地震台站台基噪声功率谱概率密度函数Matlab实现

选取2015年四川数字测震台网中筠连和华蓥山地震台记录的垂直分向连续波形数据,利用Matlab软件,计算地震台站台基噪声功率谱概率密度函数,分析地震台站环境噪声特征。结果表明,台站环境噪声功率谱密度概率密度分布对地震事件波形（体波、面波）、人为噪声（台站周围人为活动、车辆及机器噪声等高频干扰）、系统瞬变（数据丢失、地震计小故障）以及仪器标定信号等反映较好。使用台基噪声功率谱概率密度函数方法,有利于监测地震台站数据记录,提高观测数据质量。     

北京市测震台网数字地震台站台基背景噪声分析

基于北京市测震台网连续三分量地震计波形数据,计算28个测震台站台基噪声,利用Welch方法计算噪声功率谱密度（PSD）,进而计算地震台台基1-20 Hz地动噪声均方根值（RMS）和观测动态范围。结果表明,依照《地震台站观测环境技术要求》,北京市测震台网中有11个Ⅰ类台、9个Ⅱ类台、6个Ⅲ类台、2个Ⅳ类台。通过分析北京市测震台网数字地震台背景噪声水平,为测震台网的规划建设提供数据支持。     

山东数字测震台站台基背景噪声分析

介绍了山东数字地震台网基本情况,计算了40个测震台站台基背景噪声,利用Welch方法计算噪声功率谱密度（PSD）,进而计算地震台台基1—20 Hz地动噪声均方根值（RMS）和有效动态观测范围。根据计算结果,依照《地震台站观测环境技术要求》,对山东测震数字台网40个参评测震台站进行背景噪声级别分类,并分析不同台站背景噪声水平较低的原因,以期为测震台网的优化建设提供数据支持。     

黑龙江省测震台站背景噪声及动态范围分析

通过对黑龙江省测震台站台基背景噪声数据的计算和分析,得到当前各参评台站台基背景噪声地动速度均方根值（RMS）、台基噪声等级以及有效测量动态范围,并对存在突出问题的PSD曲线进行分析。通过计算各台站功率谱密度,得出台站在不同频段受干扰的情况。分析认为,黑龙江省29个台站环境地噪声水平为Ⅰ级,碾子山地震台环境地噪声水平为Ⅱ级（受当地采矿业机械震动影响）,七台河地震台环境地噪声水平为Ⅳ级;除七台河地震台观测动态范围小于130 dB,其他台站均大于130 dB。     

新疆数字地震台站观测动态范围和台基噪声的分析

介绍了新疆数字地震台仪器的配置,对新疆23个数字地震台站台基噪声进行分析计算。台站的观测动态范围,反映了观测仪器本身的性能和台基环境干扰背景的水平,有效动态范围大小反映记录地震信号的最大能力。台站(台网)的监测能力不仅取决于仪器的性能,而且还与台基的噪声背景有关。得出了各地震台台基的脉动噪声的均方根值、观测动态范围、地噪声功率谱。有效观测动态范围的大小与数字地震仪的种类和配置有关。新疆23个数字地震台中的21个台的台基地动噪声在1~20 Hz内符合中国数字测震台网技术规程的要求,而另外2个台,即二宫和石河子数字地震台没有达到规定指标。     

地震计墩改造对观测数据影响分析

国家烈度速报与预警工程重庆子项目实施过程中,部分台站地震计坑因潮湿渗水,改造为地表摆墩观测。对改造前后的观测数据进行功率谱密度计算,用1/3倍频程滤波器在1～20 Hz频带范围内计算地噪声水平,进而得到台站有效测量动态范围。对比分析台站改造前后数据计算结果,显示改造后台站噪声水平有所增加,其中东西向、南北向最大增加9 dB,垂直向最大增加5 dB,但环境地噪声水平仍符合观测规范要求。鉴于地震计墩改造对观测数据产生影响,本文提出了更为合理的浅式半地下室改造方案。     

汶川地震前后各台站台基地动噪声变化分析

利用"5·12"汶川地震前后三分向连续波形数据,对四川台网51个测震台站台基噪声功率谱进行计算,得到每个台站速度功率谱密度曲线及地面运动的速度记录的功率谱密度在1~20 Hz频带范围的均方根值,对地震前后各台地噪声水平进行了对比分析,结果表明:(1)51个台站的速度功率谱密度曲线均在高噪声和低噪声模型曲线间;(2)历经"5·12"汶川地震及"4·20"芦山地震后所有子台均适应宽频带观测要求,台站观测环境噪声水平全部符合规范要求。     

