基于时频分析与分数阶最优控制网络的地震数据噪声压制

在复杂的地表环境,地震勘探采集到的实际地震资料信噪比较低,分辨率较差,接收的噪声能量较强,与有效信号存在频谱的重叠.常规的消噪手段很难在保证有效信号幅值的同时,还兼顾噪声压制的效果.本文采用基于分数阶最优控制(Fractional Optimal Control)理论建立的深度学习神经网络——FOCNet来压制地震数据噪声,并恢复微弱同相轴.不同于传统深度学习网络(DCNN)算法大多为基于经验的网络设计,FOCNet具有坚实的数理基础,它从动态系统的最优控制角度阐述了网络的原理,并采用长期记忆的方式增强了网络的稳定性,提高了系统对噪声的消减能力.针对地震数据有效信号在低频带与噪声重叠严重,且FOCNet对数据中、高频信息保留更好这一情况,本文提出了一种基于理想时频分析与FOCNet相结合的算法(TF-FOCNet)来压制地震噪声,提取有效信号.该算法通过理想时频分析,针对性的提取信噪重叠的低频目标数据成分,并与数据的中、高频成分一起送入网络中进行处理并融合,完成噪声的压制,增强了低频信息的保留能力.模拟及实际的实验结果验证了算法在随机噪声、面波压制及微弱信号恢复上的有效性和优越性.     

1920年海原地震滑坡密集区的地震动场地效应研究

地震动作为引起地震灾害的原动力,常常通过造成建筑物倒塌、山体滑坡等形式引起大量人员伤亡和财产损失。1920年海原8½级地震,在震中距80 km远的西吉—静宁交界的黄土丘陵区引发了大量的山体滑坡,并造成重大人员伤亡和财产损失。在分析海原地震高烈度区滑坡分布特征的基础上,通过场地调查和数值计算等方法,研究典型滑坡密集场地的地质条件及地震反应特征。研究表明起伏地形和黄土厚度不均等因素造成丘陵山体两侧地震反应的差异,从而导致地震滑坡在斜坡土体较厚的一侧成群连片发育。海原地震造成的滑坡密集区的地形地貌、岩土性质、土层结构等条件决定了该地区地震动随局部场地条件变化非常迅速,地层场地效应和地形场地效应联合作用加剧了斜坡地表的地震动放大作用,增加了触发地震滑坡的动力。     

三维重力、重力梯度和大地电磁数据的平滑聚焦结构约束联合反演

多种地球物理数据联合反演解释能够显著提高勘探分辨率,近年来,基于交叉梯度结构约束的联合反演得到了广泛研究.该方法有效克服了单一方法反演易受多解性影响和不同方法反演结果结构不一致等问题,已成为目前最流行的联合反演技术之一.传统的重力和大地电磁联合反演常因重力纵向分辨能力弱,导致密度模型可靠性较低,进而使联合反演结果有失准...     

大地电磁测深在吉黑东部区域成矿背景研究中的应用

大地电磁测深法( MT) 在探明深部构造方面已得到广泛应用。运用该方法,将吉黑东部两条大地电磁的剖面进行了数据处理和反演,并与航磁、区域重力资料进行综合分析; 结合区域地质资料,对吉黑东部两处矿区的区域构造和成矿背景进行推断解释。剖面结果表明无论是斑岩型还是矽卡岩型矿床,成矿物质都与深部的壳幔岩浆有关; 深大断裂是岩浆和含矿热液的运移通道。大规模的白岗岩有利于矽卡岩型矿床的形成。寻找花岗闪长岩与钾长花岗岩之间存在深部构造的区域,有利于圈定斑岩型钼矿的成矿靶区。一撮毛岩体的正南和东南方向的白岗岩与一撮毛岩体具有相似的构造条件,是寻找矽卡岩型成矿靶区值得重视的地区。     

大冰湖沟斑岩型钼矿地质与地球物理综合找矿

大冰湖沟钼矿是吉黑东部典型的斑岩型钼矿之一。在借鉴以往资料对斑岩型钼矿的研究基础上,系统分析了斑岩型钼矿的地质成矿与地球物理场之间的关系。通过研究大冰湖沟钼矿的重力、航空磁法及电法资料,根据已知地质矿产情况,总结出该斑岩型钼矿以燕山期岩浆为载体,表现为区域低重力、低航磁和低阻低极化的找矿特征。     

