全国地震形变数据空间应用管理平台的设计与实现

通过分析传统纸质线划点之记、场地图、地质断裂活动构造图及台站观测环境等地震资料存在查阅繁琐、表达形式单一和信息量匮乏的诸多弊端,给出了“全国地震数据空间应用管理平台”的整体设计思路与功能模块实现过程,同时基于倾斜摄影测量与结构运动恢复技术(SfM),以典型跨断层场地为例,对现有二维平面地震数据构建了厘米级高分辨率三维实景模型,并将其植入该管理平台。使用效果表明:地震资料实景三维表达不但还原了外业实地监测场景和断裂产状等信息,还可提取观测曲线、活动构造定量参数,给相关科研工作者带来了全新的使用体验,更为我们传统会商提供了一种新型的会商模式。

地震前后唐山地震台地形变数据频谱特征分析

该文以唐山地震台1984年以来的地形变数据为研究对象，对其用自回归模型分析后，采用Daniell滑动窗得到其频谱。通过唐山地方震（M1≥5．0）与华北强震（M1≥6．0）前后自回归阶数变化的对比，表明基线的自回归阶数在震前较大，震后变小。水准数据除了在1995年唐山地震的例子中，也有类似的特征。频谱分析也表明，唐山地震台形变数据中反映的周期在2～11天之间。震前的谱成分多于震后的谱成分，基线的频谱变化较水准的频谱变化显著。

用同相叠加方法识别定点形变数据中的降雨影响

分别以昆明台、云龙台为例,用数据同相位叠加的方法分别对形变数据中的典型图像及其对应时段的降雨数据进行叠加,以判断典型图像是否与降雨有关。结果表明,昆明台形变观测中多次出现的同步转折为降雨影响;而云龙台的转折现象则与降雨无关,其来源及属性需要进一步研究。

活断层形变数据反演

本文主要讨论了利用形变数据反演断层运动位错模型参数的贝叶斯方法。利用现代大地测量方法 ,尤其是空间大地测量方法获得的地壳形变数据 ,可以用来反演活动断层的位错模型参数 ,并且利用反演得到的结果 ,确定断层运动的闭锁区。作为应用 ,给出了运用地表观测站观测到的速度值反演圣安德烈斯断层运动位错模型参数的结果 。

形变数据中天然扰动在时频域的响应研究

对形变观测中可能影响数据质量的天然扰动现象进行了分析。不同的自然现象对形变数据在时频域上的响应不同。气压对分钟值数据的影响明显,其在时频域上的表现为优势频率低于0.05,即周期大于20 min,且在气压变化明显区域,信号能量较大;台风对秒值数据的影响较大,其优势频率集中在0.15~0.3 Hz;降水对整时值数据影响明显,其影响集中在低频部分。

牡丹江地震台形变数据快速转换软件

采用VB 6.0编制形变数据快速转换软件,可以将epd格式的形变数据转换成Mapsis所要求的格式,便于研究人员使用。牡丹江地震台形变数据快速转换软件已在牡丹江地震台调试通过,使用效果较好,便于推广应用。

基于半张量积压缩感知的形变数据重构在航天器结构健康监测中的应用

针对航天器结构健康监测(structural health monitoring, SHM)面临的数据传输和存储量过大问题,提出一种基于半张量积压缩感知(semi-tensor product compressed sensing, STP-CS)的形变数据重构方法。该方法基于形变数据的稀疏性,利用降维的随机高斯矩阵对形变数据进行压缩采样。为了验证该方案的可行性,实验研究了不同的观测矩阵维数与重构性能的关系。结果表明:采用该方法对形变信号进行随机采样,当观测矩阵存储空间减少到传统压缩感知(compressed sensing, CS)的1/64,仍能实现较高精度的重构,有效节省了观测矩阵的储存空间;此外,重构时间也随着观测矩阵维数的降低逐渐缩短。因此,该方法为解决航天器SHM面临的数据传输和存储挑战提供了新的解决思路。

