基于深度神经网络的地磁观测数据高压直流输电干扰事件识别

随着越来越多高压直流输电线路的投入运行, 地磁观测数据质量受到了严重影响.现有以人工或半人工方法识别高压直流输电干扰事件的工作量也随着受干扰范围的不断扩大和地磁观测仪器的增多而成倍增加.为了高效、准确地识别地磁观测数据中的高压直流干扰事件, 本文基于卷积神经网络和长短期记忆神经网络, 提出了一种高压直流输电干扰事件自动识别深度学习模型.利用2012年1月1日至2014年12月31日地磁台站原始观测数据, 结合专家标注的持续时间在2 h内的高压直流输电干扰事件记录, 制作高压直流输电干扰样本34360条, 正常样本34360条.模型在训练集上的准确率达到了94.12%, 验证集上的准确率达到了92.94%, 测试集上的准确率达到了92.86%.初步研究表明深度学习方法在识别地磁观测数据中的高压直流输电干扰事件中具有较高的准确率, 为下一步自动识别地磁观测数据中的车辆干扰、基建工程干扰、轻轨干扰等其他干扰事件提供了一种新的思路.

     

台站地磁观测数据精度提高方法

在当前多种地磁日常数据处理方法基础上,探讨提高地磁观测数据精度的问题.通过使用一种改进的地磁观测基线值计算方法,能有效减小外磁场变化对观测结果的影响,考虑到基线值日变化等因素,使用高阶多项式拟合基线值日变化曲线.利用该方法处理的地磁数据与实测数据进行结果比对后,发现此方法能有效提高地磁观测数据的精度和质量.     

地磁野外观测数据记录和回放软件的应用

１软件介绍软件的设计和技术指标的编写以１９８６年国家地震局《地震地磁野外测量规范》为依据,并从地磁野外工作的特点和实用性出发。为便于软件的使用更加方便,根据野外工作特点,一些命令操作分段进行设计编写。软件使用一人操作ＰＣ１５００Ａ同时输入Ｆ的主副测...     

乌鲁木齐地磁台的观测与实践

乌鲁木齐地磁台的观测与实践高祥真，黄建明，王文德（中国新疆８３００１７乌鲁木齐地震台）豆前言乌鲁木齐台属国家１类地磁台，它始建于１９６５年，１９７０年正式投入观测。２０多年来，乌鲁木齐地磁台的观测工作已取得了一定的成绩，积累了大量的连续完整、准确可靠...     

地磁观测数据重构技术研究

基于地磁相对记录数据在1 000 km范围内有较高的相关性,本文以缺失数据台站的邻近台站作为参考台站,通过关系拟合及加权对缺失数据进行了重构.数据仿真结果表明:重构数据与原始数据的变化形态极为一致,磁静日平均重构残差仅为0.11 nT,磁扰日平均重构残差为0.23 nT;重构数据与原始数据的功率谱密度变化特征基本相同,相关性高达1.0.此外,从时域和频域上验证了空间加权法在地磁相对记录数据重构上的有效性,将其应用于实际缺失数据重构中也取得了较好的效果.      

中国地磁台网观测与研究进展

引言从地心至磁层边界的空间范围内统称为地磁场,它能够灵敏地反映上至太阳,磁层,电离层,下至地球内部乃至地核的电磁信息及其变化的物理过程。因此,对地磁场的观测是进行地球物理和空间物理研究的重要基础。１９５７年苏联成功发射第一颗人造地球卫星是人类进入空间时代的里程碑。在太阳活动的直接影响下,经常引起磁扰等各种大气扰动,严重影响着高空和地面上的技术系统,同时危及人类的健康与生命,因而,监测、预报“空间天气”已成为科学家和工程师的攻坚目标。地磁观测对航天、航空、导航、通讯、矿产资源调查、供电、输油及地震…     

中国地磁观测

１　地磁观测的基本问题人类对地球磁场的认识是很早的,但对地球磁场的本质认识,却是在１９世纪中叶由麦克斯韦尔所确立的现代电磁场理论之后,并随着探测技术的不断发展而逐步深入的。高斯理论分析结果表明,地球表面地磁场的绝大部分来源于地球内部液体地核和地壳,来自地球外部的仅占万分之几到千分之几、有时可达百分之几,它们是由太阳、行星际空间、磁层及电离层活动所形成高空电流体系的变化及其在地下的感应变化所引起的,而且它们随时间的变化而变化。来源于地球内部的,只随时间缓慢变化,是基本稳定的,构成地磁场的主要部分（…     

多台站地磁观测资料综合处理的一种方法

通过利用空间线性度方法，分析处理地磁场前兆观测资料，并从“场”的角度综合计算多台站的地磁场观测资料，确立地磁基本场的统一信息量－空间线性度ａ。分析处理华北地区多个台站１９７５￣１９９４年的地磁场前兆观测资料。结果表明，中强地震之前约１ａ左右的时间内，空间线性度ａ可能出现明显的下降异常，有些在临震前回升，因此地磁场空间线性度ａ有可能作为中强地震前兆预报的指标。     

