地磁观测台网参考背景噪声指标及应用

中国地磁观测台网台站配备多种高精度连续观测仪器,获得大量数字化观测数据。为有效监控仪器运行状态、台站观测环境及观测数据质量,地磁观测台网引入多个数据评价指标,参考背景噪声即为其中一个重要指标,分析该指标在国际地磁静、扰日以及不同时间段的分布特征,评估其有效性,并利用观测数据验证其合理性。该指标可有效监控数据质量,及时反映地磁台观测运行中存在的问题,作为评估地磁观测台网对地磁场活动最小分辨能力的指标,尚蕴藏其他变化特征。参考背景噪声指标在数据质量监控和数据分析中具有一定应用价值。     

基于遗传算法的磁通门磁力仪观测数据一致性校正

在对全国地磁台站磁通门磁力仪记录数据的质量效能评估中发现,多个台站存在同台观测仪器的记录数据曲线不一致问题.针对这类问题,研究人员对多种地磁观测数据影响因素进行了定性或定量的分析.本文通过分析格值系数及姿态角对磁通门磁力仪记录数据的影响规律,建立磁通门磁力仪三轴校正模型,构建目标函数,并利用遗传算法对模型进行求解,测定仪器姿态角和格值系数,根据测定结果对记录数据进行一致性校正.数值模拟计算和台站实测实验结果表明:利用该算法解算的格值系数精度优于0.002,姿态角精度优于0.15°.根据解算结果计算,日变幅为50 nT时引入的日变形态不一致误差小于0.13 nT,满足国家地磁台网对地磁相对记录数据日变形态不一致误差的要求.     

基于极值特征尺度的干扰辨识技术在地磁观测中的应用研究

在地震前兆观测台网中,地磁和地电同台观测是较为常见的,地电测量时的供电干扰会引起同台地磁观测数据的变化,造成地磁观测精度下降.本文在分析产生地电供电干扰的机理及特点基础上,提出了采用噪声辅助的基于极值特征尺度的干扰辨识,对采用线性差值辨识出的干扰区间利用这种技术进行填充.并将该方法应用到成都、洛阳、徐庄子和蒙城四个磁电同台观测数据的分析处理中.结果表明:该方法在地电供电对地磁资料的干扰辨识精确度方面和干扰抑制损失上有较好的效果和较高的稳定性,辨识精确高,抑制损失相对与传统滤波器达到最小程度.在抑制地电供电干扰,提高地磁观测精度方面有较好的应用价值.     

地磁台站观测异常识别与数据重构技术研究

正地磁学是一门以观测为基础的学科。完整的高精度地磁数据不仅服务于地磁学本身更是地震研究、地质构造研究、地球深部研究和矿产勘探等研究领域的基础。自2008年我国数字化地磁观测台网建成以来,虽然大批量高精度的数据得以积累,但同时观测台网中大部分地磁台站正受到外界人工电磁干扰源的干扰。由于干扰形态复杂,干扰时间不规律和干扰与正常磁扰叠加给数据处理造成了困难,截止目前,尚未形成统一的观测异常辨识和处理方法,     

全球实时数字化地磁观测台网计划简介

引言本计划建议建立一个称作 INTERMAGN-ET 的全球实时数字化地磁观测台网。一些国家通过话音通讯方式管理的遥测自动地磁观测台站表明,使用现代数据采集技术和通讯系统能够快速获得地球磁场动态数据。协调各个国家的行动和把这种技术推广到全世界是顺理成章的。这样,采用新的地磁观测和监测仪器标准,利用卫星通讯将数据快速传递到区域地磁信息中心(GIN_s)也是可能的。这些地磁信息中心将收集整理其所在区域的数据,进行交换,并负责及时向用户提供初步的     

地磁与地电混合观测台地磁的地电测数干扰处理方法

我国地震前兆观测台网中地磁与地电观测仪器经常相距很近。 而地电台每小时加电观测一次, 由于电磁感应, 使得地磁观测资料有间隔为1小时的高频干扰, 使得地震前兆信息或其他地球物理过程产生的异常信息在地磁数据分析中难以分辨。 经过分析这些干扰信息特点, 提出了采用Fourier变换在频率域中将高频干扰进行滤除和采用与典型干扰波形相关的方法去除地电测数干扰, 该文对安徽蒙城地震台的观测资料的处理结果表明了方法的有效性。 很多中国大陆地震前兆观测台具有类似的干扰, 因此该方法具有一定推广价值。     

