基于LSTM-RNN的地震前兆数据异常检测新方法（英文）

研究地震前兆数据的异常变化是地震短临预测的基础,本文提出一种地震前兆数据的异常智能检测新方法,利用长短期记忆单元的递归神经网络(LSTMRNN)构建数据趋势变化预测模型,通过模型预测的误差来提取数据的异常变化。该方法不需要对原始数据进行预处理,也不需要对异常数据判断的经验积累,适用于各类不同长度的地震前兆数据异常检测。通过使用三类真实的前兆观测数据的进行方法检验,将机器检测结果与人工识别结果进行对比分析,试验结果表明,基于LSTM-RNN的异常检测方法能够准确识别各类异常,可以代替人工用于地震前兆数据的异常检测。     

应用多种来源重力异常编制中国海陆及邻区空间重力异常图及重力场解读

本文通过分析陆地实测空间重力异常数据、海洋船载测量空间重力异常数据、卫星测高重力异常,布格重力异常数据、EGM2008地球重力模型数据等多种来源数据的性质和精度,并对相关数据进行对比,研究了编制1:500万中国海陆空间重力异常图的数据使用方案和技术方法.在地形较为平坦、实测数据分布均匀的陆区,使用实测数据,在地形复杂,实测数据稀少以及没有实测数据的陆区或岛屿,利用布格重力异常反推空间异常的方法合成平均空间重力数据,西藏地区的数据对比实验证明合成平均空间重力异常数据是一种有效的数据补充.利用三观测列方差分解法在南海地区对船载测量空间重力数据和美国SS系列及丹麦DNSC08GRA卫星重力数据进行了方差分解计算,结果表明不同来源的卫星测高重力数据具有很大的一致性,数据精度较以往有了很大的提高.海区空间重力数据使用原则是在船载重力测量数据校准下,全面使用卫星测高重力数据进行编图.海陆过渡区的异常处理应以EGM2008地球重力模型重力场为基准参考场,实现海陆异常平缓过渡,无缝连接.对中国海陆空间重力异常场进行了小波变换处理,对空间重力异常场进行了解读,勾画出三横四竖的一级重力梯级带及其所围限的8个一级重力异常区,并划分了二级重力异常区和梯级带,为块体构造学体系中大地构造格架的建立提供了地球物理证据.     

航磁梯度数据与地质异常反映之间的关系

在异常选编工作中,往往需要剔除掉区域背景场的干扰,从而寻找浅部异常的一些信息,因为区域背景场往往是由一些火山岩、侵入岩所引起,当然也不排除大型矿床所引起的可能性,航磁总场是区域场和局部场的叠加,因此异常往往会因为某种方式被忽略掉.梯度数据具有压制深部异常体、突出浅部异常体信息的特点,这就为梯度数据能够方便地提取异常提供了理论支持.在中国的北部某地区进行了航磁全轴梯度测量飞行,获得了横向梯度、纵向梯度和垂向梯度数据,利用实测数据总结出梯度数据与地质体异常之间的关系,确定了异常选编原则,为今后梯度数据确定异常奠定了基础,同时分析了实测的垂向梯度数据相比于转换的垂向梯度数据在异常反映上信息更丰富.     

基于LSTM的震后通信数据异常检测分析

震后通信数据会发生异常变化,通过对通信数据异常进行分析,有助于提供有效的灾情数据以及更好地了解震后产生的影响,进而有效地为抗震救灾提供辅助支持。本文基于LSTM对震后的通信数据异常进行分析,研究内容主要包括通信数据流预处理、基于LSTM的异常检测模型以及数据分布变化检测模型。结果表明,本文模型能够对通信数据的异常变化进行识别,为后续的灾情分析提供数据。     

区域航磁异常汇编数据的长波成分提取、评价与替换技术

各个国家与地区的航磁异常数据一般均采用多期磁测数据汇编而成,但是由于测量时间跨度较大、各期测量精度与校正参数不一致、以及磁力异常本身的时变性等原因,各期磁力异常数据之间具有系统差异,致使航磁异常汇编数据的长波成分可能存在不可靠性.本文基于二维修正球冠谐分析建模方法与单纯采用卫星磁测数据构建的全球岩石圈磁场模型可靠波段,提出区域航磁异常汇编数据的长波成分提取、评价与替换技术.通过仿真数据测试了本文所提方法的有效性之后,将其应用于澳大利亚第七版航磁异常网格数据,进而采用CM6模型的16～90阶球谐系数解算数据对提取的航磁异常长波成分进行了评价与替换,并通过空区补值与扩边处理,得到了澳大利亚及邻区完整的磁力异常网格数据.最后,采用替换了和未替换长波成分的航磁异常汇编数据,与CHAMP卫星磁测三分量数据联合进行修正球冠谐建模,结果显示,替换了长波成分的航磁异常汇编数据与卫星磁测数据融合效果更好,而由航磁异常汇编数据提取的长波成分与卫星磁测数据存在不相容性或非一致性.仿真测试与实际应用均表明本文所提方法具有可靠性和实用性,值得在区域航磁异常数据汇编中推广应用.     

