测震井下观测压制背景噪声特征分析

利用赤峰台井下和山洞观测、二连浩特台井下和地表观测测震数据,通过计算其加速度PSD值和相应的PDF值及1~20 Hz频段RMS值,研究井下观测压制测震台站背景噪声的特征。结果表明,在大于2 Hz频段,井下观测相比于山洞和地表观测有显著的压制背景噪声特征,尤其在大于9 Hz频段压制背景噪声特征突出;在16 s~2 Hz频段,井下、山洞、地表观测测震台站背景噪声水平一致性较高,井下观测在该频段不能压制背景噪声;在低于16 s频段,井下观测相比于山洞和地表观测有一定的压制背景噪声特征。通过井下观测可有效降低测震台站背景噪声水平,从而提高观测数据质量。     

沙尘暴对测震台站环境噪声干扰的特征分析——以二连浩特台为例

通过计算二连浩特测震台站地表和井下连续观测数据的加速度PSD值和相应的PDF值,研究沙尘暴对测震台站环境噪声水平的干扰特征及井下观测对减小沙尘暴影响的效果。结果表明,沙尘暴对测震台站环境噪声水平有较大干扰,主要体现在4 Hz、9 Hz附近及10~20 Hz和低于10 s频段。其中,沙尘主要影响10~20 Hz频段背景噪声;大风主要影响4 Hz、9 Hz附近背景噪声;低于10 s频段的三分向背景噪声受干扰特征与风向有一定的相关性;10 s~4 Hz频段沙尘暴对环境噪声水平没有影响。井下观测能较好地压制沙尘暴对测震台站环境噪声水平的干扰。     

陶乐地震台地表与井下地震计记录波形对比研究

为定量研究地表与井下背景噪声的异同,在同一台站地表架设地震计,与井下地震计进行同步观测。首先选取样本数据计算背景噪声功率谱密度,分析不同类型地震计安装在不同深度时功率谱密度及平均噪声RMS值的变化特征。通过对比分析3种地震计记录的近震和远震波形发现,地表宽频带、短周期和井下短周期地震计记录的近震波形都比较清晰,震相易于识别,且地表宽频带与井下短周期地震计记录的远震波形更清晰;而地表短周期地震记录的远震波形较差,失真严重,震相不易识别。在进行震源频谱对比分析中发现,相对于地表地震计,井下地震计记录的近震波形在7~12 Hz频段受干扰较为严重,远震波形则在4~7 Hz频段受干扰严重,震相分析时需慎重处理。     

英山数字地震台的勘选及建设

通过对英山数字地震台台址背景噪声的分析和计算,得出了台址背景噪声地脉动速度均方根(RMS)值、观测动态范围和噪声信号功率谱,表明台址地脉动噪声水平基本符合数字地震观测技术规范要求.     

内蒙古山洞台站背景噪声特征分析

计算内蒙古测震台网2019-12~2020-11山洞观测数据的加速度功率谱密度（PSD）和相应的概率密度函数(PDF),研究相应台站的背景噪声特征。结果表明,高频段背景噪声的昼夜差异显著,疫情防控期间噪声水平明显低于其他时段;次级微震频段背景噪声季节性变化显著,噪声水平冬季强、夏季弱,随着台站离海岸线距离增大,PSD峰值有逐渐减小的趋势;主微震频段背景噪声在10~20 s均有峰值,峰值冬季最强,春、夏、秋季基本没有差异,不同台站同一季节峰值差异小;长周期段噪声水平四季差异不大,春、夏季略高于秋、冬季。     

陆态网络太原台gPhone重力仪背景噪声水平研究

基于陆态网络太原台gPhone重力仪1a的观测记录,在地震频段(200~600s)、亚地震频段(1~6h)和潮汐频段(周期大于6h)研究其背景噪声水平,并与全球超导重力仪SG的背景噪声进行比较。结果发现,潮汐和大气改正可以一定程度上改进重力数据的功率谱密度PSD,尤其是在亚地震频段和潮汐频段。经计算,太原gPhone重力仪在地震频段、亚地震频段和潮汐频段的背景噪声水平分别为3.641、4.659和5.359。gPhone重力仪的噪声水平在地震频段和亚地震频段均高于SG的噪声水平,但是在频率低于0.8×10-4 Hz时,gPhone重力仪的噪声水平低于新低噪声模型NLNM。此外,分析gPhone重力仪记录的2014年智利Mw8.1地震激发的自由振荡信号表明,虽然gPhone重力仪的噪声水平高于超导重力仪,但其依然能够清晰检测到地球自由振荡信号,验证了gPhone重力仪不仅适合研究长周期潮汐和亚地震模,也可以清晰获取地震频段的地球自由振荡信号。     

