地震计低自噪声测量及参数建模

本文提出一种基于对比法测定地震计相对传感参数,并考虑分向对齐误差计算地震计自噪声,再利用连续3天以上的自噪声数据提取获得地震计低噪声数据的方法。通过理论分析和实际数据计算检验表明,采用这一套方法提取地震计的低噪声数据,对数据选择的要求大大降低,有利于客观、稳定地获取地震计的自噪声数据。此外,通过参数建模,获得地震计自噪声曲线的拟合多项式,直接计算自噪声参考频点数值,可以避免在实际曲线上读数时受到的计算误差引起的波动影响,得到客观、稳定、可靠的地震计自噪声参数数据,有利于地震计性能比较评价。最后作为实例,给出了采用本文算法计算出的4种国产地震计的自噪声模型及低自噪声参数。     

甚宽频带地震计自噪声测试方法对比

在河北红山巨厚沉积与地震灾害国家野外科学观测研究站,对JS-120型甚宽频带地震计采用2台和3台地震计同址比测法进行同址比测。选取连续600小时观测数据样本,基于分频带概率统计法,提取自噪声优势概率典型值,分析测试结果差异。结果表明,3台法可通过互功率谱之比校正地震计之间传递函数的差异,得到的自噪声水平比2台法更低,结果更加稳定;当比测地震计之间性能存在差异时,自噪声较高的地震计会影响记录的相干性,导致其他地震计自噪声结果偏高;由于安装过程中存在不一致性,在接近二类海洋噪声频段的0.1—1 Hz频带,地震计自噪声功率谱曲线形态发生变化,且2台法表现更明显;在0.04 Hz以下的低频段,地震计自噪声水平较高,与观测背景噪声接近,在进行低噪声科学实验观测场地遴选和背景噪声水平评估时,应考虑低频段地震计自噪声的影响。     

多通道相关分析用于宽频带地震仪自噪声检测

将多通道相关分析方法用于宽频带地震仪的自噪声检测,测量分析了Reftek 130、130 B和130 S三种地震数据采集器的自噪声检测结果以及14套Reftek 130 S连接Guralp CMG-3T地震计的自噪声一致性检测结果,同时给出了地震计的三轴正交性估计.结果表明：Reftek数据采集器设置为普通增益时在0.3 Hz以上频段自噪声高于Guralp CMG-3T地震计自噪声,设置为32倍高增益时在测量频段远低于地震计自噪声;测量的多台Guralp CMG-3T地震计自噪声结果在不同频段一致性差异较大,垂直向分量0.3 Hz以下频段可作为一致性比对参考频段,采集配置选择普通增益时0.3~2 Hz频段可作为数据采集器一致性比对参考频段;Guralp CMG-3T地震计三轴正交性误差估计平均在0.5°以内.

     

对齐误差对测试地震计自噪声的影响

本文在理论上研究了对齐误差对测试地震计自噪声的影响。指出对齐误差影响到2台仪器记录间的计算互功率谱密度,进而影响到被测仪器记录间相干函数计算,最终影响到被测仪器的自噪声计算。发现当存在对齐误差时,在信噪比较高频段计算得到的自噪声水平比仪器的实际自噪声水平要高,在一般的实际测试中可能高20 dB以上。为了消除对齐误差对自噪声测试的影响,提出通过投影逆变换把观测记录变换到标准坐标系下,再用变换后的观测记录来计算地震计自噪声。给出了基于以上思路和传感参数对比测试方法的地震计自噪声计算处理流程,合成数据、实际测试数据的处理检验计算结果表明,本文方法可以有效克服地震计自噪声测试中对齐误差的影响。     

基于两道互相关模型的地震计自噪声测试分析

基于经典的两道互相关分析方法,采用Matlab软件编写加窗平均周期图法的地震计自噪声计算程序,在天津市蓟县地震台、北京市延庆县西拨子地震台对两台相同地震计进行自噪声观测实验。对比两个台站的地震计自噪声功率谱值结果,发现进行合理防护有助于得到真实的地震计自噪声功率谱值。     

前兆异常区地震危险性概率的评估方法

讨论了根据前兆观测估计地震危险性概率的问题。给出了单学科观测异常区和多学科观测异常区地震的危险性概率的评估方法。利用个先验概率值,即地震背景概率－Ｐ（Ｂ）、孕震条件下某学科观测发生异常的概率－Ｐ（Ａ／Ｂ）、非孕震条件下某学科观测发生异常的概率－Ｐ（Ａ／Ｂ）,就可计算,①异常区有震概率Ｐ（Ｂ／Ａ）或Ｐ（Ｂ／∩Ａｉ）和异常区无震概率（也称虚报概率（Ｐ（Ｂ／Ａ）或Ｐ（Ｂ／∩Ａｉ）;（２）非异常区有震概率     