经验模式分解(EMD)在形变数据分析中的应用

台站形变仪器观测到的地震动信号(下称形变数据)一般情况下是一条各种因素影响下的非线性非平稳的复杂曲线。选取海拉尔台形变数据,通过经验分析识别出有分析价值的形变数据,运用MATLAB对其进行经验模式分解(EMD),EMD分解得到的各分量从高频逐一向低频呈现,依次进行平稳化处理后,成功分解出不同频率的固有模态函数(IMF),与残余函数R,每一个IMF分量都代表形变数据的固有特征,残余函数R代表形变数据的趋势项,形变数据得以被重构提取,通过提取特定分量,更加直观、高效提取形变数据中所需信息,提高形变数据分析效率。

地下水位对定点形变观测影响分析——以九江中心站异常核实为例

2020年5月九江1井水位出现大幅突降,九江地震监测中心站形变观测仪器测值均出现异常。通过对九江中心站自然环境、观测系统、人为干扰等情况进行排查,并对九江2井进行加密监测,即利用井下电视对九江2井的地下结构进行探查,此次异常与2008年9月钻井对形变数据产生的异常进行对比分析。结合该区域水文地质情况分析认为,2020年5月九江1井水位异常为非地震区域性构造活动。通过数据分析,总结了地下水位对定点形变观测数据的影响因素。

中国地震局形变台网数据中心的系统构成

中国地震局形变台网数据中心 (下称形变数据中心 )作为“九五”全国数字化形变台网数据汇集与管理的节点 ,满足了数字化资料高效、科学传递运行模式的需要 ,在全国地震台网的监测运行中发挥了重要作用。本文论述了形变数据中心系统建立中的网络布设、硬件建设、软件配置与系统应用软件的研制工作 。

GNSS-RTK形变监测实时数据处理方法研究

针对GNSS-RTK技术应用于形变监测时数据结果不佳导致无法进行有效监测的问题,提出了一种基于形变数据的数据预处理和异常状态识别方法。首先采用改进拉依达准则进行粗差剔除,然后采用小波去噪处理,最后根据形变数据异常模型构建休哈特均值控制图。结果表明,改进拉依达准则可以实现对实测形变数据的实时粗差剔除,根据最优小波系数设置的小波去噪可以有效提高形变数据精度,休哈特均值控制图结合改进拉依达准则可以实现对形变数据的无误警有效监控。

青岛胶州湾跨海大桥InSAR形变数据分解和信息提取

本文以青岛市胶州湾跨海大桥为研究对象,针对2014-01-2016-03 PS-InSAR技术测得的形变数据进行信息深度挖掘。在数据处理过程中,首先引入形变随季节变化及形变随温度变化的两种新模型,然后分别采用传统线性模型和这两种模型对PS点形变数据进行了分解,通过对比3种模型与实测形变数据的匹配程度,评估不同模型在桥梁分析过程中的性能。数据分析结果证实,随季节变化的周期型形变是桥梁主要形变,进而线性-周期模型的分析效果最好。同时,基于桥梁某区间的数据,重点分析了该区间内形变信息沿桥梁纵向的剖面图,并结合桥梁结构信息,对伸缩缝两侧PS点的形变特征及成因进行重点讨论。实测数据分析证实了InSAR技术具备监测桥梁微小形变信息的能力。在未来应用过程中,它能对桥梁形变风险进行早期识别,提前对风险桥梁及其风险区域进行预报,并为风险成因分析提供测量数据,最终为城市桥梁风险管理提供技术支持。