等效源法三维随机点位场数据处理和转换

为了实现曲面随机点位场数据的曲面延拓和转换,以磁异常位场数据为例,采用一组磁偶极子作为等效源,置于观测面下方的一个曲面上,把观测磁异常作为这组磁偶极子所产生磁异常的边界条件,通过求解线性方程组的方法反演磁偶极子磁矩的大小,再根据反演结果正演所要计算的磁异常数据,实现了曲面随机点磁异常位场数据的向上延拓、向下延拓、求导以及化极处理.在数据量较大时,为了提高反演计算的速度,把磁异常数据和磁偶极子分成若干小块,再利用各块磁异常数据分别反演该块数据下方磁偶极子的磁矩,并通过迭代计算来逐步取得更准确的反演结果.模型试验表明,磁异常位场数据向上延拓的均方根误差小于±2nT,向下延拓和化极也可以取得较高的精度,所提出的分块处理方法提高了延拓和转换的速度,实际资料处理给出了曲面随机点航磁异常数据向下延拓和化极的一个例子.     

多项地震前兆观测数据的综合参数

根据中强地震前前兆观测资料的异常特征和各种前兆异常可信度的差异,考虑到单项观测数据和多项观测数据的相互联系,提出了用综合参数S描述多项前兆观测数据整体变化。结果表明,与单项前兆观测数据比较,综合参数S有变化平稳、震前异常反应明显等优点,可以作为地震预报实践中识别前兆异常的方法之一。     

琼中地震台连续重力显著异常分析

2014年以来,琼中基准地震台连续重力观测数据出现较为显著的零漂转折加速和数据放大异常。经仪器观测系统检查、台站观测环境调查、数据分析等核实操作,分析认为:(1)零漂转折加速异常系观测环境影响所致;(2)数据放大异常系网络数据采集器故障所致。因此,2次异常均非地震地球物理异常。此类异常干扰判别可为其他重力台站观测数据分析提供参考。     

云计算环境下震前震源异常次声波自动识别方法

云计算下采用三点阵次声源定位方法,在自动识别震前震源次声波过程中不能自动筛选识别大量的异常次声波数据,导致震前监测准确度不高且效率低下。因此提出一种云计算环境下震前震源异常次声波自动识别方法,构建JNS异常次声波数据采集筛查模组,全天候实时扫描访问端口,快速反馈异常次声波数据,采用NDS异常次声波数据序列异常检测算法快速识别错误序阵,准确回查、定位和锁定异常次声波数据;利用震前震源异常次声波自动识别方法分类识别异常次声波信号,判断该信号是否是地震可疑信号。实验结果表明,所提方法可有效自动识别震前震源异常次声波信号类型,信号分类准确率最大值达到99.99%;多次识别耗时最大均值仅为1.3min,具有准确率高和效率快的优势。     

基于夜间多时相遥感数据的热异常与地震的相关性

本文使用第二代欧洲气象卫星MSG搭载的SEVIRI传感器数据,基于卫星数据稳健分析技术提取了意大利地区2015—2017年间的三次热异常,并在此基础上增加热异常的判定条件,利用静止气象卫星的高时间分辨率特性,基于夜间多时相遥感数据探究热异常与地震的相关性.结果显示:通过夜间多时相遥感数据均值可更清晰地展示出研究区热异常...     

人工免疫系统在地球化学异常中的应用

地球化学元素测量数据中含有噪声,影响了圈定地球化学异常的准确性.本文率先采用人工免疫系统(AIS)对地球化学测量数据进行降噪,在此基础上确定地球化学异常,并绘制了异常等值线图.通过对西藏恒星错测区1:50000水系沉积物测量数据的处理,验证了人工免疫系统在地球化学数据降噪中的实用性和可靠性.圈定的异常基本上消除了各类假异常,使主致矿异常更加突出,更加显著地反映矿化体的分布,尤其是得到的异常与恒星错王i￡岩铜钼矿完全叠合,甚至映射了斑岩铜钼矿的边界和形态特征.     

中国海陆及邻域布格重力异常编图研究

收集、整理了中国海陆及周边22个国家陆地实测重力资料和海域卫星测高重力资料,建立了覆盖2672万平方千米的重力异常数据集.研究解决了高精度海洋卫星测高重力数据与陆地实测重力数据的海陆异常联编、不同来源和背景重力数据之间的调平以及大区域重力异常编图表达等技术问题.采用当代规范、先进的数据拼接与编图技术编制了中国海陆及邻域1500万布格重力异常图,并进一步结合区域地质构造认识,划分了38个重力异常区.     

