接收函数提取的多正弦窗方法

接收函数方法是研究地壳、上地幔速度结构的重要方法之一.稳定、可靠的提取接收函数的方法是实现的基础.频率域反褶积是一种常用的提取接收函数的方法,在加窗截断数据时,单一窗函数会降低信号的饱和度并造成频率泄露.为解决这一问题,引入了正交数据窗函数,对信号多次采样实现互补,保证了数据信息饱和度并有效抑制频谱泄露.多正弦窗是一种最小偏差正交窗函数,具有解析表达式,应用方便.在此文中,我们用多正弦窗来提取接收函数,且把震前噪声作为计算接收函数的一部分,增强了接收函数的稳定性.对观测数据的试验效果显示,多正弦窗频率相关估计方法提取的接收函数稳定性好,精度高,是一种提取高质量接收函数的方法.     

瞬变电磁采样函数优化法降噪技术

常用的双极性同步采样方法对瞬变电磁系统的观测噪声具有一定的抑制作用,但在实际工作中其噪声抑制能力仍显不足.本文在双极性同步采样方法基础上提出一种优化方法,以提升瞬变电磁系统的噪声抑制能力,即:通过对取样道加高斯窗函数的方式,赋予取样道内各采样点合适的累加权重,提升系统对取样道内高频噪声的抑制能力;使用高斯窗函数与梳状滤波器构造复合窗函数,通过对包含所有叠加周期的完整观测序列加复合窗函数的形式优化各周期的叠加权重,提升系统对实际工频噪声的抑制能力.对优化前后不同采样函数的谱特性及野外实测数据的处理效果进行比较,结果表明本文提出的方法较传统双极性同步采样方法具有更强的噪声抑制能力.     

信息论最大熵谱方法的优良特性及其应用研究的新进展

引言 频谱特征是地震和一切地球物理信息的基本特征之一。谱分析方法在地震与地球物理学中早有应用。但通常使用的谱分析方法总是给资料加上某种限制:周期图方法假定采样长度就是样本的周期之一,且认为观测区间以外也是周期性的;自相关功率谱以样本的自相关函数乘以窗函数之后,再作富立叶变换,从而求得谱估计,其结果,(1)使信号以窗函数的谱W(ω)为权被光滑;(2)造成边瓣,给信号加入了虚假的高频;(3)有时还造成负边瓣,形成漏能;(4)因窗长T有限,致使波谱特别是主频谱发生畸变。由于这些弊病,使以往所作的某些谱估计的分辨率受到限制,谱值出现畸变。     

地震频发区域背景噪声提取格林函数的反褶积方法研究

针对云南这一地震频发区域记录到的地震背景噪声数据,设计了一种"最大值均一化"算法,该算法能有效地消除背景噪声中的地震信号、畸变信号及其它干扰信号。应用此算法对记录到的背景噪声数据进行预处理,对处理后的数据利用多窗谱反褶积计算方法可获得其具有较高信噪比和保留了相对幅值信息的格林函数。     

四能窗稳谱技术在岩性密度测井仪中的应用

在岩性密度测井仪中使用的两能窗稳谱技术存在稳谱耗时长、效果不稳定,特别是在低密度岩层易使高压值跟踪在伪平衡点上等问题。四能窗稳谱处理技术使用线性近似基线谱校正本底或Compton散射伽马等对稳谱窗计数的影响;采用自适应递归数字时间延迟滤波,并根据纵向分辨率和测速的要求,通过测井实践得出了比较合理的稳谱调度周期和帧数;构建了合适的稳谱状态因子与高压调节增量之间的函数关系,克服了两能窗稳谱技术存在的不足。实际应用表明该技术原理正确,实施方法可行、有效。     

应用GPS数据和Slepian基函数反演川云渝地区陆地水储量变化

局部Slepian函数是将局部区域内的地球物理信号转化为空间谱的一种方法,其可以保证在球面上局部范围内获得最优谱平滑解,非常适用于局部范围地球物理信号的研究.本文利用中国陆态网西南地区72 个测站的连续GPS观测资料分析川云渝地区陆地水负荷形变特征,并基于Slepian函数方法解算 60 阶的空间谱基函数,结合弹性质量...     

关中、陕南及周边地区尾波衰减特性（Qc）研究

根据单次散射模型的尾波功率谱分析方法,利用陕西数字地震台网宽频带数字地震波形记录资料,计算了关中陕南及周边地区13个频段的Qc值。结果显示:在2ts~35 s的时间窗内,Q0值在37.54~72.59之间,全区平均值为58.44,在上升运动显著的秦岭山脉值较大,关中盆地和陕南值较小;在2ts~70 s的时间窗内,Q0值在194.74~283.50 之间,全区平均值为186.79,莫霍界面高波速区值较大,低速区和低速梯度带值较小。     

利用广义S变换进行等效Q值扫描分析

本文首次给出了一种利用扫描分析技术与广义S变换时频分析工具相结合求取介质品质因子（Q值）的方法,与传统的Q值估计方法不同,该方法用一系列等效Q值对叠前衰减数据进行粘性补偿偏移,将偏移后的共反射点道集叠加,利用广义S变换求取补偿后叠加道的时频谱和傅立叶峰值频率,以浅层强反射界面子波时频谱为参考,它他深度处地层子波的时频谱特征与之进行比较,当谱宽和峰值频率达到一致作为正确Q值选定标准,确立了宏观介质的等效Q值分析新方法.     

