GPS基准站坐标分量噪声的时间序列与分类特征

根据地震预测对异常信息(长期、中期和短期异常)与噪声分离(白噪声、闪烁噪声和随机漫步噪声)的需要,文中应用小波方法对中国大陆的有关GPS基准站坐标分量和测站间坐标分量进行了分离,并将它们归纳为四类高频、中频、较低频和低频。通过对高频、中频和较低频的时间序列特征进行分类分析,获得如下看法:①高频类可能主要是白噪声造成的,其离散的程度较中频类略大,或许其中在某时刻包含临震前兆和震时形变信息;②中频类主要突出闪烁噪声的特征,或许其中在某时刻包含着短临前兆信息;③较低频类若剔除年和半年周期成分则显示随机漫步噪声的特点,或许其中包含着中期前兆信息;④低频类主要体现趋势性形变信息;⑤高频与中频类噪声的大小一般与观测季节明显有关,噪声最大的时段大约是8月份,噪声最小的时段大约是2月份;⑥判定不同频域信息的显著性时,其噪声要进行相应的综合或分离;⑦一定的空间域内的测站间坐标增量噪声平均小于测站相应坐标的噪声,而且噪声大小随时间的变化更加突出,甚至相差达一倍以上。这些可能说明,虽然这些噪声是GPS观测所固有的,但并非完全是独立的,测站间越近,共性的成分越突出。所有这些将为我们变形分析时信息显著性的判断、方法的选择、资料处理时权的确定、观测的最佳时段选择、跟踪监测方案制定和参考基准站的确定等提供重要的参考。     

顾及有色噪声的GNSS时间序列时域信号提取

随着大型地震的发生，GNSS时间序列中除线性趋势和周期信号外，还存在大量震后瞬态，准确地提取各项时域信号是运用GNSS时间序列进行地学研究的关键.为此，本文提出了顾及有色噪声的GNSS时间序列时域信号提取法.该方法首先基于白噪声(White Noise, WN)+闪烁噪声(Flicker Noise, FN)模型，使用最大似然估计(Maximum Likelihood Estimation, MLE)对震前GNSS时间序列进行参数估计，并根据参数估值来去除震后时间序列中的震前信号，以此获取残差序列；然后将残差序列作为求解特征时间尺度的观测量，WN+FN模型作为观测量的随机模型，并采取非线性最小二乘法(Non-linear Least Squares, NLS)法估计特征时间尺度；最后利用估计的特征时间尺度构建GNSS时间序列函数模型，并采用MLE估计其未知参数，进而实现时域信号的提取.经模拟数据分析，考虑有色噪声时，特征时间尺度估计算法的收敛性提高了25%,各项未知参数的标准差(Standard Deviation, STD)显著下降.最后，将该算法应用于日本区域实测数据，并与传统方法...     

汶川地震前后四川区域GPS时序特征演变及统计分析

为探索地震事件对GPS坐标时间序列的长周期影响,对汶川地震前后四川GPS观测网络长约10年的解算成果进行了多参数模型噪声特征分析.基于最大似然估计方法和频谱特性分析,提取了地震前后各测站坐标序列中的噪声分量,使用Λ-统计检验,得出"白噪声+闪烁噪声"模型可以作为四川GPS区域观测网络的最优噪声组合模型,同时,地震事件使得地震前后GPS噪声分量中的白噪声、闪烁噪声、随机游走噪声等发生显著改变,说明传统谱噪声分析中简单地将地震数据拼接在一起并进行统一处理的模式并不可取;使用共模误差分析方法、区域速度场变化趋势等信息对地震前后噪声模型的改变成因进行了初步的物理解析.     

利用GNSS连续观测资料获取高精度动态速度场的研究

基于计算获取的ITRF2005下中国地壳运动观测网络工程GNSS连续观测站1999~2013年的站坐标时间序列结果,采用小波分析方法和加权最小二乘法评定顾及周期性非构造运动和不同噪声影响的GNSS连续观测站的月时段、半年时段、年时段速度估值和精度,探讨利用GNSS连续观测时间序列获取稳定速度场与时间序列时段长度的关系。研究结果表明:剔除年周期和半年周期运动后可得到更稳定且精度更高的年时段和半年时段速度场,但月时段速度场结果离散度大;采用小波滤波方法可提高GNSS连续观测结果的可靠性,通过小波滤波分析逐步剔除白噪声、闪烁噪声和随机漫步噪声后计算得到的月时段速度的精度和离散度改进显著,可得到较稳定的月时段速度场。     