唐山4.8级地震前易县地震台地应变异常特征

2012年5月28日河北省唐山发生M_S 4.8地震,地震前易县地震台地应变观测数据出现异常,对四分量应变数据、体应变及伸缩仪观测数据,从发震时刻、异常形态、起始和持续时间、异常幅度等进行分析,认为异常在时间和形态上具有一致性,且同一地震台不同观测手段同时监测到异常,可见此异常具有可靠性。     

地电阻率观测干扰异常核实实例

根据电磁学科异常核实规范的操作流程,利用电磁学相关原理和方法,对安庆地震台地电阻率干扰异常事件进行核实调查,结合数据异常变化特征进行重点排查,查明干扰源排除干扰,以便数据恢复正常。观测数据异常核实是判别地震异常和干扰的重要手段,异常资料性质判定对地震形势的研判具有重要意义。     

基于不同时空尺度多源遥感数据的新疆于田地区地震热异常分析

针对2000年以来新疆于田地区5次M_S5.0以上地震,采用MODIS地表温度数据与NOAA卫星长波辐射数据,从不同时间、空间尺度对震前热红外异常特征进行提取和分析。研究结果表明,5次地震的两种数据均提取出明显的热异常,两种数据异常提取结果具有一定的时空关联。基于以上不同时空尺度热红外特征分析结果,总结提出了一种多时空尺度的异常判别方法。基于该方法对于田及周边地区2018—2020年连续3年的热红外数据进行扫描,开展M_S5.0以上地震热红外异常的回溯性检验应用,共检验出19次异常,其中12次对应地震发生,7次错报,此外有7次漏报。通过不同时空尺度多源遥感数据对震前热红外异常特征进行综合提取,能够减轻环境因素干扰,提取出有效的热异常特征。以上研究结果可为多时空尺度地震热红外异常判别提供支撑。     

瞬变电磁法三维模型数据的一维反演效果研究

目前国内瞬变电磁数据处理与解释主要停留在一维阶段,但实际数据均来自地下三维结构.针对这一现状,本文采用三维有限差分正演程序生成三维模型的瞬变电磁数据,然后利用Levenberg-Marquardt(LM)方法对数据进行一维反演,以探讨三维模型数据的一维反演效果.大定源回线数据的一维反演结果表明,当水平尺度足够大时,在测点范围内能获取异常体的准确信息,而随着异常体水平尺度的减小,所获取的异常响应会逐渐减小,测点范围内的异常体结构恢复程度也会逐渐降低,尤其当异常体水平尺度明显小于大定源尺度时,所获得的异常响应比较微弱,且单纯增加异常体的垂直尺度并不能增强异常响应.而由异常体三维效应引起的反向异常则会随着异常体水平尺度的减小而先增大,而后随着总体异常响应的减小而减小.中心回线与大定源回线一维反演结果对比表明,中心回线反演可能得到更强烈的异常响应,但对于削弱三维异常体所引起的反向异常可能没有效果,反而可能在获取更强异常响应的同时进一步放大这种反向异常.要使一维LM方法获取与真实异常体比较接近而反向异常比较弱的一维反演结果,可能需要异常体水平尺度相对异常体垂直尺度、异常体的埋深、发射线框的尺寸均比较大.     

永清井水温仪观测数据异常核实的实例与分析

以永清地震观测井水温仪观测数据出现的异常为例,通过同层水温仪对比观测,断电实验以及注水实验等现场核实的方法,详细分析了水温观测数据的可靠性,提出了流体观测井异常核实工作的一般流程与解决办法,为地震台站观测数据异常的现场核实提供了可靠、有效的方法,并找到产生异常的真正原因。     

定量与定性分析在2017年精河MS6.6地震中的应用

为准确提取震前异常信息,以2017年新疆精河M_S6.6地震为例,基于乌鲁木齐台站W-N(k)测段数据,利用离差统计分析方法与原始曲线分析方法分别从定量与定性两个角度研究了地震前后的数据异常特征。结果显示,震前测段数据的变差系数成倍增大,离差分布曲线偏离正态分布,原始曲线出现大幅转折,断层活动形式出现明显变化,震后异常特征消失。通过效果图可知,结合两种方法分析数据异常具有一定的可行性,能为震前异常识别提供参考。     

临汾地震台垂直摆倾斜观测资料阶变异常分析

对临汾地震台垂直摆倾斜观测资料中记录到的阶变型异常图像进行分析,对异常成因进行探讨,希望对观测数据异常判断、数据预处理及地震预测预报的应用研究,提供一定参考。     

肇东水温观测数据低值异常分析

2022年1月28日肇东地震台观测井水温出现低值异常,在现场核实过程中,逐一排除观测系统、观测环境、气象因素、地源热泵系统等干扰因素的影响。引入1套相同型号的水温观测仪进行同层水温比对观测,并与同井水位测项数据变化进行对比,且选取观测井周边200 km范围内震例进行水温日均值映震异常分析,结果发现,水温数据异常具有发生不规律、数据变化幅度较大等特点,应为观测技术系统故障影响所致,分析认为此次水温数据异常主要由水温仪老化所致,非地震前兆异常。此次异常核实工作可为地震台站观测资料异常的现场核实提供参考依据。