地磁台链的观测与研究

简要介绍了地磁台链观测在极光带电集流、赤道电集流、中低纬度大尺度电流体系、太阳风-磁层-电离层-高层大气能量耦合、高-中-低纬的扰动传输、磁层中磁流体波的传播、主磁常荚期变化等研究中的应用,综述了地磁台链观测在地磁与空间物理研究中的物理基础和研究现状,着重回顾了IMS 期间6个高纬子午台链的观测研究,总结了中国地磁台链研究的初步结果.中国所处的独特地理位置和广阔的经纬度展布提供了建立全球唯一的闭合子午圈台链的可能性.中国台链向北与俄罗斯东西伯利亚地磁台相连,一直延伸到北极光带,向南与菲律宾、印尼、澳大利亚台站相连直达南极区中山站,通过南极与对面子午线上的长城站相连,并与南美、北美台站构成一条闭合的子午圈台链.可以预料,这条台链的观测资料将为地磁与高空物理研究提供宝贵的资料,对研究日地整体行为将会有重要意义.     

浅析山西省数字地磁台站观测数据的预处理

文章通过实例列举了“十五”数字化后,全省地磁观测数据预处理工作中存在的三方面的问题。认为,必须重视并改正这些不正确的处理方法,才能保证观测数据反映客观真实的信息。     

基于网络的数字地震台网数据处理系统设计

基于网络的数字地震台网数据处理系统(EDSP_NET)是根据区域数字地震台网在宽频带数据处理、 数据共享方面的需求开发的。 EDSP_NET运行于Windows平台, 用于汇集、 处理来自数字地震台站的波形数据, 实现台网中心间的数据共享, 监视台站和台网中心处理系统的运行状态。 详细介绍了系统结构和功能, 并简要介绍了系统的三个应用模式。     

基于深度残差网络与MVMD的多通道地磁信号处理

地磁数据在地震预报、空间天气监测、矿产资源勘查、地球深部构造探索等领域具有重要价值.但现有的地磁台站观测数据受到人文噪声污染的问题日益严重,给地球内部高精度成像带来了极大困难.为此,我们将深度残差网络(residual network,ResNet)与多元变分模态分解(multivariate variational mode decomposition,MVMD)引入到地磁信号的处理,提出一种新颖的多通道地磁信号处理方法.首先,利用深度残差网络对大量人工标记的数据集进行训练,得到基于残差网络的地磁信噪识别模型;然后,利用训练好的模型识别出观测信号中的含噪片段;之后,利用MVMD对含噪片段进行多通道的信噪分离,得到去噪后的片段;最后,用去噪后的片段代替原始观测信号中的含噪片段,得到完整的高质量信号.为验证方法的有效性,我们设计了仿真实验,结果表明所提方法可以将观测信号的信噪比提高约15 dB,相对于变分模态分解(variational mode decomposition,VMD)、互补集合经验模态分解(complementary ensemble empirical mode decomposition,CEEMD)、数学形态滤波(mathematical morphological filtering,MMF)、小波去噪(Wavelet)等方法具有较明显的优势,且适合多通道信号的同时处理.我们将所提方法应用于菲律宾海及西太平洋的海底观测的地磁数据,结果表明所提方法的识别精度约为98%,并能够极大改善信号的质量.去噪后的信号与相邻台站的同时段高质量信号的相似度由去噪前的94.75%提升到了97.34%,表明处理结果是可靠的,使用我们的方法有望提高地磁数据成像的精度及可靠性.

     

WebGIS在地震地磁数据共享系统中的初步应用

为了实现地震地磁数据的社会资源整合和共享的目的, 利用网络、 WebGIS及数据库技术, 开发了基于网络环境的地震地磁数据共享系统; 系统实现了信息服务、 数据服务和功能服务, 改善了地震地磁数据的应用领域和应用层次。 从系统原理及功能设计、 WebGIS系统、 地震地磁数据库系统、 Web发布及数据共享子系统等几个方面阐述开发建设过程中的主要技术环节。     

基于卷积神经网络的瞬变电磁数据快速成像算法研究

瞬变电磁一维反演技术已经相对成熟,但对野外实测数据进行实时成像仍然有一定难度.本文将卷积神经网络引入到时间域瞬变电磁数据成像中,通过训练网络近似瞬变电磁响应与地电模型之间的函数关系,将复杂的反演过程转化为矩阵映射过程,进而实现瞬变电磁数据的实时快速成像.考虑到传统算法大多针对单点进行成像,难以实现面积性数据快速处理,本文尝试将接收点相对发射源的坐标信息作为网络输入参数,这不仅使得该算法在野外成像过程中更加灵活,同时也大大减少了训练过程中样本集数量.为验证算法的有效性,我们首先在大量理论数据上进行测试,检验了卷积网络的优越性以及加入坐标信息可在不影响成像精度的前提下极大提升该方法对不规则测点电磁数据的成像灵活性.最后,我们通过对实测数据分别进行神经网络成像和Occam反演,进一步验证本文神经网络成像方法的有效性.

