基于Python对MTU和V8系列大地电磁测深仪TBL数据研究与应用

在大地电磁测深工作中,加拿大凤凰公司MTU及V8系列仪器被广泛使用,但其在数据采集时参数设置繁琐,易引起误操作,数据处理中,仪器自带软件无法进行数据信息提取及修正的批量操作,V8及MTU-3E等类型仪器坐标格式存储错误,且数据分析及反演方面较为薄弱.由于其原始数据为特殊二进制格式,为了简化野外数据采集的操作流程、提高野外工作质量及效率,节约室内工作人员的工作时间,为数据分析及反演等软件的编写提供基础,有必要对原始数据进行详细研究.目前在大地电磁领域基于Python的应用研究较少,鉴于其众多优秀特性,通过Python对TBL文件进行研究分析后,编写程序,实现了相关功能的批量处理,修正了TBL坐标格式错误问题,为Python在大地电磁数据分析及反演中的应用研究提供思路.     

深水大地电磁数据采集的若干理论要点与仪器技术

深水环境下进行大地电磁数据采集,信号幅值微弱,高频分量被严重衰减;仪器承载的环境压力巨大,且伴随底流推曳、淤泥吸附等不利因素;海上作业情况复杂多变,带给设备投放与回收诸多困难.针对这些特殊问题,从理论上分析了大地电磁场在海水及其以下层状介质中的传播规律,计算了电场与磁场随不同水深的衰变比值,研讨了与仪器上浮速度相关的物理因素;从技术上阐述海底大地电磁仪的工作原理,包括信号传感器、数据采集器、声控释放单元以及机械组装部件等等.整套仪器信号分辨率达到nV级,频带宽度为10~0.3×10-3 Hz,最大工作水深4000 m.该仪器搭载“海洋六号”科学考察船,在我国南海中沙群岛海域进行了国内首次深水环境下的大地电磁数据采集试验.结果显示,所研发的仪器性能指标吻合先前的理论推算值,达到设计要求.我国的海底大地电磁探测技术已完全享有自主的知识产权.     

GEM-1型大地电磁测深信息检测及处理系统

本文介绍了一种新型大地电磁测深信息检测及处理系统。其主要特点是它使用了微型计算机进行自动控制,用十六位微型计算机进行现场处理,同时,仪器还可随时进行自校。由此,可充分保证仪器的测量精度和资料的处理质量。 本文讨论了仪器系统的组成、基本原理、主要技术性能、主要特点及一些技术关键问题等。     

GEM-1型大地电磁测深信息检测及处理系统

本文介绍了一种新型大地电磁测深信息检测及处理系统。其主要特点是它使用了微型计算机进行自动控制,用十六位微型计算机进行现场处理,同时,仪器还可随时进行自校。由此,可充分保证仪器的测量精度和资料的处理质量。 本文讨论了仪器系统的组成、基本原理、主要技术性能、主要特点及一些技术关键问题等。     

时空阵列混场源电磁法理论及模拟研究

针对电磁勘探中的混场源输入条件,提出了一种时空阵列混场源电磁勘探方法.假设输入端同时包含天然电磁场源和可控人工场源,输出端进行多站同步观测;基于多输入-多输出系统的分析方法,推导了混场源条件下的时空阵列方程组.提出了系统响应的求解策略,一次性获得所有同步测道对各个场源独立激励时的响应,并分别求取了大地电磁法及可控源电磁法的各种解释参数.在此理论基础上,设计了针对性的施工方案;可控人工场源的选择形式多样,其类型、数量、激励方式及布设位置等不受限制,所有场源的激励可同时进行,无需分步;测区内各测站的布设方式灵活,可根据需要布设单分量测道或多分量测道;同时在测区外布设张量远参考站.利用数值模拟方法,论证了方法的有效性,并与常规方法进行了对比.结果表明,本方法不仅可提高人工场响应的处理精度,还具有一次野外数据采集,可同时获得天然场及人工场电磁响应结果的突出特点,进而提高采集效率,压制噪声影响;本方法集合了天然场源电磁法和人工场源电磁法的优点,为实现不同类型频率域电磁测深方法数据的统一处理提供了思路.

