一种稳定的位场数据最小曲率网格化方法研究

在进行位场数据处理和转换之前均要对离散数据进行网格化,网格化的精度直接影响位场处理和转换结果的精度、网格化方法的计算量大小直接影响位场处理和转换结果的效率.本文在已有最小曲率网格化算法的基础上提出了一种稳定的最小曲率网格化算法,该算法不但提高了网格化结果的精度,而且网格化结果受点(线)距大小的影响较小,通过实际资料验证...     

基于DEM数据的不同网格化方法鲁棒性研究

利用含有不同误差水平的DEM数据的50%随机采样作为输入数据,解算了4种常用数据网格化方法的插值效果和滤波效果,并对4种方法的抗差性及鲁棒性进行了分析。结果显示,最小曲率方法(MC)的抗差性最好,克里格(Kriging)方法、径向基函数法(RBF)和基于线性插值的三角网法(TLI)的滤波标准差和插值标准差的差异较为微弱,而最小曲率方法(MC)的插值效果要稍强于滤波效果;通过计算附加±15m误差的DEM50%随机采样数据网格化残差,结果发现最小曲率方法解算的残差在-15m~+15m区间的分布比例最高。综合分析表明,最小曲率方法是4种方法中鲁棒性最佳的数据网格化算法。     

基于GNSS数据的三种应变计算方法在青藏高原东南缘地区的应用

利用GNSS速度场求解应变率的方法存在多元化特征, 可以区分为数学方法和物理方法。 本文选取求解应变率的三种数学方法: 最小二乘配置法、 多尺度球面小波法、 Gussian加权内插法, 对1999—2019年青藏高原东南缘(97°E~106°E, 21°N~30°N)GNSS速度场以及均匀GNSS速度场进行解算, 探讨以上三种方法在该区域的适用性特征。 通过分析由两组不同数据分布密度获得的主应变率(最大/最小)、 最大剪切应变率、 面应变率结果, 发现利用多尺度球面小波法获得的应变参数在青藏高原东南缘区域有更高的空间分辨率表现。 在数据分布密度高时可以详细反映小区域内空间变形特征, 有助于详细确定断裂变形特征。 本研究结果仅代表在青藏高原东南缘研究区域结果, 对于其他区域计算方法的选取仍需考虑其构造变形背景、 测点分布密度等条件。     

利用接收函数方法研究瑞丽-龙陵断裂两侧S波速度结构

利用研究区(23.9°～25.1°N,97.8°～99.0°E)内瑞丽—龙陵断裂两侧4个流动数字地震台记录到的宽频带远震P波波形数据进行接收函数反演,得到了台站下方0～100km深度范围内地壳、上地幔的S波速度细结构。结果如下:(1)在研究区内,以瑞丽—龙陵断裂为界,其西北侧Moho面深度为38～40km,东南侧Moho面深度约为38km。(2)断裂两侧地壳、上地幔S波速度结构存在显著差异,西北侧台站下方地壳和上地幔均存在大范围低速区;东南侧台站下方上地幔中无明显低速层,地壳内存在低速层,但范围和速度差都较小。(3)断裂两侧台站下方地壳和上地幔S波速度结构的较大差异,证明它们分属不同的构造单元。(4)研究区内的S波速度结构存在明显的横向非均匀性。     

反假频非均匀地震数据重建方法研究

研究基于Fourier变换的数据重建方法,既能进行非均匀采样数据重建,又可以去除空间假频. 将不规则采样数据重建问题归结为信息重建的地球物理反演问题,采用最小二乘方法从观测的稀疏或不规则数据反演模型空间完全信息. 在求解信息重建反演问题时,引入DFT 加权范数规则化策略,采用预条件共轭梯度法（PCG）求解,保证解的稳定性和收敛速度. 处理线性同相轴假频问题时,根据采样定理,引入线性预测方法,采用Yule Walker方程由带限信号的无假频低频功率谱预测高频功率谱,达到反假频目的. 本文研究了均匀采样数据内插,非均匀采样数据重建,非均匀分布高频信息重建等方面问题,数值试验取得较好效果.     

赤峰—通辽地区最小完整性震级分析

使用中国地震台网1970—2022年赤峰—通辽地区（116°—124°E,41°—46°N）地震目录,分别采用最大曲率法、拟合度检测法和震级—序号法计算研究区域不同时间段最小完整性震级Mc,计算结果基本相互吻合。在地震事件较少的情况下拟合度检测法结果偏大,最大曲率法计算结果整体看要小于其他两种方法。     

关于区域性地磁长期变化的探讨(英文)

