论,选用序列在结束时能光滑趋于零的截断窗口将褶积算子截断,结合考虑微分算子守恒定律,将褶积算子中心值进行修正,得到适合于波场模拟的最优权系数。给出用褶积微分算子模拟声波波场的实现途径与实例。理论分析与模型试算证明了褶积微分算子法的正确性与有效性。

前兆性地震平静研究

作为一种重要的强震前兆现象,地震平静有可能提供关于地震位置、时间和大小的有用信息,在地震预测中将具有重要作用.为全面了解地震平静这一极具希望的前兆现象,本文将详细地阐述地震平静的定义、研究方法、存在规律、模型及其可能的物理机制,并对存在的问题与未来的发展提出初步的设想.

震级标度的不一致与震源的复杂性

矩震级标度是从地震矩换算过来的，换算关系中地震应力降与剪切模量估算的不准确会对矩震级标度产生影响．本文利用1976年1月～2006年12月发生在东经75°～135°，北纬15°～55°的M≥5地震的矩震级与面波震级，探讨了应力降与剪切模量的比值Δσ／μ在中国及邻区以及在不同震级下的分布特征．中国大陆及邻区的Δσ／μ值分布较分散，不同地区的Δσ／μ值明显不同，且绝大部分值大于矩震级和地震矩换算关系中使用的全球平均值．对于同一地区不同震级的地震，其Δσ／μ值也不一样，震级大，Δσ／μ值通常也大．研究认为剪切模量和地震应力降的估计对矩震级标度的影响不能忽略．

地震波混合阶褶积算法模拟

基于正反傅立叶变换,提出了地震波模拟的混合阶褶积算法。该方法原理简单、易于实现,结合了有限差分与伪谱法的优点,具有较高的精度和计算效率,适用于地震波场的正演计算,同时还给出了二维地震波场的理论计算实例。计算结果表明,此算法模拟结果正确、精度高、速度快、能适应较为复杂地质模型,并且易于推广到各向异性介质中去。

震后短期和长期形变模拟-以1960年智利Mw9.5地震为例

以1960年5月智利瓦尔迪维亚(Valdivia)MW9.5地震为例分析震后不同时期的形变,实现了以Burgers体为粘弹介质模型来模拟震后粘弹松弛效应有限元数值模拟.计算结果表明,该粘弹介质模型可以模拟地震引起的瞬时同震弹性响应及震后粘弹松弛的短期和长期响应.由1960智利MW9.5地震震后模拟的应变率显示以Burgers体为粘弹介质模型可以解决Maxwell体在模拟震后短期和长期形变不协调问题.

库仑应力变化与余震对应关系的初步探讨—以集集地震为例

本文以集集地震为例,讨论了在多个小断层的位错模型,分层地质结构这种更加接近实际的情况下的库仑应力变化,计算结果表明有必要考虑这些符合实际的模型.本文分别讨论了走滑断层上库仑应力变化与走滑地震、逆冲断层上库仑应力变化与逆冲地震空间分布的对应关系,计算结果表明集集地震所引起的库仑应力变化确实有利于本地区余震的发生.

上地幔密度异常驱动小尺度对流及实验模型

建立了由密度异常驱动上地幔小尺度对流的数学 物理模型, 发展了利用地震层析成像数据反演上地幔小尺度对流的基本理论和方法. 该模型建立在三维直角坐标系框架上, 假设地震层析成像所显示的地震波速度异常对应于上地幔物质密度异常, 而该密度异常反映了上地幔小尺度热对流系统的温度异常场. 模型首先将地震层析成像确定的地震波速度异常转换为密度异常, 并视其为对流的驱动力; 进而利用三维傅立叶变换, 在波数域内, 在给定的边界条件下, 求解控制流体行为的运动方程和连续性方程, 最后求得对流的流场. 为检验本研究提出的理论和方法的有效性, 本文使用了两个简单的实验模型: 热体和冷体模型; 俯冲断离( break off)板片模型, 计算了其驱动的地幔流场. 结果表明, 本文提供的理论和方法,可以直接应用于与区域岩石层构造动力学相关的上地幔小尺度对流的研究.