恩施地震台gPhone重力仪背景噪声水平变化分析

基于恩施地震台gPhone重力仪2010~2018年连续9 a的相对观测数据,定量分析其在200~600 s频段范围的背景噪声水平变化,同时研究固体潮、气压、多项式拟合等因素对功率谱密度(PSD)的影响。结果表明：1）频率低于5×10-3 Hz时,固体潮和多项式改正可对重力PSD起到很好的改进作用。2）恩施台gPhone重力仪2010~2015年的地震噪声水平SNM在1.185 8~1.229 4范围内,处于相对较低且稳定的状态;而从2016年起,SNM达到1.256 6,并在2018年超过了1.30。经查明,这种变化是由于恩施台2 km范围内的多处道路施工所致。     

汶川地震泉州台强震仪与地震仪的记录分析

对安装在泉州地震台的SLJ-100型加速度计强震仪和CTS-1型地震仪记录到的汶川Ms8.0地震波进行对比。结果显示:1)在频谱方面,两种仪记录在0.012～2 Hz内基本一致,在低频段由于仪器响应不同存在差异;2)波形和相对位移反应谱方面,经基线校正和带通滤波后的两种记录呈现相当高的一致性;300 s周期内的相对位移反应谱表明,基线校正并没有引入不可接受的长周期噪声干扰。     

河南省测震台网背景噪声特征分析

利用河南省测震台网2008～2012连续波形数据,通过计算三分量地震计记录到的波形数据的功率谱密度和相应的概率密度函数,对河南省全省测震台网背景噪声进行分析。结果表明,背景噪声与人文、自然环境以及区域第四系覆盖厚度相关,深井架设方式能有效降低高背景噪声干扰。通过分析不同类型台站的背景噪声特征,为台站优化改造及新台建设提供依据。     

蓟县地震台gPhone、DZW和GS-15重力仪重力噪声水平对比

选取蓟县地震台同址观测的3台不同型号重力仪(gPhone、DZW和GS-15)2022年全年的连续观测数据,研究不同类型仪器对环境噪声的响应,计算3种重力仪的重力噪声水平,同时计算地震频段(200～600 s)的地震噪声等级,并与全国gPhone重力仪的地震噪声等级进行对比。结果表明：1)在频率低于10^-3 Hz时,扣除固体潮和气压改正可以明显改进重力噪声水平;2)相同台站不同仪器重力噪声水平不同,gPhone型重力仪的背景噪声水平低于DZW型重力仪和GS-15型重力仪,其SNM值为3.355;3)2022年全国gPhone重力仪的地震频段噪声水平均值为5.418,蓟县台的噪声水平平均值为3.465,低于全国的噪声水平。研究结果可为3类重力仪观测数据的研究应用提供参考。     

地震对IGS基准站坐标时序噪声特性的影响

选取日本7个IGS基准站在2011-03-11东日本大地震前后各3 a的坐标时间序列,计算此区域的共模误差,利用CATS软件确定地震前后基准站各分量的最优噪声模型,分析共模误差和东日本大地震对基准站坐标时序噪声特性的影响。结果表明,共模误差在N、E、U方向均表现出较为明显的周期特性,且地震的发生导致其N、U方向均值分别增大2.1倍和1.5倍;利用空间滤波的方法剔除共模误差后,水平方向的闪烁噪声得到较明显的削弱;IGS基准站各分量表现出不同的噪声特性,其变化因站而异,并未表现出明显的规律;地震对基准站坐标时序噪声的影响主要表现为BP、FN和RW特性,且距离震中越近,这种影响越明显。     

新冠疫情防控措施对新疆地区地球背景噪声影响分析

2020年7月中旬至8月下旬,新疆地区采取疫情防控措施。选取2020-06~2020-09新疆台网28个宽频带数字地震计的波形数据,获取相应的PSD（功率谱密度）和PDF（概率密度函数）,统计不同频段PSD值分布情况,分析疫情期间新疆地区噪声水平变化特征。结果显示,受新冠疫情的影响,乌鲁木齐地区高频段（2~20 Hz）噪声水平下降4.5%,其他地区也出现不同程度的降低,主要影响因素为人类活动的持续减少。同时,这种噪声减弱现象也由地表传达到地下。     

顾及共模误差的四川连续GPS基准站坐标时间序列噪声分析

使用GAMIT/GLOBK软件处理四川省内23个连续GPS基准站2010～2015年数据,获取各测站的坐标时间序列,然后利用堆栈法对其进行空间滤波以剔除共模误差,通过谱指数计算和最大似然估计法（MLE）对滤波后的GPS站坐标时间序列进行噪声分析。结果表明,四川连续GPS基准站坐标时间序列N、U方向最优噪声模型为WN+FN,E方向最优噪声模型为WN+FN+RWN;空间滤波可以降低闪烁噪声,同时使一些测站显现出随机漫步噪声;根据GPS站坐标时间序列估计基准站速度时,应当顾及有色噪声的影响。     

利用背景噪声的分形方法监控台站观测系统运行状态

使用全国23个国家测震台站和17个实验台站地震计记录的背景噪声数据,研究特定尺度(限定频带内)的背景噪声特性,分析利用分形方法监测台站观测系统运行状态的可行性.结果 表明,分形方法具有较强的时域性,定量化程度高、抗干扰能力强,基本不受观测系统参数约束,可用于台站观测系统运行状态检测,减少正常记录瞬间中断和引入人为干扰的...     