     

基于机器学习的大地电磁时域数据处理的研究现状

大地电磁测深法基于天然电磁场,其存在信号弱频带宽的特点,因此很难获得无噪声的数据,而传统的大地电磁数据处理方法面临着噪声环境日益复杂、对于海量数据的处理效率不高和难以剔除持续性噪声等诸多挑战.机器学习方法是一种基于统计分析的数据驱动方法,能够发现数据内部的结构和规律,从而对未来时刻和未知状态进行预测和判断.本文从大地电磁噪声分析入手,基于目前在大地电磁数据处理中研究和应用较为广泛的神经网络、字典学习等机器学习方法,分析了其方法原理、应用领域及优缺点,并与传统方法做了对比.发现机器学习方法在海量数据处理、大地电磁噪声模式识别和特征提取、数据预测等方面具有巨大的优势.同时,提高泛化能力和将机器学习方法与大地电磁理论相结合等仍是目前需要进一步探索的问题.随着计算机技术的发展和三维探测的实用化,机器学习方法在大地电磁数据处理中的应用将更加广泛.     

用于深部采空区探测的可控源音频大地电磁法抗强干扰数据采集及处理策略

高速公路施工穿越煤矿采空区,存在巨大的安全隐患,严重威胁人员和道路安全,因此准确探测煤层采空区位置对公路勘察具有重要的现实意义.本研究采用可控源音频大地电磁法(Controlled-Source Audiomagnetotellurics,简称CSAMT)对煤矿采空区进行探测.为提高强干扰背景下深部采空区的探测精度,本研究有针对性地采取了相关数据采集及处理策略.首先结合采空区地质地球物理特征,在强干扰背景下进行多次试验工作,重点研究发射频率、发射电流、发射距等对高精度数据采集的影响,以确定最佳的组合采集参数.然后,在数据处理过程中着重探讨静态效应对反演结果的影响,同时对反演后的结果采用阈值分割方法突出深部采空区电性异常特征.最后结合研究区已有地质物探资料与反演获取的各测量剖面电阻率断面图,查明隐伏采空区的位置、分布范围、规模等基本情况,并布设钻井进行验证,结果表明,实际采空区的埋深及位置与物探异常对应较吻合,验证了本方法的可行性与有效性.     

大地电磁测深中大地电场的高精度采集技术

大地电磁测深需要采集正交的天然电磁场信号,其中大地电场信号微弱且易受环境噪声影响.为了提高大地电场的测量精度,本文通过试制新型Pb-PbCl2不极化电极和改变电极的掩埋方式,室内和野外对比实验结果表明:试制电极具有级差小、稳定时间长的优点;采用加桶加水的方式掩埋电极,不仅可以提高电极极差的稳定性,还有利于减小电极极差突变的机率;电极掩埋深度对电极的稳定性影响很大,深埋电极可以有效抑制电极极差的漂移.另外,野外大地电磁数据采集时难免会遇到了一些沙漠、河流等特殊地形,采用传统的测量方式无法采集到精确的大地电场信号,本文通过对比实验,总结了在特殊地形条件下大地电磁信号采集的技术要点,如在沙漠地区,电极坑中应加入大量泥浆以减小电极的接地电阻,当测点在河流附近时,电极对不应跨过河面,减小自然电位对大地电场的影响.     

EH-4系统数据处理及软件开发

EH-4系统电磁测深自带数据处理软件IMAGEM基于DOS界面,使用不方便,数据再处理困难,效率低.作者致力于开发一套新EH-4系统电磁测深数据处理软件,该软件能够实现EH-4系统电磁测深数据的便捷、高效处理,并且方便在数据处理过程中引进最新的去噪,反演等技术,还方便在新发展起来的多种操作系统上运行.本文主要研究EH-4系统电磁测深数据处理的全过程:包括原始时间序列频谱分析、功率谱计算、视电阻率及阻抗张量计算、拟二维反演等.在此基础上,基于Microsoft.NET Framework开发出了一套全新,完全脱离IMAGEM、能够在Windows XP、VISTA及Windows 7等多系统下运行的EH-4系统电磁测深数据处理软件EH4DataProcessingSystem.该软件界面友好,使用灵活方便,便于进一步引进先进的去噪、反演等数据处理技术.实例应用表明,其数据处理效果较好.     

