太阳X-EUV成像望远镜

太阳X_EUV成像望远镜用来监测和预报影响空间天气变化的太阳活动,专门服务于空间天气预报研究. 望远镜工作在4～100?的X射线波段和195?极紫外谱段,视场角45′,角度分辨5″,提供全日面、高分辨的成像观测. 文中分析了太阳X、EUV波段的成像观测应用,介绍了X_EUV望远镜的基本设计,分析了望远镜对不同温度日冕等离子体的敏感性、对不同太阳活动现象的响应及反演日冕等离子体参数过滤片的组合利用. 太阳X_EUV成像望远镜集成了掠入射望远镜和正入射望远镜两套系统,扩展了单一X射线望远镜的成像功能,能够观测更多的太阳爆发先兆现象或者伴生现象,是目前国际上同类仪器中最新的太阳成像监测仪器.     

一个新的太阳宇宙线的日-地传输模型

提出了一个新的太阳宇宙线日 -地传输的数学模型 ,它包括日冕粒子分布源和行星际传播方程 .根据对太阳宇宙线耀斑黑子群特征和耀斑相的观测 ,提出了多极性黑子湮没的两阶段日冕传输过程和传输方程 ,得到了与观测特征一致的日冕粒子分布源 .日冕传输的第一阶段 ,和太阳耀斑脉冲相的时间相当 ,加速粒子通过扩散很快均匀地分布在耀斑区 ,形成所谓快传播区 .第二阶段 ,加速粒子向快传播区以外的日冕区扩散并向行星际空间逃逸 ,形成慢传播过程 .日冕传输模型的数值结果和日冕传输的观测特征符合 .太阳宇宙线的行星际传播采用三维正交均匀各向异性方程描述 .最后把模型的数值结果与 1 997年 9月 2 4日事件的SOHO（SolarandHeliosphericObservatory）观测资料作了比较 .能较好地符合 .     

一种基于逆时偏移的高效照明补偿成像方法

对地震波偏移成像而言,由于观测采集系统不规则、不完备采样以及地下复杂构造对波场传播的影响,在成像点处通常存在照明不均匀的现象,对偏移成像结果进行照明补偿是提高地质体成像精度的有效方法.本文给出了一种基于逆时偏移实现的高效照明补偿成像方法.在高频近似下,本文首先定义了衡量地下照明均匀程度的雅克比矩阵,并以此为基础给出照明补偿算子.通过波场的边界积分表达式,进一步将照明补偿算子利用外推波场进行表达,避免了照明补偿算子中高频格林函数的显式计算,以此构造出高效的照明补偿成像算法.合成数据和实际数据的数值实验结果验证了本文提出方法的正确性.     

导电大地上航空电磁系统校准

航空电磁系统校准是开展实际测量工作的基础,校准情况直接影响数据处理和解释.传统校准方法通常假设在自由空间中进行,忽略导电大地耦合影响.然而,实际工作中很难找到绝对高阻的校准场地,导电大地对系统校准和观测数据的影响无法忽视.本文以频率域航空电磁系统为例,对导电大地上航电系统校准技术和校准误差改正方法进行研究.我们首先推导了层状导电大地上水平共面和直立共轴线圈系统的校准公式,结果表明导电大地对航电系统校准尤其是水平共面装置的高频信号影响很大.针对校准过程中大地电导率已知的情况,本文采用非线性方程求解技术一次性确定校准线圈位置和Q值;在没有任何辅助信息情况下,也可直接利用实测数据计算校正因子进行迭代求解.测试结果表明该方法快速、准确、有效.考虑到系统相位和增益调整直接影响观测数据,本文提出了航空电磁数据校准误差的改正算法.实测数据误差改正结果表明,导电大地对高频信号影响严重,校准误差改正后的航空电磁数据与实际地质资料更好吻合.     

JOPENS6数据的断计统计与企业微信发布

为提高地震监测台网观测数据质量,及时发现观测数据问题,基于JOPENS6.1.2提供的数据接口,开发了自动下载观测数据,并自动进行断计统计的软件.经测试,此软件可成功下载数据,并对下载数据进行断计统计,其产出的断计统计结果与人机交互MSDP软件的结果基本一致.并可通过企业微信每日定时向运维人员发布断计统计结果.     