     

极化法在提取震磁异常信息方面的应用

本文利用极化方法,提取和分析新疆区域2008—2017年拥有秒采样数据的乌鲁木齐、喀什、且末、温泉4个台站的垂直幅度极化值,分析极化值异常与新疆及其邻区2008年以来6级以上地震的关系.地磁场观测较容易受到高空电流体系等外源场的影响,为了分析外源场对极化值的影响,统计了2008—2017年共计64次磁暴期间的极化值,4个台站磁暴期间极化值都非常小,除了温泉台有1次大于2倍均方差之外,其余全部都小于各个台站的2倍均方差(极化值异常初始阈值为3倍均方差),同时通过计算出的极化值与K_p指数的相关系数可以看出,4个台站的相关系数都非常小(小于0.2),基本可以判断极化值在磁场扰动时应该表现为低值,而大量研究表明地震之前极化值会出现高值异常,因此基本排除了外源场对极化值的影响.2008—2017年共计93次5级以上地震,因各个台站背景噪声和仪器噪声以及构造背景差别较大,计算出的极化值幅度差别较大,各个台站极化值之间不具有可比性.结果表明:当各个台站的震中距相当时,震级越大,异常幅度越大.喀什台由于与多国交界,地质构造环境更为复杂,异常幅度等显示出更为复杂的特性,因此漏报等情...     

基于中国地磁台网数据的太阳静日期间地磁场Z分量日变化幅度分析

本文应用中国地磁台网完成数字化改造后自2008年以来的地磁场观测数据,分析了过去12年(2008—2019年)中国地区地磁场Z分量的日变化幅度特征.重点研究了地磁场Z分量在太阳活动高低年的月变化、季节变化情况以及对其在云南地区和中国东南部地区同纬度台站之间进行了对比分析.研究表明,Z分量日变化幅度在同一月份或季节随太阳活动的变化主要来自电离层电导率的影响;但在太阳活动高年,电离层中性风的作用可能会使分点月的Z分量日变化幅度大于或等于夏至月;由于云南地区地下电性结构的复杂性,地下电导率可能在分点月和夏至月对云南地区的Z分量日变化幅度起到了放大作用,使其增加了约12%~41%.研究结果为地磁场日变化及地磁异常提取的背景信息选择提供了新的参考.

     

Intelligent determination of peak ground motion parameters based on intensity assessed by artificial neural network

Artificial Neural Network (ANN) model of computation based on mathematical model of neural processes is applied to establish an intelligent computing network from seismic intensity to peak ground parameter instead of the conventional statistical relationship in this paper. For a give seismic intensity rating, the network formed with actual strong ground motion records directly produces the corresponding peak ground parameters and the effects of earthquake magnitude and epicentral distance are included. The computed results of the network trained with a number of strong motion records in the West America show that such networks have obtained good conversion relationship from seismic intensity to peak ground parameters. The Chinese version of this paper appeared in the Chinese edition ofActa Seismologica Sinica,15, 208–216, 1993.     

基于空间加权法的地磁数据重构精度与D_(st)指数的关系

为了研究磁场活动水平对地磁重构数据的影响,以云南省内11个地磁台站地磁记录分数据为研究对象,利用空间加权法进行数据重构,并分析Dst指数与重构数据精度之间的关系。结果表明,Dst指数绝对值与地磁数据重构精度呈明显负相关,即Dst指数绝对值越大,数据重构精度越低。当D_(st)-30时,D分量重构数据与原始数据的绝对残差值小于0.05′的比例为97.1%, H、Z分量重构数据与原始数据的绝对残差值小于0.5 nT的比例分别为97.1%、97.9%,重构精度较高。当弱磁暴、中等磁暴发生时,D、H、Z三分量重构数据与原始数据的绝对残差值随Dst指数绝对值的增大而增大,重构精度减小。本研究成果可为因观测异常或记录缺失的地磁数据重构提供参考。     

数字地磁台网数据应用进展

目前,国家地磁台网中心汇集了全台网数字化观测资料,并在全国地震行业网内实现了数据准实时共享,本文主要从技术管理、常规产出和探索研究3个方面,介绍国家地磁台网中心目前相对完善并提供Web服务的数据应用情况。技术管理方面的应用主要是为了监控台网数据质量,常规产出则是产出各种地磁报告,而探索研究方面的应用则是尝试利用各种方法研究地磁变化。