形变观测数据的多异常形态统一识别

地震前兆数据中的形变观测数据变化复杂,地球物理场变化和环境干扰等信息识别与剔除是与地震相关现象分析的关键.传统的信号识别主要采用回归分析、经验模态分解、频域信号分解等方法,但它们难以统一识别高幅值变化(尖峰、阶跃)与高频变化波形.本文利用信息熵参与形变时序数据的自动化分段构造子序列,一定程度上避免了这两种波形被分割的弊端,然后以统计描述方式表达子序列,最后利用角度异常因子(Angle-Based Outlier Factor,ABOF)和局部异常因子(Local Outlier Factor,LOF)构建对数函数定义离群点,以解决统一识别高幅度变化与高频率变化的问题.实验表明,对于特征向量维度变化的情况,LOF-ABOF算法的计算效率呈线性变化关系;在特征表达策略改变的情况下,该算法对高幅值变化和高频变化的异常识别效果良好.本文所提供方法可以检测出高幅值变化与高频率变化的异常形态,为地震前兆数据中形变观测数据"前兆信号"的识别提供指导与参考,为深入认识地震现象及其产生机理奠定基础.

2022年青海门源M_(S)6.9地震前地壳形变特征初探

基于2013~2021年4个GPS周期运动场数据,计算获得各周期应变场结果,探讨2022年青海门源M_(S)6.9地震前4个周期的应变场时空演化特征。结果表明:1)主应变能够更好地反映单点主压-主拉的应变特征;2)应关注最大剪应变率场高值集中区,2016年、2022年门源地震前第一、四周期高值区空间位置的分布对地震风险区的研判具有一定指示作用;3)正-负转换高密度梯度带与等值线四象限中心是面膨胀率场需要关注的重点区域,可作为中强地震的形变前兆信息。

形变时序数据性态特征确定方法研究

提出变异函数、主分量分析及关联维的方法分析形变时序数据序列的性态特征,特别是针对沉降数据序列进行实例试算。结果表明,这三种方法用于形变数据序列的性态特征分析是可行的,可以用来确定沉降数据序列的变异性、混沌性及分形维特征。

山洪对银川基准台形变观测数据的干扰分析

前兆观测是地震预报研究的重要手段之一,对于环境的变化极为敏感,通过对银川基准台滚钟口观测站近三年来(2016—2018)的山洪统计分析,总结出山洪对台站形变观测仪器(DSQ水管倾斜仪和SS-Y洞体应变仪)在一定程度上的干扰特点,并通过一阶差分、斜率分析和潮汐因子的分析手段,找出数据曲线受山洪影响的变化特征,分析产生影响的机制,以便更好的排除干扰,捕捉地震前兆异常。

内蒙古中部地区形变主要干扰的时频响应特征分析

选取内蒙古中部地区定点形变观测中受降雨、大风、气压干扰以及地震波影响的典型数据,采用S变换,对该地区形变观测中4种主要干扰信号的时频响应特征进行分析与讨论。结果表明,降雨干扰信号主要集中在低频区域,其频率先增大后减小;大风干扰表现为高频干扰,时频域能量强度与观测曲线受风扰影响变化幅度成正比;气压干扰信号的优势频率分布在低频段内;地震波影响中VP垂直摆和JCZ地震计记录的地震波较为相似,但VP垂直摆记录的频段要小于JCZ地震计,VP垂直摆主要记录的是低频地震波。同时,4种干扰信号的时频域频率、能量强度随时间变化趋势与数据观测时域变化趋势相一致。

荥阳倾斜潮汐形变震前异常分析

河南周口太康4.7级浅源地震的发生,是少震的中原地区地震活动加强的标志。本文旨在通过这一地区震例的倾斜潮汐形变数据的映震特征分析,研究地震地形变数据的映震机理,探寻倾斜潮汐单台资料的地震信息提取方法。

走进“多源空间对地观测”

中国是地震多发国家,世界上约35%的7级以上大陆地震发生在我国,20世纪全球因地震死亡的120余万人中,我国占59万,因此大地震危险性的可靠预测是我国防震减灾事业的急迫需求。强震的孕育、发生和发展始终伴随着地表形变现象,GNSS、InSAR、SLR、VLBI等空间对地观测能获取高精度、大范围和实时或准实时的地表形变数据。