基于Matlab的地震计自噪声计算可视化软件设计

基于Matlab的GUI开发环境,采用三仪器法设计地震计自噪声可视化软件,通过对3台地震计同背景同时段原始波形数据进行去均值、去趋势值等一序列数据处理,并运用Welch平均周期法计算噪声功率谱密度,最终绘制完成自噪声功率谱密度曲线。选取山东省临沂市马陵山比测基地作为软件测试地点,以2组各3套地震计(STS2.5、BBVS-120地震计)观测系统作为测试样本,进行地震计自噪声分析,结果发现,STS2.5和BBVS-120型地震计UD向自噪声功率谱曲线在0.04—2 Hz频带内均低于NLNM,表明地震计噪声性能良好,从而验证了软件的可行性与准确性。     

地震计自噪声的研究

仪器的固有噪声水平是地震计的关键技术指标。 如何降低仪器的自噪声是地震计设计中需要解决的重要问题。 本文分析了产生地震计自噪声的两个主要噪声源: 布朗热噪声和电子噪声(1/f噪声), 以及它们对地震计传递函数的影响。 分析了三种地震计所记录的地震台台基噪声, 并且通过试验来检验仪器噪声对地震计观测数据的影响。     

潜在震源区内部空间非均匀分布地震区划方法在攀西地区和晋中南地区的应用

本文依据潜在震源区内部地震非均匀分布模型研究了攀西地区和晋中南地区地震区划问题。研究结果表明，一般使用的均匀分布模型会低估地震危险性结果，导致高烈度分区的面积缩小。本文讨论了不同的确定非均匀分布概率的方法对地震区划结果的影响。     

基于大数据的强震临震前地震背景噪声异常分析——以2013年芦山7.0级地震为例

目前针对强震临震前震动信号的拾取和分析基本都是在有限的频带内开展,且分析的数据量时空范围有限。本文提出一种基于大数据的地震背景噪声计算和分析方法,对海量地震观测数据进行分布式噪声功率谱计算,数据采用2013年3—4月的四川地震台网记录的连续波形数据。通过对2013年四川芦山7.0级地震前四川地震台网记录的50Hz～200s范围内的多个频点时序变化进行分析,发现芦山地震距震中50km范围内的MDS台和BAX台在震前水平方向30～150s周期上噪声出现增强10～20dB且持续3～5天的情况,垂直向未发现明显变化,同时超出50km范围内的台站也未有明显变化。这种长周期异常变化很难通过传统的地震动信号拾取来发现,表明本文提出的强震临震异常分析方法可以用于发现和分析震前的长周期异常信号。     

Magnitude and distance distribution of strong aftershocks in Sichuan-Yunnan region

Using the earthquake sequences data with MS≥6.5 since 1966 in Sichuan-Yunnan region, we research the charac-teristic of the magnitude difference distribution between main shocks and their strong aftershocks; and then study the spatial distribution characteristic of the strong aftershocks away from their main shocks. The result shows that the magnitude difference distribution obeys intercepted exponential distribution, while the spatial distribution of strong aftershocks obeys normal distribution and the dominated distribution area of strong shocks is 10~39 km away from main shock. Finally the probability density function of the magnitude difference distribution and the spatial distribution of strong aftershocks is deduced.     

基于广义帕累托分布的地震震级分布尾部特征分析

极值理论在地震危险性分析中有着重要应用, 发震震级超过某一阈值的超出量分布可以近似为广义帕累托分布. 基于广义帕累托分布给出了若干地震活动性参数的估计公式, 包括强震震级分布、 地震复发周期和重现水平、 期望重现震级、 地震危险性概率和潜在震级上限等; 以云南地区震级资料为基础数据, 讨论了阈值选取、 模型拟合诊断和参数估计; 在此基础上计算了该地区的地震活动性参数. 结果表明, 广义帕累托分布较好地刻画了强震震级分布, 通过超阈值(POT)模型计算的复发周期与实际复发间隔统计基本一致, 高分位数估计在一定阈值范围内表现稳定, 为工程抗震中潜在震级上限的确定提供了一种途径.     