三种大地电磁测量系统的对比研究

1.前言兰州地震研究所是国内最早开展大地电磁测深试验和研究工作的单位之一。在二十多年的观测研究中,使用的大地电磁测量系统经历了三个阶段:初期为兰州地震研究所研制的静磁原理、光电倍增管电路、模拟记录的大地电磁记录系统;中期为国家地震局北京地质所、兰州地震研究所等单位联合研制的感应原理磁力仪、模拟记录的LH—1型大地电磁记录系统;近期为德国进口的感应原理磁力仪的全自动数字化记录的MMS02E大地电     

地震与沙漠化和沙尘暴

沙漠主要是由于气候干燥而形成的 .在干燥的气候条件下 ,遇到强烈的大风 ,天气就容易形成沙尘暴 .大地震在地表造成的岩石、土层破裂和沙土颗粒粘聚性的破坏加剧了地表的沙漠化 ,为沙尘暴的形成进一步提供了物质来源 .在全球范围内 ,除了北非和阿拉伯半岛大沙漠中无强震外 ,其他诸如前苏联、印度、巴基斯坦、伊朗、美国、中国、澳大利亚以及南美的沙漠中都曾有大震发生 .有的沙漠边缘与山脉交接处为大震多发带 ,有的沙漠内部就有大震活动 .在中国也有大面积的沙漠分布 ,而且沙漠逐渐向平原区和城市逼近 .如华北平原的一些局部地区已形成沙漠…     

地应力地磁场与地震

通过地表重力异常和磁异常的对比，可以找到两者之间的一些因果关系。这种关系在整个地磁场与应力场的历史变化中又得到了进一步的验证。这种因果关系是：地球的初始磁场可能是由晶体的压电效应产生的，地磁场的变化反映了地球应力场的变化。     

希尔伯特-黄变换中拟合过冲和端点飞翼的原因及解决办法s

深入分析了现有的三次样条拟合方法,指出ldquo;拟合过冲rdquo;现象产生的原因,并提出新的三次样条拟合方法和正弦函数拟合方法. 这两种新拟合方法都具有消除ldquo;过冲rdquo;现象,拟合函数连续、一阶导数连续、计算简便、计算量小、易于操作等优点. 同时,指明了ldquo;端点飞翼rdquo;现象产生的原因,并提出一种处理资料曲线的端点问题的技巧. 该技巧能够在不改变资料曲线的条件下消除ldquo;端点飞翼rdquo;现象. 拟合新方法和新技巧能结合运用,得到完全没有ldquo;拟合过冲rdquo;和ldquo;端点飞翼rdquo;的拟合曲线,为时序曲线固有模态函数分解提供了可靠的技术基础.     

EARTHQUAKE ENGINEERING AND ENGINEERING VIBRATION AIMS AND SCOPE

This journal, published biannually. is established by the Institute of Engineering Mechanics (IEM), China Earthquake Administration, in cooperation with the Multidisciplinary Center for Earthquake Engineering Research (MCEER), University at Buffalo, State University of New York, to promote scientific exchange between Chinese and foreign scientists and engineers so as to improve the theory and practice of earthquake hazards mitigation, preparedness, and recovery. To accomplish this pu…     

全球地震、火山分布及其变化特征

地震和火山都反映了地球表层的构造活动,因而地震活动区往往也是火山活动区。根据全球大震、火山活动目录,分析研究了全球地震、火山分布的特征。描述了各区的地震、火山活动分布,总结了地震、火山活动强度的时、空分布特征。全球地震、火山活动可以分为碰撞带、大陆区和大洋区。大陆地震以其片状的分散分布而不同于板块边缘的带状分布,大陆火山活动比大洋火山更受应力场的影响。大洋区地震活动相对较弱,岩浆活动主要是平静的岩浆溢出与洋中脊的扩张,往往没有形成火山喷发。有记录的火山喷发主要来自深部地幔的热柱。俯冲-碰撞活动区地震活动与火山喷发最强烈,大角度俯冲的弧后火山活动最强,当板块运动方向与板块边缘走向成小角度相交时,缺少正面俯冲的动力,火山活动相对平静。>500km深震的地段,火山活动较弱。火山与地震强烈活动的大多在大地水准面(Geoid)异常高的区域。地震与火山平均纬度随时间表现出同步的变化外,火山和大震活动也显示了大致同步的变化     