九寨沟MS7.0地震应急流动台站噪声水平分析

选取九寨沟MS7.0地震应急流动台网6个台站2017-08-14～12-31记录的三分向连续波形资料,通过计算噪声功率谱密度及相应的概率密度函数分布,统计不同频率噪声水平PSD值的分布,对比地球新噪声模型,分析应急流动台网台站噪声水平的变化特征。结果表明,流动台站高频段噪声没有明显的地理空间分布特征,影响台站水平和垂直分向噪声水平的噪声源不同或者同一噪声源在水平和垂直分向的强度不同;受人为噪声和自然噪声的影响,平均噪声水平明显高于NHNM和NLNM的平均值,部分台站接近或高于NHNM。人为噪声和自然噪声都是宽频的,人为噪声与人类生产、生活作息相关,具有明显的昼夜变化,且在固定时段内可以产生某单一频率的固定噪声;自然噪声中小溪流水可以产生持续的高频噪声,不同频段的噪声水平也不同,没有明显的昼夜变化。     

GPS基准站坐标分量时间序列的噪声特性分析

用功率谱密度和谱指数估计的方法对中国大陆不同地理位置上的3个GPS基准站的站坐标分量的噪声时间序列特性进行了分析。结果表明,所有9个位置分量的噪声时间序列都具闪烁噪声加白噪声的特点,这与世界上其它地方的许多GPS连续站的分析结果一致,可能说明这种噪声特征是GPS观测技术固有的。因此,在分析GPS观测得到的时间序列时,应当顾及这种噪声特性,适当地加权以得到比较切合实际的结果。详细介绍了分析的步骤和方法,对进一步的研究提出了建议。     

全台网垂直摆倾斜仪背景噪声水平分析

利用全台网垂直摆倾斜仪的观测数据,研究不同采样率对功率谱密度结果的影响,并对不同台站、不同类型仪器连续观测数据在地震频段（200~600 s）的背景噪声水平进行着重分析。结果表明：1）不论是单个测站还是全国台网的统计结果,均显示2类垂直摆在地震频段噪声水平相当;2）在区域分布上未见明显规律性变化,但由于受海浪及活跃构造运动的影响,沿海地区部分台站噪声水平较高;3）高噪声水平仪器观测曲线普遍表现为不光滑、毛刺多,除部分台站受海浪影响,大多是观测环境或仪器本身的原因。     

电离层延迟参数随机建模对GPS非组合精密单点定位的影响分析

提出顾及电离层延迟历元间变化的随机游走模型,利用全球分布的170个IGS测站2016-07观测数据,采用静态和仿动态PPP解算模式,分析3种随机模型对PPP收敛时间和定位精度的影响。结果表明,该随机游走模型在收敛时间上不受随机游走模型谱密度的影响,且在较小谱密度时收敛效果明显优于传统随机游走模型;从定位精度来看,该模型与白噪声模型结果相当,静态模式下平均RMS约为5 cm,动态模式下平均RMS约为8 cm。     

地动噪声RMS值计算方法的适用性及误差概率分析

对比两种计算RMS值的方法,结合误差概率统计给出结果的误差概率分布。在使用有限脉冲响应（FIR）带通滤波器进行滤波并计算RMS值的过程中,滤波器窗口函数和阶数是影响计算结果误差的主要因素,其中阶数的作用更大。通过计算功率谱密度（PSD）反算RMS值的误差主要受pwelch函数的窗口函数类型、窗口长度及重叠率等参数影响,其中窗口长度作用更大。从同等误差水平的概率分布看,在合理设置参数的前提下,使用PSD反算RMS值的方法更优。     

华北地区GPS基准站坐标时间序列噪声特征研究

利用华北地区GPS连续运行基准站网络2008-08~2013-04观测数据,分析36个基准站坐标时间序列的噪声特征。利用区域堆栈滤波方法对GPS单日解坐标时间序列进行共性误差剔除,使用极大似然估计准则定量估计坐标时间序列的噪声特性,并分析有色噪声对测站计算速度的影响。结果表明,华北地区GPS基准站坐标时间序列的共性误差在N、E和U方向分别约为1 mm、1 mm和3 mm,且共性误差具有类似闪烁噪声的特性;共性误差剔除前,坐标时间序列的噪声特性可以用可变白噪声加闪烁噪声模型或可变白噪声加幂律噪声模型来描述;共性误差剔除后降低了坐标时间序列噪声中闪烁噪声的成分,突出了本地效应部分噪声,坐标时间序列的噪声特性可以用可变白噪声加闪烁噪声和随机漫步噪声模型或可变白噪声加幂律噪声模型来描述;最优噪声模型计算的速度误差比仅考虑可变白噪声所计算的速度误差增大5~8倍;剔除共性误差,可使测站速度的精度获得40%左右的提高。