二种地震频谱分析方法的比较

利用最大熵谱法和快速傅里叶变换分别对天祝地震序列频谱进行了分析,并对分析结果进行了比较,结果表明,上述２种方法对于提取地震波中的有用信息都是有效的,可靠的,最大熵谱法的分辨率较高,傅里叶变换分辨率较低,但使用简单、方便。     

基于保角变换的双谱域相位谱估计方法及其在地震子波估计中的应用(英文)

地震子波估计是地震资料处理与解释中的重要环节,它的准确与否直接关系到反褶积及反演等结果的好坏。高阶谱(双谱和三谱)地震子波估计方法是一类重要的、新兴的子波估计方法,然而基于高阶谱的地震子波估计往往因为高阶相位谱卷绕的原因,导致子波相位谱求解产生偏差,进而影响了混合相位子波估计的效果。针对这一问题,本文在双谱域提出了一种基于保角变换的相位谱求解方法。通过缩小傅里叶相位谱的取值范围,有效避免了双谱相位发生卷绕的情况,从而消除了原相位谱估计中双谱相位卷绕的影响。该方法与最小二乘法相位谱估计相结合,构成了基于保角变换的最小二乘地震子波相位谱估计方法,并与最小二乘地震子波振幅谱估计方法一起,应用到了地震资料混合相位子波估计中。理论模型和实际资料验证了该方法的有效性。同时本文将双谱域地震子波相位谱估计中保角变换的思想推广到三谱域地震子波相位谱估计中。     

应用希氏变换估计地球介质电性阻抗

大地电磁测深中阻抗Z(f)满足希尔伯特变换条件。而常规阻抗估计用自功率谱有偏估计途径。当完全利用无偏功率谱相位估计,即通过希氏滤波瞬时谱分析直接估计张量阻抗时,理论推算可完全消除常规张量阻抗估计所导致的偏畸。逆归滤波前对其稳定性及误差密切相关的多项式B(z)的根b_z作指数衰减,而新导出的(?)(z)比原(?)(z)根远离单位圆。实际处理结果表明,其视电阻率曲线点值密集度及cp值均有所提高。     

Wigner-Ville分布及其在地震衰减估计中的应用

地震信号的衰减一般是在频域内利用信号功率谱的统计性质进行表征。但是,传统的基于傅立叶变换的功率谱估计方法的分辨率较低,使得衰减估计的精度较低。Wigner-Ville分布是一种重要的Cohen类时频分布,它具有一系列的优良性质,如时频边缘分布性质、好的时频聚集性等。这些性质对信号的时频分析具有重要意义。因此,Wigner-Ville分布为地震信号的衰减估计提供了新的手段。本文首先介绍了Wigner-Ville分布以及能够减少或消除交叉项影响的平滑Wigner-Ville分布,然后,提出了一种基于Wigner-Ville分布的衰减估计方法。在这一方法中,利用Wigner-Ville分布得到的瞬时能量谱中高频段的能量下降速率度量衰减。将这一方法应用到塔中地区奥陶系礁滩相碳酸盐岩储层预测,结果表明,基于Wigner-Ville分布的衰减能够有效地检测出礁滩相带和泻湖区域之间衰减特性的差异。     

时变地震谱估计的非参数方法评价及应用

针对工程中常见的非平稳地震动激励,进一步建立了时变功率谱估计的理论框架。首先,在多个样本情形下,采用信号处理中的时频分析方法对非平稳激励的时变谱估计理论进行了讨论。当激励样本数量有限时,对Priestley提出的估计方法进行了介绍。其次,以地震工程中常用的Kanai-Tajimi谱模型为目标,分别对均匀调制与一般调制谱的估计结果以及不同估计方法的精度与收敛性进行评价后,提出了能够方便工程应用的建议。最后,针对SMART-Ⅰ(Strong Motion Array in Taiwan,Phase Ⅰ)密集台阵第45次地震记录的多组三维样本,揭示了EW、NS、UD三个方向时变谱的典型特征以及各方向间的时变相干性。结果表明:与短时Fourier变换相比,复Morlet小波与广义谐和小波估计谱具有较好的精度与收敛性,Priestley方法估计单个样本具有优势;SMART-Ⅰ台阵地震动具有强度和频率的双重非平稳性,三个方向具有弱相干性。研究结论可为拓展谱估计理论的工程应用以及后续大跨结构多维多点非平稳地震响应的分析提供参考。     