地震空间分布非空网格数的统计分布及地震活动增强-平静的定量检测l

以华北地区1980——2010年资料为例,以单位边长的网格覆盖研究区,考察中小地震空间分布非空网格数的变化．网格尺度足够小则非空网格数趋于该时段的地震数,网格尺度足够大则非空网格数为1．实际资料显示,当空间网格尺寸大于0.5deg;之后,对结果稳定性的影响逐渐减弱．中小地震空间分布非空网格数的变化与ldquo;背景rdquo;地震活动的空间扩展（增强）或收缩（平静）有关．不同网格尺寸条件下的非空网格数有基本一致的变化趋势,可能间接反映了区域应力的短时扰动或起伏．小地震有更高的丛集特性,随着震级下限的提高,不同网格尺寸非空网格数之间差异逐渐变小．华北地区小震活动非空网格数的频次分布符合统计正态分布,因而给定置信概率、依据正态分布密度函数可计算非空网格数的ldquo;正常rdquo;分布范围,超出此范围的数据可视为异常．统计显示,就华北地区而言,中小地震非空网格数ldquo;平静rdquo;型异常的预测效率最低,ldquo;增强rdquo;型异常具有最高的报警对应率,而同时考虑ldquo;增强rdquo;及ldquo;平静rdquo;的异常判据则具有最高的预报评分．这也意味着,华北中强地震前以ldquo;增强rdquo;型的中小地震活动异常为主．研究结果还显示,小地震时空活动格局的改变与后续中强地震似乎具有更强的统计关联特性．      

利用信息融合技术整合地震分频信号的方法及应用研究

在分析常规利用RGB混频显示技术整合分频信号的应用效果及局限性基础上,提出将三参数小波频谱成像技术与信息融合技术结合应用来预测地质异常体空间展布的新方法。该方法首先构造三参数小波进行地震资料的频谱分解从而得到不同频率小波域的高精度地震信号。在此基础上利用基于模糊逻辑理论的信息融合算法来整合得到的分频信号,最终结果以概率的形式对地质异常体的展布特征进行精细定量刻画,实际资料的应用效果证明了该方法的有效性和实用性。     

水位观测资料的小波变换及异常提取

利用小波分析方法对永安台水位观测资料进行处理,提取测点周边5次中强震前水位观测资料中存在的短临异常信息,通过分析,永安台水位资料对150 km范围内中强震前确实存在一定程度的异常反应。结果表明:小波分析方法能够有效地将一些高频信息从原数据中分离出去,并且能够得到清晰的前兆数据原始变化趋势,可以使今后各种长短期震前异常的识别变得更加容易。     

利用概率密度分布提取地下流体数字化观测资料中的高频异常信息以2014年鲁甸6.5级地震为例

中国地震地下流体观测经过数字化改造以后, 观测资料的采样频率显著提高。 流体观测资料中的高频数据含有丰富构造信息, 为我们捕捉地震孕育及发生过程中的前兆异常信息提供了有利条件。 但是, 高频信息的出现激发了对数据分析方法改变的需求, 如何研发与数字化高频观测资料相匹配的数据处理和异常识别方法, 从高频观测数据中挖掘潜在的前兆异常信息, 成为目前地震地下研究者首要需解决的关键问题。 应用概率密度分布法对2014年鲁甸6.5级地震前南北地震带174组水位、 水温分钟值高频观测数据进行分析, 结果显示: 鲁甸6.5级地震前共有10个水位测点和7个水温测点出现高频信息异常, 异常多集中在滇西南构造带的滇中次级块体两侧, 且随着时间推移, 有向震中区逼近的变化特征。 通过对震源区及附近地区地壳结构、 构造应力作用及更大范围的区域动力演化特征进行分析, 发现异常信息的空间分布特征与川滇地区地壳运动场具有很好的一致性, 说明概率密度分布可有效反映出区域构造应力作用, 同时也验证了利用概率密度分布在流体观测数据的高频信息异常提取方面具有一定可靠性。     

2013年芦山MS7.0地震前南北地震带数字化水位、 水温高频信息异常特征及效能分析

数字化观测资料中含有丰富的高频异常信息, 这些高频信息中可能隐含着与地震有关的异常信号。 引入概率密度分布法对2013年4月20日芦山M_S7.0地震发生前南北地震带水位、 水温分钟值观测数据高频成分进行分析, 结果表明, 芦山M_S7.0地震前南北地震带共有17个测点、 19组数据出现高频异常信息, 其中水位5组、 水温14组, 高频异常多集中在四川南部构造带, 且随着时间进程发展, 异常幅值逐渐减小且异常出现向震中区迁移的特征。 通过应用Molchan图表法对提取的高频信息进行统计检验, 结果显示, 概率密度分布法提取的高频异常对地震具有较好的预测效果。 通过对震源区及附近区域大地构造演化、 前兆异常发展及地壳运动速度场等特征分析, 结果发现, 计算得到的地下流体高频异常空间分布特征与南北地震带地壳运动场具有很好的一致性, 表明利用概率密度分布法提取的高频异常与区域构造活动存在一定相关性, 同时也为前人关于对异常形成机理的研究提供了旁证。     

甘肃地区近震震级的量规函数研究

To calculate the deviations between single station magnitudes and average ones by the magnitude residual statistical method, the paper selects 13086 seismic events recorded by the Gansu broadband digital seismic network from January 2009 to December 2012. The frequency distribution and quantitative statistics of the deviations of earthquake magnitude are analyzed. The M L calibration function is modified and a uniform local magnitude system characteristic of the Gansu region, is obtained.