震磁效应信息的提取是在强干扰的背景上进行的,按现在的认识,震磁效应是微弱的。因此,在判断震磁效应信息之前,除了要弄清楚变化场的背景规律外,还须弄清楚基本场长期变化的时空分布特征。 本文采用我国及其邻近地区1955—78年50个地磁台站三要素(磁偏角D,水平强度H和垂直分量Z)实测年均值资料,用“按距离加权最小二乘曲面拟合”法,计算、绘制并分析研究了北纬10°—64°、东经75°—153°这一区域内地磁场各要素(D,H,Z等)长期变化的时空分布特征。结果表明: 1)长期变化有大尺度的区域性差异,如垂直分量Z的等变线1965,0年代以前在我国南部出现了由下降转为上升的转折,其它地区仍在下降。1975,0年代转折移动至华北南部,1978,0年代整个中国地区都现生了转折。同样,其它要素亦有类似的时空分布特征。 2)我国地球磁分布比较均匀,表现出受东亚大陆磁异常控制的整体性特征。 3)“按距离加权最小二乘曲面拟合”法,不仅适用于较大的区域,而且有较高的拟合精度,具有实际应用价值。     

岩石圈磁场数据网格化方法研究

选取最小曲率、克里格、改进Shepard、反距离加权和径向基函数等5种网格化数学模型,对小江断裂地磁总强度加密区岩石圈磁场数据进行数据网格化,采用均方根预测误差和插值数据残差均方根等评价指标对网格化结果进行评价,结果表明,克里格插值与反距离加权插值法的精度最高。进一步比较克里格插值与反距离加权插值法的网格化图形质量,结果显示克里格插值网格化过程中兼顾了数据的平滑性和各实测点与待估点之间的空间位置关系,避免了系统误差,得出克里格插值更适用于岩石圈磁场数据网格化的结论。     

喀什—乌恰交汇区VS30经验模型估计

本文通过收集喀什—乌恰地区20个钻孔深度大于30 m的钻孔实测数据,分别获得了5、10、15及20 m深度处的等效剪切波速V_(SZ)与V_(S30)的对数线性关系,根据对数线性和对数二次回归的方法,得到了V_(SZ)与V_(S30)的经验关系。结果显示:速度梯度模型外推方法获得的V_(S30)经验模型,更加适合深度超过10 m的钻孔数据的估计。速度梯度模型外推方法中,对数二次回归和对数线性回归外推得到的V_(S30)经验模型呈现相同的规律,拟合优度差别不大,利用速度梯度外推方法获得V_(S30)经验模型,使用简单的线性模型就可以满足精度需求。     

华北和东北地区地磁场变化与大地震的关系

本文采用按距离加权最小二乘曲面拟合方法计算分析了东亚及其邻区50个地磁台站地磁偏角D,水平强度H,垂直分量Z和总强度F 1970——1979年的逐年变化和结果表明,大约在纬度=37——40N,经度=123——126E附近,（1——13）104平方公里的空间范围內,地磁场三要素及总强度的逐年变化存在明显的负异常。 这些负异常的出现和消失与1975年在海城发生的震级M=7.3级地震和1976年在唐山发生的M=7.8级地震有较好的对应关系。地磁负异常中心处对应上述两次大震前的最大值分别为=1.5和2.0/a并指向震中方向,10和25nT/a,10和30FnT/a,10和45nT/a。这种磁异常可能是太平洋板块向中国大陆板块俯冲运动和上地幔中某种物质流动的结果。      

反插值法实现地球物理数据快速网格化

本文借鉴反演理论，采用反插值法实现地球物理数据的快速网格化.首先由已知点与未知网格点的反距离拓扑关系建立反演方程，用已知点值直接计算出其所在网格的未知网格点值，再利用Laplacian算子滤波，使得模型光滑，且能量最小化.利用预条件共轭梯度法求解网格化方程组，并结合螺旋坐标系思想和Wilson\|Burg谱分解法，将二维数据的滤波处理转换到一维空间进行处理，实现二维数据快速滤波.另外，引入了阻尼约束，保证求解稳定、迭代收敛.最后，应用该方法对合成数据和实际资料进行了试验.     

非规则网带断层地震数据的网格化

非规则网地震勘探中,由解释人员解释出来的层位信息包括大量不规则分布的高程数据和断层构造的断点数据,因而其构造图成图的网格化是一件相当复杂而又难度较大的工作,本文较全面地研究了非规则网带断层地震数据的网格化过程（本文针对是正断层情况）,提出了一种快速实用的正方形网格化方法,经对实际资料处理证明,它能够适用于非常复杂的情况,并且处理效果理想。     

位场数据网格化的反插值法

位场不规则分布数据的网格化是位场数据分析处理的首要问题.本文借鉴反插值法的原理，提出利用基于预条件共轭梯度的反插值法实现位场数据的网格化.其中，插值算子采用高斯权系数，滤波算子采用Laplacian算子，预条件算子采用滤波算子的逆.通过理论模型和实际航磁数据的网格化试验分析，验证了本文的反插值法适合地球物理位场特征，网格化速度快，精度高，效果好.     