信息论最大熵谱方法的优良特性及其应用研究的新进展

引言 频谱特征是地震和一切地球物理信息的基本特征之一。谱分析方法在地震与地球物理学中早有应用。但通常使用的谱分析方法总是给资料加上某种限制:周期图方法假定采样长度就是样本的周期之一,且认为观测区间以外也是周期性的;自相关功率谱以样本的自相关函数乘以窗函数之后,再作富立叶变换,从而求得谱估计,其结果,(1)使信号以窗函数的谱W(ω)为权被光滑;(2)造成边瓣,给信号加入了虚假的高频;(3)有时还造成负边瓣,形成漏能;(4)因窗长T有限,致使波谱特别是主频谱发生畸变。由于这些弊病,使以往所作的某些谱估计的分辨率受到限制,谱值出现畸变。     

计算台站接收函数的最大熵谱反褶积方法

提出一种在时间域采用最大熵谱反褶积提取台站接收函数的方法，以最大熵作为自相关函数和互相关函数的递推准则，利用Toeplitz方程及Levinson递推算法，得到预测误差滤波系数的递推公式，从而计算台站接收函数．外推运算过程中，反射系数总是小于1，保证了最大熵谱反褶积的稳定性．时窗外数据熵极大提高了接收函数的分辨率．合成地震图与实测地震图的检验表明, 最大熵谱反褶积是一种在时间域测定台站接收函数的有效方法．      

现代谱估计的进展

本文首先详细评述了最大熵谱估计的进展,然后介绍了近年来发展起来的最小交叉熵谱方法、自回归滑动平均谱方法。作为比较,还简述了最大似然谱估计方法。最后讨论了时谱和多谱。     

双谱估计在地震前兆数字化资料分析中的应用

仿真信号的试验结果表明,基于双谱的时延估计方法对高斯噪声具有屏蔽能力,能更好地压制噪声,并准确估计信号的时间延迟;基于双谱功率谱重构要比直接用FFT变换方法估计功率谱具有更高的精度和性能;初步研究结果表明,对于正常背景下的前兆观测记录基于双谱的特征参数分布具有较好的一致性,在异常背景下则表现出明显的离散性,显现出双谱估计具有良好的异常信息识别能力。     

华北第三、四期地震活动及旱涝因素的最大熵谱分析

引言 1967年J. P. Burg提出了最大熵法(MEM),亦称最大熵谱法,1971年、1972年Lacoss和Burg等人分别讨论了该方法的数学特征,并发现该方法优越于快速傅里叶变换。MEM的分辨率是一般谱分析的4倍,尤其是对于短资料的谱分析可得到更真实的谱估值。1972年T. J. Ulrych将此方法用于地磁资料的分析中,并采用了最终预报误差(FPE)的定阶方法确定滤波系数的阶。1974年N. Andersen提出了适合于计算机处理的MEM滤波系数的递推算法框图,可快速简便地进行谱分析。MEM方法在气象     

基于复正则化非稳态回归Wigner-ville分布谱分解及其应用

谱分解是应用于油气藏描述的一种有效方法.谱分解方法如短时傅里叶变换、连续小波变换、S变换等因使用预先选定的窗函数和基函数限制了其时频分辨率.对于双线性Wigner-Ville分布(WVD)谱分解,其在计算时频分布不要求选定窗函数,时间和频率分辨率均很高,但存在交叉噪声.在本文中,我们提出利用迭代反演方法计算WVD谱分解.其关键思想是,利用复正则化非稳态回归技术拟合解析地震道和它的傅里叶分量,并且将时变的傅里叶系数定义为WVD时频分布.理论合成数据表明,基于复正则化非稳态回归WVD谱分解方法有较高的时间频率分辨率,并且能有效地压制交叉噪声.最后,我们将本文方法应用于三维实际地震数据进行河道检测.     