地磁观测中的干扰分析及排除

地磁观测是地震前兆观测的基本项目之一,观测资料的质量高低直接影响到地震预报的准确率.各个观测台站在观测过程中仪器是否受到干扰要做认真准确的分析,这样才能保证资料的可靠性.溧阳地震台从新台址启用后,观测人员发现观测数据的精度与其它台有一定的差距,为此,我们对影响地磁观测的各种因素进行了分析,并逐项进行排除,最终使溧阳台的地磁观测资料由不可用,变为精度较高,稳定性很好,从而使地磁观测资料质量得到保证.     

地震观测仪器自动监控软件设计与实现

结合地震地球物理观测台网台站监测工作实际,研制一款地震观测仪器自动监控软件。该软件适用于不同网络环境下IP类仪器设备的网络实时或定时自动监控,地球物理观测类仪器时钟、状态和观测数据的定时自动监控,能自动识别当日观测数据中的无效数据、变幅异常、干扰、地震和限幅等信息,无需借助其他硬件和软件即可将告警信息以短信方式发送给值班人员和管理人员,可实现对仪器原始观测数据的自动备份和手动恢复,及对仪器的一键重启和校正时钟等控制类操作,无需跨平台操作即可查看当日观测数据曲线及分析数据的完整性和有效性,从而实现对仪器的统一高效管理。     

美国的地磁观测技术概况

在1983年5月至6月赴美考察期间,我们应邀先后参观了美国Geometrics地球物理仪器制造公司,斯坦福大学地磁实验室,圣安德烈斯断层附近的地磁总强度观测台网、加州大学洛杉矶分校地磁仪器研制实验室、南加州大学古地磁实验室、美国地质调查局丹佛中心地磁仪器研制实验室、博尔德地磁台。现将参观、考察中所获得的有关美国地磁观测技术方面的一些情况介绍如下。     

福建前兆观测台网“九五”升级改造典型问题分析

概述福建前兆观测台网“九五”升级改造情况,列举“九五”仪器升级改造实例,结合升级改造后运行管理过程中出现的突出问题进行分析,给出常见故障的排除方法,使“九五”升级改造仪器更好的运用于前兆台网观测,提高前兆观测台网每日数据产出的连续率.     

海洋地磁参量实时测量野值的在线辨识与改正

地磁参量实时测量野值的在线辨识与改正是影响地磁导航算法定位概率和精度的重要因素.地磁导航定位的研究目前主要集中于匹配定位算法,地磁参量实时测量数据处理的研究较少.本文将多层递阶非平稳时间序列预测模型引入海洋地磁参量实时测量野值在线辨识与改正,利用多层递阶模型对实时测量值进行一步预测,根据迪克松准则进行野值辨识,利用中值滤波和一步预测值对野值进行改正.仿真数据和实测数据的实验室仿真结果表明,本文提出的野值在线辨识与改正算法不仅可以检测全部孤立型野值而且对多数斑点型野值也有较好的辨识效果,对产生野值处信号的复原误差小于5%.     

海洋磁测日变校正的纬度改正方法研究

目前,在远海开阔性海域磁测中,尚难以有效设立日变站,致使日变改正仍存在着困难.本文利用地磁台站实测资料对地磁日变的纬度分布特征进行研究,发现日变值随纬度变化具有由Sq电流中心向南北两侧递增的规律,且二者之间的关系可用二次函数近似描述。以此规律为基础我们建立了纬度改正方法,该方法以经度链为基站,利用基站数据得到日变值与磁纬度的拟合函数以进行纬度改正,再调整时差作为经度校正即得到计算站的日变值.实测数据计算结果表明,相较于加权平均法,此方法在远距离(经度差达40°)仍能保持较高的校正精度(<4 nT),因而能更好地适用于远海磁测.     