振动台导轨不平顺对地震计低频测试结果的影响

对振动台在大行程移动过程中导轨不平顺引起的倾斜效应进行了理论分析，选择0.1 Hz及以下频点开展振动台导轨不平顺引起的台面倾斜对测试结果影响的定量化分析。结果表明，振动台面在移动过程中的不确定倾斜对地震计水平分量灵敏度的影响大于对垂直分量灵敏度的影响。采用高精度水平仪获取水平振动台在不同行程下的运动轨迹起伏变化，并基于倾斜效应的影响机制，用Labview语言实现补偿系统，在地震计的振动测试中对测试结果进行动态补偿。测试结果表明，经过动态补偿，导轨不平顺不再对灵敏度校准结果存在明显制约，可大幅提高地震计的低频测试精度。     

矢量黏弹性衰减补偿高斯束偏移

基于弹性波动理论的多波多分量高斯束偏移具有计算效率高和成像准确等优点.但是目前此方法没有考虑实际地下介质的黏弹性对地震波传播的影响,从而无法补偿能量衰减和校正相位畸变,这使得该方法对一些含高黏弹性地层的成像效果不佳.针对衰减区域的成像问题,本文提出一种黏弹性衰减补偿高斯束偏移方法,该方法以多波多分量矢量波场弹性高斯束偏移方法为基础,在偏移过程中沿射线路径通过引入品质因子Q来考虑黏弹性影响并进行衰减补偿.该方法能够在偏移过程中实现PP波和PS波的自动分离及分别成像.同时,本文给出了在矢量波场偏移过程中提取角度域共成像点道集的方法,以便用于成像质量控制,并为后续速度和黏弹性参数反演提供所需的数据.本文利用2D层状模型和洼陷模型进行了方法测试,其成像结果验证了本文所提出的黏弹性衰减补偿高斯束偏移方法的可行性和有效性.     

基于平面波照明的偏移成像补偿

受地下复杂构造和地震数据采集系统的影响,地震波对地下目标的照明出现不均匀,在地震数据的偏移成像中出现成像阴影.根据地震数据最小二乘偏移/反演理论,和把地震波场照明结果作为最小二乘偏移/反演中的Hessian矩阵的近似对偏移成像进行补偿的原理,提出一种应用平面波照明结果对平面波偏移成像结果进行补偿以消除偏移成像阴影的方法.这种基于平面波照明的偏移成像补偿方法相对于局部角度域的照明偏移成像补偿方法具有计算效率上的优势.     

基于时空局域化dreamlet单程波算子的观测系统沉降法偏移

Dreamlet偏移成像目的是探索一类能够对地震波场和单程波传播算子同时分解和压缩的理论和方法,也即实现在压缩域的传播与成像、地震数据在时间和空间的非平稳性质,决定了要实现地震数据的有效稀疏表示,分解方法必须在时间和空间上同时具有局域化性质.Dreamlet由时间和空间局部分解原子的张量积构成,可以看作一种脉冲-小波束形式的波场分解原子.时空局域化的dreamlet单程波传播算子在对波场沿深度方向延拓时,地震数据在时间轴上总是向同一方向流动.随着深度的增加,部分用于成像浅层结构的数据归位至其空间位置后被dreamlet算子丢弃,波场的有效记录时间变短,每一步用于波场延拓的计算量也相应下降.为了充分发挥这一优势,本文介绍dreamlet传播算子与观测系统沉降法偏移相结合的理论与方法.观测系统沉降法偏移每一步都将记录到的所有数据向下延拓,沉降后的波场等效于把源和检波器都放置在目标深度所能接收的反射数据.Dreamlet观测系统沉降过程只保留用于成像观测系统下部地质结构的有效数据,自动丢弃已经用于成像观测系统上部而对下部成像没有贡献的信号.本文通过二维SEG/EAGE叠后和Marmousi叠前数据算例展示了dreamlet传播算子应用于观测系统沉降法偏移的这一特点.数值算例结果显示,在不影响成像质量的前提下,该偏移方法能够有效减少传播数据量,为发展一种快速高效的偏移方法提供了新的思路.     