Hilbert-Huang变换与傅里叶变换在大地电磁数据处理中的适用性分析

Hilbert-Huang变换(HHT)和傅立叶变换是目前广发应用于大地电磁(MT)信号处理的两种算法,但两种方法在MT信号的处理中的适用性研究却鲜有报道.文章以仿真平稳信号、加噪信号、非平稳信号和实测大地电磁信号为例,从准确性、稳定性、计算效率等几个方面比较了两种算法在大地电磁信号处理中的适用性.结果表明:傅立叶变换对于无噪平稳信号的分析,其分辨率和准确性很高,且计算速度快,适合海量大地电磁测深数据的处理;HHT算法具有时频分析和滤除高频分量的能力,能精确的刻画信号能量随时间和频率的分布,且抗噪声性能好,在MT数据筛选和去噪等方面有优势;基于HHT边际谱的功率谱估计更适合MT信号非平稳特性的实质,但其计算效率低,是制约其工程应用的瓶颈问题.     

基于HHT方法的非平稳人工地震动模拟

由Hilbert-Huang变换(HHT)得到实际地震动的时变渐进功率谱,利用渐进功率谱和三角级数法进行人工地震动的合成.与传统方法中先生成平稳人工波,再乘以强度调制函数进行非平稳化相比,文中利用渐进功率谱生成的人工波能够反映地震波能量在时频平面上的分布,它不仅具有强度非平稳性,而且也具有频率非平稳性,更符合实际情况....     

轨道不平顺随机过程的数值模拟

轨道不平顺是列车-轨道系统的动力响应的主要影响因素,不平顺样本是列车-轨道系统动力分析模型中不可缺少的参数.根据随机理论原理推导了轨道不平顺谱的空间、时间域的相互转化关系,得到了时域功率谱的表达式.分析了目前广泛应用几种轨道不平顺随机过程的模拟方法的原理及作法,通过对功率谱快速数值算法的分析给出了一种新三角级数模拟方法,该方法与逆傅氏变换法具有等效性,同时也论证了逆傅氏变换方法样本是高斯过程.最后通过实际算例的分析论证了新三角级数法与傅氏逆变换法在简便、合理等方面的优点.     

芦山M_S7.0与岷县漳县M_S6.6地震前甘肃地区部分台站地电场变化

本文应用2013年芦山MS7.0与岷县漳县MS6.6地震震中周围的平凉等3个地电场台站观测数据,研究地震发生前后地电场在时间域、频率域内的变化。结果表明:1在芦山地震、岷县漳县地震前,位于青藏高原东北缘的平凉台记录到显著的地电场异常变化。2利用最大熵谱估计方法计算平凉、松山、古丰台在芦山地震以及岷县漳县地震发生前后地电场观测数据,得到在上述两次地震前均发生地电场功率谱密度(特别是低于4×10-3 Hz频段的成分)增大的现象,岷县漳县地震发生后,部分测向谱密度增大现象消失。3距离震源区越近,地震发生前后功率谱密度异常变化越明显,长短极距相关性越差,初步分析认为此现象的发生,可能是由于在震源孕育、发生过程中,台站所在位置地下介质形变激发宏观电磁辐射造成的。     

信噪比谱约束的自适应谱模拟反褶积方法研究

反褶积是提高地震资料分辨率的重要方法,子波估计与反褶积算子设计是反褶积方法的两个重要方面.本文在分析谱模拟法与自相关法各自特点的基础上,将两种方法的优势相结合,提出了自适应谱模拟方法,提高了谱模拟方法的适应性和准确性.在反褶积算子计算过程中对误差能量进行加权,减少了反褶积过程中处理噪音的产生,同时引入信噪比谱约束,以达到保证信噪比的前提下合理提升地震资料分辨率的目的.     