基于空间加权法的地磁数据重构精度与D_(st)指数的关系

为了研究磁场活动水平对地磁重构数据的影响,以云南省内11个地磁台站地磁记录分数据为研究对象,利用空间加权法进行数据重构,并分析Dst指数与重构数据精度之间的关系。结果表明,Dst指数绝对值与地磁数据重构精度呈明显负相关,即Dst指数绝对值越大,数据重构精度越低。当D_(st)-30时,D分量重构数据与原始数据的绝对残差值小于0.05′的比例为97.1%, H、Z分量重构数据与原始数据的绝对残差值小于0.5 nT的比例分别为97.1%、97.9%,重构精度较高。当弱磁暴、中等磁暴发生时,D、H、Z三分量重构数据与原始数据的绝对残差值随Dst指数绝对值的增大而增大,重构精度减小。本研究成果可为因观测异常或记录缺失的地磁数据重构提供参考。     

基于服务系统的实时精密单点定位技术及应用研究

讨论了实时精密单点定位的若干关键技术,着重研究了实时精密钟差估计算法;利用全球40个IGS跟踪站连续、实时的观测数据流进行实时精密卫星钟差估计,解算出的实时精密钟差与CODE事后精密钟差具有较好的一致性,二者互差的RMS优于0.2 ns.采用实时估计的卫星钟差和IGS发布的超快速精密卫星轨道进行实时精密单点定位模拟实验,结果表明：经过大约15~30 min初始化后,实时精密单点定位滤波收敛之后水平方向的定位精度优于5 cm,高程方向的精度优于10 cm,能满足在该精度级别的实时用户的定位需求.处理汶川地震期间震区的GPS观测数据,结果表明实时精密单点定位能够探测地震发生期间的地面同震位移.     

关于利用行星际闪烁（IPS）观测进行地球磁暴急始预报的初步探讨

本文在分析行星际激波传播的空间特性的基础上,提出了一种物理模式加统计的预报方法。对1975-1982年间58个耀斑-IPS激波事件是否引起地球磁暴急始进行预报的结果如下:有无磁暴急始发生的报准率是77.6％,虚报率为22.4％;磁暴急始发生时间的预报准确性,大多在±10小时内。这表明利用IPS观测进行磁暴急始预报有很大的潜力和现实可能性。     

利用最小二乘拟合法进行多站地磁日变基值归算

多站日变改正技术是解决远海区大范围磁力测量地磁日变改正的关键技术,然而多站日变改正中,为了减小磁场水平差异的影响,分站日变基值必须向主站归算.基于地磁日变化的时空特点,尝试将最小二乘拟合法引入到多站日变基值归算中,并采用多站同步观测数据对方法的有效性进行了验证.结论表明:当主站和分站日变性质相似时,最小二乘拟合法可以取得良好的效果,且对同步观测时段低.但是当日变性质差异较大时,则应当采用传统的同步比对法.     

自动补打时号钟

地磁三分向观测资料的时间服务是量取观测数据的依据之一，根据地磁三分向的观测需要，使用大规模数字钟电路和CMOS数字电路制作了自动补打时号钟，在时号钟发生故障时可以及时补打时号并报警。经在全国I类台站河北昌黎地磁台使用，表明该装置可有效地提高观测资料质量，亦可用于其他光记录观测。介绍了自动补打时号钟的工作原理、主要功能和使用方法，提供了电原理图。     

光泵磁力仪频率信号高精度测定技术实现

针对井下弱磁观测环境狭小,测量精度要求高,但方便实时上传数据,可实现自动测量等特点,设计并制作了一种适用于井下绝对观测的氦光泵磁力仪单片机的频率计.频率计基于Cortex-M3内核的ARM芯片,通过定时器的外部时钟模式进行定时计数,在中断函数中进行计算,得到信号频率.多次实验后,为进一步提高测量精度,使用32 MHz有...     

基于虚拟日变台进行地磁矢量数据日变通化方法

流动地震地磁矢量观测是一种获取地震前兆异常的方法,试验研究和观测实例表明,地震孕育引起的地磁场异常变化量级较小,因此在观测、数据处理过程中都要尽可能消除误差提高精度.本文主要从地磁矢量数据日变通化精度方面开展讨论,首先使用反距离加权插值法由泰安、武汉、崇明、杭州4个地磁台观测资料计算出蒙城地磁台相应的虚拟地磁数据,其磁偏角、水平分量、垂直分量三个要素与真实观测值的相关系数分别高达0.9987、0.9946和0.9806,验证了反距离加权插值方法对地磁观测数据空间插值的有效性.其次,选择东部和西部测区分别使用反距离加权插值方法建立各地磁矢量测点位置的虚拟日变台并用其进行通化,实例计算结果表明,该方法可有效提高日变通化精度,对于地磁台站稀疏地区更具实际应用价值.