基于高低频对数谱面积差的Q值估算方法（英文）

地震波在粘弹性介质中传播时,地层对高频能量的吸收作用强于对低频能量的吸收,因此随着深度的增加和偏移距的增大,高频分量和低频分量的对数谱面积差值会逐渐增大。根据这一特征,本文提出一种基于高低频对数谱面积差法的Q值估算方法(A method for Q estimation based on the logarithmic spectral area difference between high and low frequencies,简称LSAD_LH),推导了品质因子Q值与高低频对数谱面积之差的理论关系,并通过单层衰减介质模型证明该方法估算Q值的适用性。为进一步验证本文LSAD_LH法对频带宽度选择和噪声的敏感度,利用包含有随机噪声的模拟地震记录,将LSAD_LH法与谱比法(LSR)和对数谱面积差法(LSAD)两种方法比较,结果表明:LSAD_LH法对频带宽度选择的依赖性不强;在抗噪性方面明显优于LSR法且与LSAD法具有相同的优势。因为LSAD法受透射系数影响,为进一步凸显LSAD_LH法的优势,本文将此方法应用于数值模拟的多层介质零偏VSP资料和实际零偏VSP资料,两种情况的应用进一步充分证明了LSAD_LH法的适用性和相对于LSAD法在高Q值估算的准确性,并且克服LSAD法受透射系数影响的缺点。     

基于Slepian方法和地面重力观测确定时变重力场模型:以2011-2013年华北地区数据为例

时变重力场是研究地球系统内部物质运动和时空演化过程的有效途径.目前广泛使用的GRACE时变重力场模型受限于其空间分辨率(约400 km),难以探测较小空间尺度的重力变化.本文首次尝试利用Slepian局部谱分析方法和多期地面重力观测确定更高空间分辨率的时变重力场模型.Slepian方法通过构建研究区域内的正交基函数,将...     

Analysis on the noises from continuously monitoring GPS sites

In this paper,we analyze the time series of site coordinates of 27 continuously monitoring GPS sites covered bythe Crustal Movement Observation Network of China over the whole country.The data are obtained in the periodfrom the beginning of the observation to the November of 2005.On the basis of data processing,we analyze thepower spectrum density of coordinate component noise at each site and calculate the spectral indexes manifestingthe noise property of each component.The spectral indexes indicate that for most sites,the noise of time series ofeach coordinate component can be addressed by the model of white noise flicker noise;and for a small amountof sites,it can be described by the model of white noise flicker noise random walk noise.We also quantita-tively estimate each noise component in the model by using the criterion of maximum likelihood estimation.Theresult shows that the white noise in the time series of GPS site coordinates does not constitute the main part ofnoise.Therefore,the error estimation of site movement parameters is usually too small,or too optimistic if weconsider the white noise only.Correspondingly,if this factor is not fully considered in explaining these movementparameters,it might mislead the readers.     

连续观测站的噪声分析

分析了中国地壳运动观测网络在全国布设的27个GPS连续站开始运行以来至2005年11月的站坐标时间序列. 在对数据进行清理的基础上， 分析了各站坐标分量噪声的功率谱密度， 计算了表征各分量的噪声特性的谱指数. 谱指数显示， 大部分站的各坐标分量时间序列的噪声可以用白噪声+闪烁噪声的模型来描述， 少部分则可用白噪声+闪烁噪声+随机漫步噪声的模型来描述. 采用最大似然估计准则， 定量估计了模型中的各噪声分量. 结果表明， GPS站坐标时间序列中白噪声甚至不是噪声的主要成分. 因此， 仅顾及白噪声得到的测站运动参数的误差估计， 实际上是过高的， 或者说是过于乐观的. 相应地， 对这些运动参数作出解释时， 如果不充分考虑这一因素， 有可能会对读者产生误导.      

The influence of seasonal signals on the estimation of the tectonic motion in short continuous GPS time-series

Most GPS time-series exhibit a seasonal signal that can have an amplitude of a few millimetres. This seasonal signal can be removed by fitting an extra sinusoidal signal with a period of one year to the GPS data during the estimation of the linear trend.However, Blewitt and Lavallée (2002) showed that including an annual signal in the estimation process still can give a larger linear trend error than the trend error estimated from data from which the annual signal has been removed by other means. They assumed that the GPS data only contained white noise and we extend their result to the case of power-law plus white noise which is known to exist in most GPS observations. For the GPS stations CASC, LAGO, PDEL and TETN the difference in trend error between having or not having an annual signal in the data is around ten times larger when a power-law plus white noise model is used instead of a pure white noise model. Next, our methodology can be used to estimate for any station how much the accuracy of the linear trend will improve when one tries to subtract the annual signal from the GPS time-series by using a physical model.Finally, we demonstrate that for short time-series the trend error is more influenced by the fact that the noise properties also need to be estimated from the data. This causes on average an underestimation of the trend error.     