国家数字地震台网台站地动噪声功率谱分析

介绍了国家数字地震台站仪器的配置,通过对37个新建数字地震台站自2002年8月至2003年7月台基噪声功率谱的计算和分析,把37个国家数字地震台站的台基分为3类。为了得到台站地动噪声的变化情况,我们已经把计算地动噪声功率谱作为国家数字地震台网资料分析处理的一项日常工作进行。     

小北湖火山台迁建前后观测数据对比分析

小北湖火山台原址位于原始森林保护区,按照林区防火要求,2019年选址迁建。选取迁建前后小北湖火山台观测数据,通过计算不同频段范围内背景噪声记录的加速度功率谱密度,分析了迁建前后地震观测台站的噪声特征。结果表明,在1—20 Hz频段内,迁建后功率谱噪声值普遍降低10—20 dB;从RMS值来看,UD向降低22.0%,EW向降低58.2%,NS向降低62.8%,达到Ⅰ级台基水平,迁建后井下环境抗干扰能力更强,观测效果更好。     

辽宁新建台站勘选过程概述及结果分析

利用地震台址勘选中得到的观测数据,计算勘选台站的地脉动背景噪声RMS值,噪声功率谱密度等数据,通过结果分析得到了各个台站的环境噪声水平和台基等级分类情况,为正式建设台站提供数据支持。     

流动地震观测背景噪声的台基响应

大规模流动地震台阵技术发展为高分辨率深部结构成像提供了重要基础,背景噪声是影响流动地震观测质量的关键因素. 为掌握流动地震观测噪声规律,发展流动地震观测降噪技术, 编制流动地震观测技术规范, 我们开展了针对不同台基流动地震观测背景噪声的观测实验与分析. 其中,山西省临汾市五个地点架设了共22个对比观测台站, 进行了超过一年半的连续观测. 通过计算不同频段范围内背景噪声记录的加速度功率谱密度, 研究了不同场地条件和环境噪声下流动地震观测台站的噪声特征及其台基响应,分析了不同台基处理方式对噪声的抑制效果. 结果表明:(1)高频人为噪声和长周期自然噪声是影响流动地震观测质量的主要噪声, 可以通过增加台基深度和改善台基处理方式等方法降低其影响; (2)增加台基深度能有效地降低长周期噪声和高频噪声, 2 m深坑能使高人为噪声台站各分量的高频频段和长周期频段分别降低5 dB和10 dB; (3)由于其不稳定性, 沙子台基的水平分量在长周期频段一般要高于摆墩台基5 dB, 流动地震观测中推荐使用摆墩台基; (4) 台站位置、台站内部温度和空气流动都是影响台站噪声的重要因素. 在此基础上提出了不同场地条件和噪声环境下的台基处理建议和适合国情的移动地震台阵台站建设参考方案, 有助于流动地震观测野外工作的标准化和规范化.     

钻井对呼和浩特地震台地震观测影响

地震台站的地震监测能力不仅与观测仪器有关,还与台基环境干扰背景有关。台基噪声功率谱反映台基的等级和受到干扰的程度。选取呼和浩特地震台JCZ-1T数字地震仪2015年12月5日—24日钻井作业时段每天干扰最大、无地震发生的1小时数据,采用傅里叶变换,对钻井引起的噪声频谱进行分析,并计算台基平均噪声水平及动态范围变化,论述钻井对台站记录造成的干扰,对于研究地震监测干扰,采取合理、有效的解决措施,提供参考。     

西昌流动地震台阵背景噪声特征分析

利用西昌流动地震台阵2013年1月至4月观测的垂直分量的地震连续波形数据,计算了各台站评价环境噪声的功率谱密度概率密度函数,对地震台站环境背景噪声特征进行了分析。计算结果表明,西昌流动地震台阵多数台站环境的噪声水平较低,平均噪声水平在0.01~10 Hz频段低于全球新高噪声模型(NHNM)的参考值,不同台站在0.1~1 Hz频段的噪声水平基本相同,更接近于全球新低噪声模型(NLNM)的参考值。当地震计架设在基岩上并采用密封措施后,可以有效防风和保温,并且降低了气压变化对地震计的干扰。     