三维最小二乘弹性高斯束叠前深度偏移

与声波高斯束成像相比,弹性波高斯束偏移更适用于复杂油气藏多波多分量地震勘探.但是由于观测系统的局限性和深部构造的复杂性,该方法同样存在成像分辨率低、照明不均衡等问题.本文结合最小二乘偏移和弹性高斯束偏移的优势,提出了一种通过弹性高斯束叠加构建Born正演(反偏移)算子和偏移算子的三维最小二乘叠前深度偏移方法.依据最小二乘反演理论,建立基于反偏移数据与实际观测数据残差的目标函数,采用共轭梯度算法迭代更新来建立地下真实的反射率.与传统弹性高斯束偏移方法相比,该方法不仅提高了成像分辨率,而且使复杂构造特别是陡倾角地层的成像照明也得到了补偿.理论模型测试结果证明了本文方法的可行性和有效性.     

对比法测试地震计传感参数

笔者提出使用对比法测试地震计传感参数,即灵敏度、敏感轴方向角和倾角等的方案,包括测试数据采集、测试频带选择、传感参数计算方法等,并给出参数结果误差估计方法。为了满足斜轴悬挂、UVW输出地震计参数测试需要,给出此类地震计传感参数测试方案。通过合成数据、振动台检验验证,批量地震计参数重复测试证明该测试方法精度高、可信、可靠。对比法既适用于大批量地震仪器参数测试,也适用于地震台站现场,在不影响台站日常观测情况下,对单个地震计参数进行测试,其测试条件要求不高,操作简单、快捷,是测试生产、观测中地震计传感参数的一种可行办法。     

太阳宇宙线高能电子能谱的形成

提出了一个太阳脉冲和经变耀斑中高能太阳宇宙线电子能谱的形成模型，探讨了高能电子通过日冕捕获区的库仑损失、轫致辐射和同步辐射等物理过程，首次研究了日冕等离子体尾场对太阳宇宙线电子的加速及其能谱的形成．所得结果和观测谱能很好地符合，从而较合理地阐明了脉冲耀斑和经变耀斑两类太阳宇宙线高能电子谱的结构．     

基于黏声介质的角度域高斯束逆时偏移方法研究

高斯束逆时偏移是一种兼具计算效率和成像精度的深度域成像方法,能够面向目标成像.地下介质中黏滞性普遍存在,利用传统各向同性或完全弹性的成像方法处理黏滞性探区的数据会降低分辨率,并导致成像位置不准确和振幅欠估计等问题.本文在高斯束逆时偏移的基础上,通过对震源点和检波点处的波场进行衰减补偿,并结合高斯束求解时的角度信息,实现了黏声介质角度域高斯束逆时偏移方法.最后通过模型和实际资料试算对本文方法的正确性和适用性进行了验证.试算结果表明:相比于声波高斯束逆时偏移,本文方法能够对黏滞性引起的吸收衰减进行有效补偿,同时提取的角度域共成像点道集(ADCIGs)不仅可以用于分角度叠加成像压制成像噪声,而且能够为后续的偏移速度分析提供支撑.     

Fabry-Perot干涉仪非全干涉圆环反演中高层大气风场方法研究

Fabry-Perot干涉仪(FPI)被广泛的应用于中高层大气风场的观测.目前,地基FPI监测中高层大气风场大都基于全干涉圆环,其观测一组风场数据需要15~25min,且由于全干涉圆环不利于多个观测方向同时成像在同一CCD(Charge-Coupled Device)上,因此限制了观测时间分辨率的进一步提高.而非全干涉圆环可以提供足够的空间将多个观测方向同时成像在同一CCD上,从而实现地基观测时间分辨率的提高.因此,本文结合FPI干涉环的特点,基于Taubin计算方法利用迭代法进行非全干涉圆环的圆心确定,然后基于圆心进行圆周积分,并进行半径拟合计算,进而进行大气风速的反演.基于该方法,本文利用2013年4月9日至5月6日28天的山西岢岚(38.71°N,111.58°E)的地基FPI气辉观测数据进行了风速反演验证,包括892.0、630.0和557.7nm气辉.将岢岚地基FPI非全干涉圆环的反演结果与全干涉圆环(傅里叶法)的风速进行了比较和分析,三种气辉的平均反演偏差分别为5.38、5.81和3.03m s~(-1).同时,将兴隆(40.40°N,117.59°E)地基FPI非全干涉圆环和全干涉圆环的风速结果与十三陵站点(40.3°N,116.2°E)的流星雷达风场数据进行了比较,风速变化趋势一致.     