时变地震谱估计的非参数方法评价及应用

针对工程中常见的非平稳地震动激励,进一步建立了时变功率谱估计的理论框架。首先,在多个样本情形下,采用信号处理中的时频分析方法对非平稳激励的时变谱估计理论进行了讨论。当激励样本数量有限时,对Priestley提出的估计方法进行了介绍。其次,以地震工程中常用的Kanai-Tajimi谱模型为目标,分别对均匀调制与一般调制谱的估计结果以及不同估计方法的精度与收敛性进行评价后,提出了能够方便工程应用的建议。最后,针对SMART-Ⅰ(Strong Motion Array in Taiwan,Phase Ⅰ)密集台阵第45次地震记录的多组三维样本,揭示了EW、NS、UD三个方向时变谱的典型特征以及各方向间的时变相干性。结果表明:与短时Fourier变换相比,复Morlet小波与广义谐和小波估计谱具有较好的精度与收敛性,Priestley方法估计单个样本具有优势;SMART-Ⅰ台阵地震动具有强度和频率的双重非平稳性,三个方向具有弱相干性。研究结论可为拓展谱估计理论的工程应用以及后续大跨结构多维多点非平稳地震响应的分析提供参考。     

IMPROVED LOW-FREQUENCY DECAY ESTIMATION USING THE MULTITAPER SPECTRAL ANALYSIS METHOD1

Spectral analysis is one of the most ubiquitous signal processing tools used in exploration geophysics. Among many applications, it is used simply to look at the frequency content of seismic traces, to find notches, to estimate wavelets under the minimum-phase assumption, and to match broadband synthetic seismograms to seismic data. Seismic spectra exhibit very large dynamic ranges, particularly at low frequencies. Estimation of low-frequency decay is very important for accurate modelling. However, when using traditional spectral estimates incorporating smoothing windows, too much sidelobe energy leaks from high power into low power areas, spoiling our ability to estimate low-frequency spectral decay. The multitaper method of spectral analysis due to D. Thomson does not employ just a single window, but rather a set of orthogonal data tapers. It is possible to have much less sidelobe contamination, while maintaining a stable estimate. The trace is tapered by each of a subset of the orthogonal tapers, and a raw spectral estimate produced in each case. These are combined to produce a final spectral estimate. The technique can be made adaptive by applying different weights to the different raw spectra at different frequencies. A comparison of seismic spectral estimation using this multitaper technique with a traditional approach having the same analysis bandwidth and stability demonstrates the very different estimates of spectral decay in the areas of high dynamic range. The multitaper approach provides estimates with much reduced sidelobe leakage, and hence is a very appealing method for reflection seismology.     

环境变化对乌加河地震台观测质量的影响

针对近年由城镇化建设引起的乌加河地震台观测环境变化、台站记录受到干扰的问题,选取2016—2018年乌加河地震台JCZ-1T地震计的记录数据,采用傅里叶变换,对环境变化引起的噪声频谱进行分析,计算台基平均噪声水平及动态范围变化,并与2015年未受干扰的观测数据进行对比,结果发现,乌加河地震台地脉动噪声水平发生明显变化,地噪声功率谱密度增大,观测动态范围减小。     

环境变化对乌加河地震台观测质量的影响

针对近年由城镇化建设引起的乌加河地震台观测环境变化、台站记录受到干扰的问题,选取2016—2018年乌加河地震台JCZ-1T地震计的记录数据,采用傅里叶变换,对环境变化引起的噪声频谱进行分析,计算台基平均噪声水平及动态范围变化,并与2015年未受干扰的观测数据进行对比,结果发现,乌加河地震台地脉动噪声水平发生明显变化,地噪声功率谱密度增大,观测动态范围减小.     

谱比法地震衰减层析反演方法研究

由于地下介质对地震波能量有强烈的吸收作用,降低了地震资料的分辨率以及地震资料处理、解释的精度,因此选择合适的参数对地层吸收衰减情况进行有效描述是对地下构造进行高分辨率、高精度处理及解释的有效途径。目前品质因子Q是对岩石弹性参数进行有效描述的重要参数之一。用品质因子Q来衡量地震波能量在介质中传播的吸收衰减情况,是目前提高地震资料分辨率的有效方法,同时也是提高含油气地层解释精度的有效途径。近些年,许多学者提出了多种计算Q值的方法,其中谱比法是在实际中应用最为广泛的Q值估计方法。本文在前人方法的基础上,对谱比法进行了改进,并结合走时层析方法反演Q值,充分利用谱比法在精度、稳定性等方面的优势以及走时层析方法计算效率高的优点,不仅可以提高反演的精度而且能够保证反演的稳定性,提高计算效率。通过模型试算证明谱比法衰减层析方法能有效估计Q值变化情况,具有较好的发展前景。