粉质粘土台基处理方式对地震台背景噪声影响分析

计算不同频段范围内背景噪声记录的加速度功率谱密度,在不同台基处理方式下,研究粉质粘土层流动地震观测台站的噪声特征,分析噪声抑制效果,发现:在0.1—3 Hz频段,增加台基深度、钢钎固定铁板等方式对噪声影响较小;在3—49.8 Hz高频段,2.5 m深混凝土台基、1.5 m深钢钎固定铁板台基等较0.5 m深混凝土台基噪声降低约2—4 d B,1.5 m深钢钎固定铁板台基噪声水平较优;春季白天噪声水平较冬季高5—14 d B,春季夜间噪声水平低于冬季。     

华北地区地震环境噪声特征研究

利用华北流动地震台阵观测的垂直分向连续波形数据, 通过计算功率谱密度和相应的概率密度函数, 对华北地区地震环境噪声特征进行了分析研究. 结果表明, 东部平原和沉积盆地2 Hz以上的高频环境噪声水平与全球新高噪声模型（NHNM）相近, 周期3——18 s的平均噪声水平低于NHNM和新低噪声模型（NLNM）的平均值; 山区及西部高原的高频噪声水平明显低于NHNM, 周期1——18 s的噪声水平大多明显低于NHNM和NLNM的平均值; 不同区域18 s以上周期的噪声水平差异相对较小. 流动地震台阵部分台站的环境噪声存在明显的昼夜变化, 个别台站噪声水平明显高于周边台站, 表明这些台站受人类活动干扰较大. 不同台站的噪声水平分析表明, 将台站布设在摆坑内, 能在一定程度上降低高频和低频段的噪声水平. 台站环境噪声特征的研究结果可为流动地震台阵观测数据质量的定量评估, 观测期间的台站优化调整等提供重要依据.      

吉林测震台网数字台站台基噪声功率谱分析

介绍吉林测震台网数字台站仪器配置,对台网31个测震台站台基噪声功率谱进行计算,得出各地震台台基的地动噪声的均方根值、观测动态范围、地噪声功率谱,并将计算地动噪声功率谱作为吉林地震台网资料分析处理的一项日常工作进行.     

地震台站噪声水平定量评估及其在气枪源探测中的应用

对福建气枪源探测实验中所接入315个实时传输台站分1~10 Hz、0.1~1 Hz、10~60 s 3个频段进行台网噪声水平评估研究。统计240个小时的背景噪声记录,得到各台站的噪声水平MODE线,再利用本文提出的全球新高低噪声模型线与MODE线所占面积比来量化台网噪声水平,根据不同色标将台网噪声水平划分为十个等级进行评估,评选出优质台站。进一步研究背景噪声对气枪激发效果的影响,验证了台站接收能力与背景噪声密切相关,分析了不同台基（固定、加密、流动、海底）环境噪声水平的影响,得出环境噪声水平由低到高分别为固定台、加密台、流动台、海底台。通过台网噪声评估能有效提高气枪震源信号的检测能力,也为优质台站重点维护提供重要参考。     

鹤岗地震台背景噪声分析

选取2015年和2019年在1月1日00时、06时、12时3个时段的数字地震资料,对鹤岗地震台进行台基地动噪声分析,确定台站的观测动态范围、地噪声功率谱密度及地动噪声RMS值,分析台站观测能力,找出影响观测的各种干扰因素。通过对该台站背景噪声的分析,有利于提高地震台站观测质量,为研究区域地震背景噪声积累数据。     

青海数字测震台网台站地动噪声分析

介绍了青海省数字测震台网布局建设和数字测震台站仪器的配置,通过对2012年1月～2021年10月青海省的38个数字测震台站地动噪声功率谱密度计算,得出10年来各测震台站地动噪声水平RMS值在逐年增长,并按噪声计算结果对台站进行了分类,找出噪声水平变化大的台站,给出功率谱密度曲线图,指出了影响台站背景噪声的因素除了仪器本身的性能外,主要与台基条件和台址环境有关,针对性地对部分台站观测环境的改造提供了建议。     

巴里坤测震台背景噪声分析

选取2017—2021年巴里坤测震台数字观测资料,对近2 000 h波形数据,运用Welch平均周期法,计算得到该台台基背景噪声与噪声功率谱密度（PSD）及1—20 Hz地动噪声均方根值（RMS）。通过数据对比分析,认为2018—2020年,受G7、G575高速公路施工、人为干扰等影响,巴里坤测震台台基噪声水平不断升高,2019年噪声值达到最大。同时,对比巴里坤测震台在高速公路通行前后的背景噪声可知,2021年日、夜噪声差值高于2017年,且夏季高于冬季。