基于RS和GIS的建筑物空间分布格网化方法研究

本文在概述目前地震风险评估以及震后快速评估中建筑物空间分布格网化处理方法基础上, 提出了基于遥感和GIS的多源数据多因子建筑物空间分布格网化方法。 以云南省东川区为例, 利用DEM数据、 土地利用数据、 基础地理数据等, 提取地形、 地貌、 河流、 道路、 居民地和其他土地利用类型等各种影响因子, 以300 m格网为单元, 研究了建筑物空间分布与各类影响因子之间的相关性, 确定了各类子因子的建筑面积密度, 实现了建筑物空间分布格网化预测。 综合分析表明, 考虑多影响因子的建筑物空间非均匀性分布, 较传统的均匀性分布方法更接近真实空间分布, 因而有助于提高地震风险评估和震后快速损失评估的准确性。     

地球物理抗差估计和广义逆方法

为进行观测数据误差较大的地球物理资料的反演,引人抗差估计,称作地球物理抗差估计;为使病态方程组的反演解更可靠,又结合广义逆方法进行了算法改进．首先介绍抗差最小二乘（ＲＬＳ）的基本原理,然后推寻出适于广义逆反演方法的改进算式,最后举例加以讨论．分析表明,抗差估计可以有效地抑制地球物理观测异常的影响,得出正常模式下的较好估计值;而用改进后的算式和广义逆反演可以使反演解更加改善,不仅如此,改进后的方法还能直接给出解估计的可靠性评价．     

Reduction of distortion and improvement of efficiency for gridding of scattered gravity and magnetic data

This paper presents a reasonable gridding-parameters extraction method for setting the optimal interpolation nodes in the gridding of scattered observed data. The method can extract optimized gridding parameters based on the distribution of features in raw data. Modeling analysis proves that distortion caused by gridding can be greatly reduced when using such parameters. We also present some improved technical measures that use human-machine interaction and multi-thread parallel technology to solve inadequacies in traditional gridding software. On the basis of these methods, we have developed software that can be used to grid scattered data using a graphic interface. Finally, a comparison of different gridding parameters on field magnetic data from Ji Lin Province, North China demonstrates the superiority of the proposed method in eliminating the distortions and enhancing gridding efficiency.     

CHAMP重力场恢复时域法和空域法比较研究

利用CHAMP数据恢复重力场的解算方法分为时域法和空域法.本文首先介绍了这两种方法恢复CHAMP重力场的基本原理和算法,分析了它们的优缺点.针对空域法中的延拓误差和格网化误差进行了讨论.计算表明:延拓误差中的截断误差部分影响量级约0.001 m2·s-2(均方误差意义下),最大误差仅为0.11 m2·s-2,可完全忽略;延拓误差中的参考重力场模型误差影响随参考场选取的不同而有所差异,整体而言小于0.1 m2·s-2,但最大误差可达1.3 m2·s-2,采用高精度的参考重力场模型能大大减小延拓误差影响.目前最常用的格网化方法包括加权平均方法和最小二乘配置方法,计算表明,利用30天的CHAMP数据进行2°×2°格网化处理,加权平均法的格网化误差在0.13 m2·s-2量级,最大误差可达1.58 m2·s-2,而最小二乘配置法的格网化误差在0.006 m2·s-2量级,最大误差仅为0.15 m2·s-2,明显优于加权平均法.文章最后对时域法和以快速最小二乘配置(FSC)为代表的空域法恢复60阶次的CHAMP重力场的精度进行了比较,结果表明:两种方法的得到的重力场模型精度相差不大,整体而言,时域法略优于空域法.     

曲线拟合法在地电场资料处理中的应用

地电场和电阻率同场地观测时，电阻率观测会干扰地电场的观测数据发生大幅度变化。本主要探讨通过曲线拟合的方法消除这种干扰及其它随机干扰，并给出了对实际观测数据处理的结果。     

利用最小二乘配置在球面上整体解算GPS应变场的方法及应用

通过对位移与应变微分公式的分析,给出了球坐标系下应用最小二乘配置法由GPS数据整体解算应变场的方法.首先,对模拟数据的理论应变场与采用全部采样数据和随机抽取50%限定采样数据的应变场结果的对比分析,初步验证了最小二乘配置球面整体解应变场方法的有效性.然后,利用1999~2001和2001~2004两期中国大陆区域网GPS速度场数据给出了基于最小二乘配置球面解获得的应变率场结果,概要分析了此期间中国大陆应变率场的动态变化.最后,讨论了最小二乘配置在球面上计算应变场需要注意的问题和建议.     

贝叶斯算法在拟合自由核章动参数中的应用

用高精度重力技术检测地球自由核章动(FCN)参数(包括周期和Q值等)的难点是资料观测信噪比低,传统的方法是使用最小二乘拟合,但是获得的FCN共振参数精度不理想.本文利用武汉国际潮汐基准站高精度超导重力仪和全球超导重力仪观测的时变重力资料,根据贝叶斯算法拟合地球自由核章动(FCN)参数.我们将贝叶斯拟合方法与传统最小二乘法实施了对比分析,研究了不同台站资料差异.讨论了潮波选择和不同海潮模型等因素对FCN参数的影响.结果表明用贝叶斯算法获得的FCN品质因子与空间大地测量VLBI结果吻合的更好,这说明贝叶斯算法可靠性高,为研究地球深内部构造参数(核幔边界粘滞系数等)提供了有效依据.