利用小波变换方法分析形变观测资料的正常背景变化特征

为定量刻画数字化形变观测资料中背景信息和噪声的时 频分布特征, 本文应用二进小波变换方法, 通过对小波分解的主模特征和随机白噪声识别因子变化特征分析, 剖析了山东数字化形变观测资料的正常动态背景和噪声变化规律. 结果表明, 当尺度取2, 3和4时, 分解后的细节部分存在着1/4日波、 半日波、 日波和半月波等准循环周期信号, 其中尤以尺度为3时的信号波幅最大; 尺度取1和5时的细节部分主要包含着噪声; 通过分析和追踪指定尺度的数字化形变观测资料小波变换的非震异常特征变化, 可望捕捉到与强地震孕育过程有关的前兆异常信息.      

地下水位时间序列噪声分析

地震的孕育时间长达几十年甚至几百年,前兆观测往往获得相当长时间的观测数据,时间序列中包含大量的随机信号,也就是噪声。本文应用噪声分析软件CATS,引入经典的噪声统计模型,运用最大似然估计法分析吉林省地震前兆地下水观测时间序列的噪声特性,结果表明地下水观测噪声可用闪烁噪声加白噪声联合模型来描述。     

香港GPS基准站坐标序列特征分析

利用香港GPS连续运行参考站网络2001年1月至2007年8月的观测资料,全面深入地分析了12个基准站坐标序列特征.本文采用主成分空间滤波算法去除公共误差,来提高坐标序列的信噪比,并采用最大似然估计准则定量估计滤波后坐标序列的噪声特性,计算了地球表面质量负荷（包括大气、非潮汐海洋、积雪和土壤水）对香港GPS基准站坐标序列的影响.研究结果表明：香港GPS基准站坐标序列具有高度的空间相关性,其公共误差具有较强的季节性变化特征;地表质量负荷变化引起的香港地壳形变可以解释公共误差序列中约为3mm的垂向周年变化,经过质量负荷改正后的公共误差序列与高阶电离层误差高度相关;滤波后坐标序列的噪声特性可以用可变白噪声加闪烁噪声模型来描述,顾及闪烁噪声所计算的速度误差要比只考虑可变白噪声计算的速度误差大2~6倍;基准站间存在达1.5 mm/yr的相对水平运动,揭示香港地区存在活动断层;部分基准站坐标具有明显的振幅为1～2 mm本地季节性变化,所有测站的残差序列也表现出强烈的季节性变化.     

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.      

高频GPS坐标时序的噪声特性分析

为研究高频GPS坐标时序的噪声特性,对芦山地震前后三天,北京时间8:00—9:00,位于四川盆地8个CORS站50Hz的高频观测资料进行解算与分析。分析过程中,分别采用恒星日滤波和主成分滤波分析以及去除时空噪声,并采用功率谱分析经滤波后的坐标时序。结果表明,高频GPS坐标时序的谱指数在1.6~2.0间,符合白噪声+随机游走噪声模型特性。建议当利用高频GPS研究地表运动特性、监测大型建筑的运动结构或确定GPS动态实验平台姿态时,应考虑高频GPS坐标时序的这一噪声特性。     

JLCORS观测站时间序列随机游走噪声幅度研究

为获得JLCORS观测站坐标时间序列噪声特征,选取网内基岩站、土层站以及楼顶站三种不同类型的观测站作为研究对象,首先进行GNSS数据后处理获得站坐标时间序列,然后利用最大似然估计方法,进行参数估计,对时间序列中随机游走噪声的幅度进行研究。结果显示,基岩站具有最高的稳定性,随机游走噪声幅值约1.73 mm/yr1/2,土层稳定性最低,随机游走噪声幅值约2.24 mm/yr1/2,楼顶站稳定性介于其中,随机游走噪声幅值约2.19 mm/yr1/2。     