西太平洋下D”区的剪切波各向异性

利用来自汤加—斐济及周边地区发生的47次地震并由中国地震台网中心和IRIS台站记录到的数据,与来自东亚北部及北太平洋地区发生的26次地震并由IRIS台站记录到的数据,使用ScS-S相对走时分析方法研究了西太平洋下D"区的剪切波各向异性,得到了核幔边界反射点上ScS波径向分量和横向分量的分裂时间,并计算了D"区的地震波各向异性强度.发现ScS波通过西太平洋下D"区时普遍呈现出径向分量走时大于横向分量走时的模式.ScS波的分裂时间值为-0.91～3.21s,平均值为1.1s;各向异性强度值为-0.45%～1.56%,平均值为0.52%.观测和分析结果表明,西太平洋下D"区水平流应占支配地位,各向异性结构主要是具有垂直对称轴的横向各向同性介质.形成这种结构的可能原因是地幔底部水平流导致的核幔边界反应产物或部分熔融物质的形状优选方向,或下地幔物质的晶格优选方向.

中国西北及周边地区上地幔密度异常驱动小尺度对流

假设地震层析成像提供的地震波速异常对应于上地幔物质的密度异常分布,而该密度异常直接源于上地幔热对流相应的温度扰动.在给定边界条件下,利用三维傅里叶变换,在波数域内求解控制流体行为的运动方程和连续性方程,得到上地幔小尺度对流流场.利用密度异常驱动上地幔小尺度对流的数学-物理模型,采用胥颐、刘福田等提供的地震层析成像数据计算得到了我国西北及周边地区上地幔对流模式.结果表明,对流流场的顶部在岩石圈较薄的盆地区域呈现上升发散流动特征,如塔里木盆地、柴达木盆地、哈萨克斯坦块体及准噶尔盆地;岩石圈较厚的山脉则对应了会聚下降的流动特征,如天山山脉、昆仑山山脉和祁连山山脉.同时,塔里木盆地处于拉张状态,驱动其上地幔物质南下向青藏高原北部西昆仑运动,以及北上向天山下部流动,这可能是天山隆升的原因之一.

利用地震层析成像数据修正中国西北地区莫霍界面深度

考虑到地壳和上地幔密度异常对地表重力的影响,本文提出了修正单纯利用重力资料 反演地壳厚度的算法．该算法利用地震层析成像结果推算出地壳和上地幔密度异常分布,然 后计算由此分布引起的地表重力异常,再从观测布格重力异常中扣除上述密度异常引起的重 力效应,最后在地壳均衡假设的基础上顾及到对反演参考深度的修正,直接反演区域地壳厚 度．本文利用胥颐等地震层析成像的数据,修正了中国西北地区莫霍界面的深度．结果表明, 该区域地壳和上地幔密度异常引起的地表重力异常值为—60×1O-5m／s2～30×10-5m／s2． 与直接使用布格重力异常反演地壳厚度相比较,该密度异常对该区域莫霍界面将产生约6 km 的修正．本方法使得利用重力数据反演地壳厚度在理论上更为完备,实际应用中也比较可 行,为更进一步逼近莫霍界面的真实形态提供了一种途径．

利用遥感影像偏移追踪的地震滑坡监测

针对现有的滑坡监测方法往往难以准确、及时地获取地表位移信息这一问题,通过对传统时域互相关算法的改进,提出了一种基于光学遥感影像子像素偏移追踪的地震滑坡监测方法。利用时域互相关算法只能获取整像素偏移,而双线性插值和高斯回归算法则可以获取子像素偏移。该文将时域互相关、双线性插值和高斯回归三种算法进行有机结合,可以有效提高偏移估算精度。理论测试结果显示:该方法可以从光学遥感影像对中获取地表位移信息,理论精度基本达到千分之几个像素水平。本文还利用该方法获取了芦山地震滑坡位移场,结果与唐川老师等得到的滑坡分布具有很好的一致性。

基于深度卷积神经网络的剪切波分裂质量检测

剪切波分裂是分析地震各向异性的一种重要手段,常规方法是利用网格搜索获取分裂参数,再通过不同方法的测量结果对比测量结果进行质量检测,这一过程会耗费大量计算时间。本文针对这一问题提出了一种利用深度卷积神经网络对剪切波分裂进行质量检测的新方法,对使用了Resnet残差结构的深度神经网络进行训练,直接对二分量剪切波波形数据的质量进行分类。整个过程为:神经网络通过卷积层提取波形特征,计算损失函数后反向传播训练模型参数,完成迭代训练后的模型对输入波形数据正向计算自动输出类型。本文利用川西台站接收到的实际数据以及随机生成的合成数据分别对该网络进行训练,均可以获得准确的分类结果。相比于通过多种剪切波分裂方法对比测量结果的质量检测方法,基于神经网络的方法可以省略网格搜索的计算过程直接判断质量类型,在运算速度上的优势明显,并可继续通过训练提高模型的精度,为提升剪切波分裂方法在数据处理过程中的操作效率提供帮助。