地震台站标准化中地震计防震加固装置试验分析

本文根据地震观测台站标准化对地震计等专业设备开展防震加固的要求, 对地震传感器加装防震装置后开展振动台测试与台站观测数据一致性分析。 振动台测试结果表明在振动台面出现PGA大于103.2 cm·s^-2时, 地震计出现了明显位移现象, 因此, 建议地处场地烈度大于Ⅶ度区台站地震计须加装防震装置; 我们采用平方相干方式对台站观测数据进行一致性分析, 通过频域与时域对近震和远震记录进行对比, 发现加装防震装置与未加防震装置地震计系统一致性无明显差异。     

基于深度卷积神经网络的地震震相拾取方法研究

地震震相拾取是地震数据自动处理的首要环节,包括了信号检测、到时估计和震相识别等过程,震相拾取的准确性直接影响到后续事件关联处理的性能,影响观测报告的质量.为了提高震相拾取的准确性,进而提高观测报告质量,本文采用深度卷积神经网络方法来解决震相拾取问题,构建了多任务卷积神经网络模型,设计了分类和回归的联合损失函数,定义了基于加权的分类损失函数,以三分量地震台站的波形数据作为输入,同时实现对震相的检测识别和到时的精确估计.利用美国南加州地震台网的200万条震相和噪声数据对模型进行训练、验证和测试,对于测试集中直达波P、S震相识别的查全率达到98%以上,到时估计的标准偏差分别为0.067s,0.082s.利用迁移学习和数据增强,将模型用于对我国东北地区台网的6个台站13000条数据的训练、验证和测试中,对该数据集P、S震相查全率分别达到91.21%、85.65%.基于迁移训练后的模型,设计了用于连续数据的震相拾取方法,利用连续的地震数据对该算法进行了实际应用测试,并与国家数据中心和中国地震局的观测报告进行比对,该方法的震相检测识别率平均可达84.5%,验证了该方法在实际应用中的有效性.本文所提出的方法展示了深度神经网络在地震震相拾取中的优异性能,为地震震相和事件的检测识别提供了新的思路.     

川滇地区横波Q值动态变化

Q值的动态变化能够反映地壳应力、裂隙、地下流体等的变化趋势,为进一步理解地震的孕育发生提供证据.文中尝试将选自中国地震年报、四川省地震台网观测报告及云南省地震台网观测报告的数据分成6个时间段,分别对每个时间段的数据进行成像,来获得Q值的动态变化图像.首先选择一个具有超过14000条射线数据的时间段,通过原始数据加噪音的方法和Bootstrap方法对M_L振幅成像的结果进行误差和可信度分析,然后在误差可接受的基础上,再对每个时间段的数据进行成像.研究结果发现:(1)原始数据的观测误差和忽略震源辐射花样对成像结果的影响比较小,40%的噪音所造成的结果误差最大不超过6%.(2)用Bootstrap方法获得的结果最大误差不超过平均Q值的8%,说明振幅层析成像方法在川滇地区的应用因采用大量数据所获得的结果是稳定可靠的,误差是比较小的.(3)分辨率测试发现,川滇地区在射线超过50条的区域,分辨率能够达到20'.(4)分别对每个时间段进行成像,从而获得Q值变化的动态图像.每个时段的区域平均Q值与中强地震的个数有明显的正相关关系,即地震个数越多,则区域平均Q值越大,这可能是区域整体应力变化的结果.通过分析地震的分布和Q值动态变化的关系还发现,大多数中强地震不是分布在Q值变化最大的区域,而是分布在Q增加和降低最大区域之间的过渡区域,这可能是由于差应力变化在过渡区最大,更容易触发地震造成的.     