Magnetic Characteristics of Different Soil Types from Bulgaria

Magnetic studies of different soil types can provide valuable information about palaeoenvironmental conditions at the time they were formed. Results of investigations of rock-magnetism of genetically different soil types, which developed over varying time intervals (Meadow Chernozem - formed during the last 6000 years BP; Leached Cinnamonic soil - formed since the 3rd-2nd century BC and Pellic Vertisoil - the oldest, formed since the Late Pliocene) are presented. The soil profiles of the Leached Cinnamonic and Pellic Vertisoil are characterized by lower values of magnetic susceptibility, as compared to that of the parent materials. It is shown that using percentage frequency-dependent susceptibility (Xfd%) and viscous remanent magnetization (VRM), pedogenic alteration could be detected even in such circumstances. The variations of the parameters measured along the depth of the studied Meadow Chernozem soil profile are characterized by gradual smooth magnetic enhancement, pointing to the absence of secondary redistribution of pedogenic magnetites. In contrast to this case, the two other profiles (Leached Cinnamonic and Pellic Vertisoil) show magnetically enhanced lower (illuvial) horizons due to processes of acid destruction and re-precipitation of the original pedogenic ferromagnetic minerals down the profiles. These specific magnetic properties are of particular importance in using susceptibility variations as a palaeoclimatic proxy record.     

基于小波分析的CT图像噪声类型识别

对CT图像噪声的类型进行识别,采用相适应的去噪方法提高图像去噪效果,减少去噪中的盲目性.分析小波高频子带系数的能量分布,利用直方图的信噪比和曲线拟合图的积分,对CT图像中最常见的两类噪声,即高斯噪声和椒盐噪声进行识别.直方图的信噪比R为0.2,曲线拟合图积分A为60,可作为高斯噪声和椒盐噪声分界线.对大量含噪CT图像的...     

Solar Wind Streams of Different Types and High-Latitude Substorms

Geomagnetism and Aeronomy - The effects of different large-scale solar wind structures on magnetospheric substorms at high geomagnetic latitudes are studied. Two types of high-latitude substorm...     

地震波类型对砂土震陷影响的数值模拟分析

地震波是一种随机的、不规则作用的动荷载脉冲,可分为振动型和冲击型。不同类型的地震波会对砂土液化和变形等产生重要影响,而传统的砂土震陷计算方法往往忽视这种因素,只考虑最大加速度幅值。通过编写UMAT子程序,在非线性有限元软件ABAQUS中开发亚塑性砂土边界面模型,对不同地震波类型下不同相对密度的砂土进行动单剪试验模拟,得到一系列砂土剪应变及竖向应变的时程曲线,并与室内试验结果进行对比分析。研究表明:在同一工况下,同类型的地震波引起的砂土竖向应变相近,不同类型引起的竖向应变差异明显;振动型地震波比冲击型引起的竖向应变更大。     

不同仪器墩对波形记录影响的对比研究

为研究不同仪器墩的地震波形记录质量,2009年7月至2010年3月在河北武安地震台,用同一类型的地震计和采集器分别在3种仪器墩上进行波形记录实验.对比实验表明,摆坑仪器墩在相对条件下能取得较好记录效果.     

Parameters of Electric Currents in Active Regions with Different Levels of Flare Productivity and Different Magnetomorphological Types

Geomagnetism and Aeronomy - In this paper, the magnetic-field and electric-current parameters are calculated for a sample of 73 active regions (ARs) of solar activity cycle 24 based on...     

黄土地区不同类型滑坡的特征及影响因素

在对黄土地区现场考察的基础上,按黄土斜坡的结构特点对其进行了类型划分,阐述了各种类型黄土滑坡的主要特征,初步分析了影响黄土斜坡失稳的主要因素。     

Role of Methane Cycling in Organic Matter Turnover in Different Types of Lakes

The rates of microbiological processes in CH₄ cycling and organic matter destruction in the bottom sediment and water of different types of lakes in the Upper Volga basin and Baltic countries are determined. The rates of CH₄ removal from silts and the peculiarities of its distribution in water mass as a function of the lake productivity and the character of water mixing in it are studied. The role of processes in CH₄ cycling in destruction is shown to increase with increasing lake productivity.     

不同供电方式对测震波形记录影响的对比分析

使用同一套测震设备,计算不同供电方式下电源输出信号的自噪声功率谱密度,分析测震专业设备记录波形与电源输出信号之间的相关性,得到了不同电源输出信号的噪声特征,量化了测震专业设备记录波形与电源供电输出信号的关联关系。试验证明,供电方式的改变可以为提高波形记录质量起到很好的作用。