电磁法勘探在临江市红土山盆地找煤中的应用

红土山盆地为大面积玄武岩覆盖区,其地球物理特征表现为中、强磁性、高密度。常规重、磁、电等地球物理方法很难取得较好的效果,故开展新方法、新技术以填补长白山玄武岩覆盖区及周边找矿空白,通过电磁勘探可获得研究区内地层电性结构,推断出新生代军舰山组玄武岩,中生代上统石人组和下统义和组沉积岩厚度变化规律、产状特征,及基岩起伏和构造分布情况,为该区成煤靶区的寻找提供了新的物探资料。     

航空重力梯度试验标度场的建立方法研究

航空重力梯度测量受飞行区气流及飞机加速度等因素的影响,需要选择异常较弱的高度进行补偿飞行。为评价梯度仪测量效果和确定补偿飞行高度,需要建立相应高度的标准梯度场作为参考。笔者研究了利用地面重力数据通过曲面延拓和梯度转换建立标度场的方法,并开展了模型验证。利用该方法建立了吉林—黑龙江某航空重力梯度试验区在精度试验飞行高度和拟补偿飞行高度处的标度场,并确定了拟补偿飞行高度选取的可行性。此外,笔者还将延拓转换建立的重力梯度场和起伏地形正演场进行了比较。结果表明,两种方法建立的标度场均可用于梯度仪的测量精度评价和补偿飞行高度的选择。     

青海省典型土遗址病害及动力测试分析

通过调查青海省四处典型土遗址发现表面剥蚀、冲沟、裂缝、坍塌、人为破坏等病害普遍存在,门源古城和湟中县部分长城因缺乏保护,人为破坏情况严重,土遗址保存状况恶劣;大通县长城和湟中县加牙烽燧在开展保护工程后,土遗址整体保存状况良好。大通县长城2处墙体的现场脉动观测结果显示:（1）2处墙体的速度峰值随高度增加有明显放大现象,一号墙体由底部到顶部速度峰值放大1.7倍,二号墙体放大2.9倍,放大效应让2处墙体在地震时更不稳定;（2）两处墙体的测试频率在3.04 Hz至5.71 Hz之间,通过计算获得一、二号墙体差值百分比分别为30.5%和11.1%,表明二号墙体与场地相互作用明显,处于高风险影响,当遭遇地震的卓越频率与之相近时会发生明显的共振现象。因此应对观测处墙体进行加固,以减小与场地的相互作用,提高墙体的抗震稳定性。     

基于数据空间和稀疏约束的三维重力和重力梯度数据联合反演

随着重力和重力梯度测量技术的日趋成熟,基于重力和重力梯度数据的反演技术得到了广泛关注.针对反演多解性严重、计算效率低和内存消耗大等难点问题,本文开展了三维重力和重力梯度数据的联合反演研究,该方法结合重力和重力梯度两种数据,将L0范数正则化项加入到目标函数中,并在数据空间下采用改进的共轭梯度算法求解反演最优化问题.同时,本文摒弃了依赖先验信息的深度加权函数,引入了自适应模型积分灵敏度矩阵,用来克服因重力和重力梯度数据核函数随深度增加而衰减引起的趋肤效应问题.为了提高反演计算效率,本文又推导出基于规则网格化的重力和重力梯度快速正演计算方法.模拟试算表明,改进的共轭梯度法可以降低反演的迭代次数,提高反演的收敛速度;自适应模型积分灵敏度矩阵,可以有效解决趋肤效应,提高反演纵向分辨能力;数据空间和改进的共轭梯度算法结合,可以更好地降低反演求解方程的维度,避免存储灵敏度矩阵,有效地降低反演计算时间和内存消耗量.野外实例表明,该算法可以在普通计算机下快速地获得地下密度分布模型,表现出较强的稳定性和适用性.     

50万伏超高压输电线的电磁噪声的研究

目前的野外电磁测量已很难回避各种输电线的干扰,且有时各种输电线已影响到地震台站的电磁测量。高压输电线的电磁场规律如何对各种电磁测量具有重要的实际意义。利用自行研制的阵列大地电磁测深仪对长春—哈尔滨超高压输电线的电磁场进行了实际观测,对获得的数据进行了分析,对高压线的电磁场规律给出了明确的结论。