参数和非参数方法计算相干函数的比较

地震动空间相干函数计算主要两类方法,一是采用谱窗方法对功率谱和互功率谱进行平滑的非参数方法,另一类是采用K-T(Kainai-Tajimi)谱拟合功率谱和互功率谱的参数方法。本文选取了SMART-1台阵第5次和第45次地震的水平分量加速度记录,采用AR(Auto-Regressive)自回归模型的参数方法,计算了不同台站间距的相干系数,并选用Loh相干函数模型,对两种方法的相干系数进行拟合,分别得到了拟合参数和标准差。结果表明:(1)基于AR自回归模型方法得到的拟合标准差小于非参数法;(2)非参数法和参数法的相干系数有明显差别;(3)随着间距的增大,基于非参数法的相干系数随着频率增大而变小的程度放缓,而基于参数法的相干系数明显反映出相干系数符合随着频率增大而变小,同时也随距离的增大而减小的共识。     

基于时频二次谱的提高地震资料分辨率方法（英文）

提高地震资料的分辨率是地震数据处理流程中的重要环节,对后续的精细构造解释起到重要作用。传统的提高分辨率方法大都假设地震资料是稳态的并且噪声水平不随空间发生变化,而实际情况不满足这一假设,导致提高分辨率处理后的效果达不到预期要求。针对这一问题,本文提出了一种基于时频二次谱的提高地震资料分辨率方法。首先,文中提出了基于S变换的时频二次谱,并结合模型论述了时变子波和反射系数在时频二次谱中的特征及其可分离性;其次,依据时变子波和反射系数在时频二次谱中的特征差异,构建了二维滤波器在地震记录的时频二次谱中提取时变子波的振幅谱;再次,文中研究了噪声环境中时变提高分辨率算子设计方法,并提出了依据时频谱能量强弱相对关系自适应确定频带拓宽范围的时变提高分辨率算子设计,进行提高分辨率处理;最后,文中对该方法进行了模型和实际数据的试处理,并与传统谱模拟方法和Q补偿方法的处理结果进行了对比分析,对比结果表明:本方法不需要估计Q值,提高分辨率能力不受震源子波频带的限制,在兼顾信噪比的前提下能够充分提高不同时间局部的地震数据的分辨率。     

分析研究基于小波分析与谱分析提高重力异常的分辨能力

重力数据是所有地下场源产生的重力场的叠加,探测对象经常被淹没在区域背景场之中,因此剩余异常的分离对于重力资料研究至关重要,而近来被引入位场领域的小波算子作为了滤波器和场源分析工具,在这里我们分析研究基于小波分析与谱分析的二维离散小波变换用于提高重力异常的分辨能力,再现出由简单形状场源描述密度不均匀的几何特征.本文先介绍二维多分辨率分析小波的基本理论及其提升算法,利用对数功率谱估计平均深度方法理论,接着对理论模型数据进行多尺度异常分解,估计地质体的形状、大小和深度,最后又对实测重力数据进行分析,并与传统常规方法进行比较分析,结果表明对于实际数据分析其方法也是具有可行性的.     

2022年青海门源MS6.9地震前地电场频谱特征研究

应用最大熵谱法研究2022年1月8日青海门源M_S6.9地震震中周围松山、山丹、高台、瓜州地电场台站的观测数据，分析地震发生前后地电场功率谱密度变化。结果表明：(1)门源地震发生前，松山等4个台站的地电场低频成分功率谱密度值出现增大的现象；(2)4个台站在门源地震前谱值变化的时间基本同步；(3)结合微裂隙机制及“多点场”观点，对比分析认为震源孕育激发的电磁辐射是造成震前电磁异常现象的主要原因。