FY-3气象卫星紫外臭氧总量探测仪辐亮度在轨定标与反演结果分析

FY-3气象卫星上搭载的紫外臭氧总量探测仪TOU是我国自主开发研制的首台用于全球臭氧总量定量测量的探测仪,自发射以来已成功在轨运行近两年.由于TOU发射前辐亮度定标存在偏差,为了得到高精度的产品,TOU必须进行在轨定标.本文介绍了基于辐射传输模式计算对TOU辐亮度进行在轨道定标的方法,定标过程中用于模拟辐亮度计算的臭氧总量由与TOU观测时刻相近的国外臭氧总量探测仪器MetOp/GOME-2提供.文章将在轨定标后TOU的反演结果与AURA/OMI以及地基的产品进行比较,结果表明,用辐射传输模式对TOU辐亮度进行在轨定标的方法是可行的,反演结果能够真实地反映臭氧的时空分布特性,在全球部分地基观测站所处的位置上对TOU, OMI以及地基的臭氧总量进行比较的结果表明,TOU与OMI的相对偏差均方根约为2.52%,TOU与地基以及OMI与地基观测结果之间的相对偏差均方根分别为4.45%和3.89%.     

基于交叉梯度交替结构约束的二维地震走时与全通道直流电阻率联合反演

在利用不同的地球物理勘探方法对地下复杂介质成像时,因观测系统的非完备性及数据本身对某些岩石物性的不敏感性,单独成像的结果存在较大的不确定性和不一致性.对于地震体波走时成像与直流电阻率成像,均面临着成像阴影区问题.对于地震走时成像,地震射线对低速区域覆盖较差形成阴影区,造成低速区域分辨率降低.对于电阻率成像,电场线在高阻区域分布较少,造成高阻区域分辨率较低.为了提高地下介质成像的精度,Gallado和Meju(2003)提出了基于交叉梯度结构约束的联合地球物理成像方法.在要求不同的物性模型拟合各自对应的数据同时,模型之间的结构要求一致,即交叉梯度趋于零.为了更有效地实现基于交叉梯度的结构约束,我们提出了一种新的交替结构约束的联合反演流程,即交替反演不同的数据而且在反演一种数据时要求对应的模型与另一个模型结构一致.新的算法能够更容易地把单独的反演系统耦合在一起,而且也更容易建立结构约束和数据拟合之间的平衡.基于新的联合反演流程,我们测试了基于交叉梯度结构约束的二维跨孔地震走时和直流电阻率联合成像.合成数据测试表明,我们提出的交替结构约束流程能够很好地实现基于交叉梯度结构约束的联合成像.与单独成像结果相比,地震走时和全通道电阻率联合成像更可靠地确定了速度和电阻率异常.     

为获取准确矩张量的地震台网校准

提出了一种校准地震台网以获取高准确度地震矩张量的方法。该方法基于对大型数据集的联合反演以获取矩张量和台站放大,包括传感器的放大率、数据采集系统的增益因子以及在格林函数模拟中忽略的局部场地效应。该方法能够检测传感器的反向极性、传感器的不正确取向,或由于各台站局部地质条件造成的异常场地效应。使用有不同噪声水平、台站布局和多种震源机制的合成数据对该方法的稳健性和准确度进行了测试。数值模拟证实反演程序代码运行良好并产出稳健结果。测试表明,由适当校准过的地震台网的数据计算出的矩张量显著地更加准确。最后,将该方法应用于捷克共和国西波希米亚的观测数据,以校准该地区运行的由22个地方地震台构成的台网,并准确计算了选出的200个微震的矩张量的双力偶（DC）和非双力偶（非DC）分量。结果表明,该方法是有效的,且能容易地应用于校准其他台网。例如,它能用于反演实验室数据,在这种情况下传感器和岩石样本之间的耦合效应难于定量化;或用于矿山和井下数据,在这种情况下往往不知道传感器的校准和取向。此外,该方法还能应用于涉及获取和解释高准确度矩张量及其双力偶和非双力偶分量的各项研究。