结构主动控制和混合控制的装置和方法

本系统讨论了土木工程结构的主动控制和混合控制设备的构造和性能及其实际应用的效果；对一般非线性优化控制方法及其效用做了分析介绍；对当前土木工程结构控制研究中存在的困难和问题以及今后的发展趋势进行了分析讨论和展望。     

RIVER PATTERNS AND SPATIAL AND TEMPORAL TRANSFORMATION MODES

1 INTRODUCTIONThe river pattCths and transfo~ion of the pattenes are of great significance for flood control andmanagement of navigation system. Vallous spatial and temporal modes have been reported in theprevious stUdies. These modes depend on certain controlling factors and occur with different frequencies.These factors are related to modem fluvial processes and ancient sedimentary consequences. T'hedifferent river patterns, depending on the factors, can be either observed in nature or…     

温压条件下岩石破坏前后的力学性质与波速

在温压条件下，对大理岩和砂岩进行了全过程应力应变试验，研究了温压条件对岩石的极限强度，残余强度，剪切破裂角的影响，以及岩石破坏前后的弹性模量与波速的变化。得到了在温压条件下，岩石变形全过程中有关弹性参数和力学性质的变化规律，并进行了简要分析。     

唐山大震及其前后的地震活动

1976年7月28日北京时间03时42分56秒河北省唐山市区(东经118°11′;北纬39°38′)发生7.8级地震,震中烈度达十一度。当日18时45分37秒于附近的滦县商家林(东经118°39′;北纬39°50′)又发生7.1级地震,震中烈度达九度。本文简述唐山地震参数的测定及其发震的地质背景,并对大震前本区较大范围内地震活动的某些异常特征,如围空区、密集—平静、b值下降及条带状的空间分布等进行了一些讨论。根据大震时的地面断裂走向、P波初动图解、大震前后的垂直形变以及余震位置分布等资料推测,7.8级地震可能是北东走向的断层以走滑为主的右旋滑动结果。7.1级地震可能是近南北走向的滦河断层受北东向断层牵动发生的水平左旋运动。文中还从唐山余震时空分布特点出发,讨论了震源的破裂过程及其对余震发展的影响。并指出唐山大震的发生时间可能与当天的天文条件有关     

空间自相似性与地球物理和地球化学场的分解方法

场的分解是应用勘查地球物理和地球化学数据所必不可少的数理处理工作，这项工作往往是为了分解不同的场来研究和了解不同的地质以及相应的地质过程，比如划分不同岩石类型以及识别和圈定矿化蚀变睡.闰定地质过程所产生的同类型的地质体并不简单地对应于相同的场值和频率，场的分布特征往往还与地质体的几何形态，。埋藏深度以及与其周围地质体的相对差异有关。然而，由于地质过程往往具有多期次和空间相关性等特点，所产生的地质体或者相应的场往往会呈现空间自相似性或统计自相似性。这种自相似性可以帮助分解不同地质过程所产生的同类地质体，文中所介绍的多重分形（multifractal)滤波方法（S－A）根据场的能谱分布的不同空间自相似性形成不规则甚至分形滤波器，并将场分解为不同同的组份，如局部异常和背景场，应用该方法对多处地球化学和地球物理场的处理结果表明，该方法对区分与矿有关的局部异常与背景场是很有效的，对加拿大NOVA SCOTIA省西南部航空放射性铀钍钾（U-Tn-K)数据处理所分解的异常对反映岩体中与铀－钨－锡（U－W－Sn)矿化有关的围岩饰变具有明显的效果。