GM3磁通门磁力仪数据实时压缩方法的改进

研究了GM3磁通门磁力仪数据实时压缩方法,将国际通用的测震数据SEED格式中采用的Steim—1压缩算法引入到地磁数据的实时处理系统中,通过改进压缩算法,提高了压缩率,节省了仪器数据存储空间,减少了台站数据传输时间。     

地震交换标准数据的压缩技术和数据解压

研究地震数据存储及交换的SEED和miniSEED格式标准,对存储格式中的Steim1和Steim2的压缩方法和编码方式进行了深入分析,对比了国内外SEED格式的差异,利用MATLAB软件实现了SEED和miniSEED格式压缩数据的解压和应用。     

Steim2压缩算法的优点和缺点

基于SEED卷格式的Steim2压缩算法, 是目前国际国内的地震数据传输和本地存储中普遍采用的压缩算法, 该算法优点突出, 缺点明显. 其优点是:摸准了地震事件"长期平静"和"长期无震"的特点, 是专门符合该特点量身定做的数据压缩算法, 有显著的独到之处. 其缺点是:在地震事件"活跃期"或"突发期", 即对数据压缩需求...     

无线网络传输地震数据的可行性

根据不同移动网络数据传输的特点,结合地震数据的压缩算法,分析不同采样频率和数据长度下使用移动网络进行地震数据传输的带宽需求,并给出计算公式.根据计算分析,得到平静期和发生大地震时不同的数据压缩率和带宽需求.给出利用移动网络数据传输数据的影响因素,总结各种类型的无线网络传输地震数据的可行性.     

测震传输网络带宽需求临界值分析

主要从Miniseed格式以及Steim算法的相关原理出发,分析单台1 s理论最大和最小数据量。根据福建台网数据,对各种仪器取样,然后取平均,得出实际每个包数据量的一般值和最大值。根据现有数据传输方式,除去传输中的理论损耗,计算相关带宽对应的最大数据传输量。在得出地震数据单台1 s数据临界值和带宽最大传输量的情况下,总结计算结果,得出测震传输网络传输带宽临界值。     

地震数据实时自适应压缩方法研究

本文探讨了二种地震数据实时自适应压缩方法。自适应采样是我们在总结传统的采样方法的基础上,结合地震信号频率变化特点,对地震信号所采取的一种波形压缩方法。自适应增量编码ADPCM法则在自适应采样压缩的基础上将地震数据又压缩了二倍,进一步提高了压缩效果。两种方法有力配合,使短、中长、长周期地震记录分别压缩了12倍、30倍、10倍以上。压缩恢复波形无论在时域分析(相关系数达0.997以上)还是在频域分析,失真都非常小,基本达到无畸变压缩。上述两种方法算法简单,计算量小,易于地震数据的高速采集、传输及记录。自适应采样法目前已应用于国家地震局地球物理所六室研制的BSO系统中。      

SEED格式STEIM2数据压缩算法在实时地震数据传输中的应用

在一定带宽内,及时、高效、无失真地传输地震数据是地震数据传输的基本要求,SEED格式给出的数据格式在数据压缩方面有其独到之处,但SEED格式没有定义数据正确性和完整性保证机制和检验方法,因而影响实时传输中的使用。本文提出一种基于SEED格式的STEIM2数据压缩算法,同EDAS数据包形式兼容的实时压缩数据包编码方法,来实现实时压缩数据的传输。经理论评估和实际数据检验,它容易实现,效率高,安全,可靠,完全可以应用于实时数据传输。     

汶川大地震宽带地震仪短临异常及成因初探

2008年5月12日8.1级汶川大地震发生后,我们对国家测震台网的40台宽频带地震仪在5月7日~5月13日的观测数据进行了分析.结果表明,汶川大地震前有明显的短临异常: 各台站在大地震发生前1~3天内不同程度检测到了低频异常颤动,颤动振幅逐渐增大,一直持续到大地震发生,信号周期范围为2~10 s.重力仪和倾斜仪也观测到了这类颤动信号.汶川大地震前的异常颤动信号几乎遍布中国大陆,但在西部较弱,东南部较强,尤其在华南地块靠近菲律宾板块的边界处颤动信号很强.因此我们的初步推测是：异常颤动产生的可能原因是地震爆发前华南地块可能开始了慢滑移,滑移时的摩擦产生低频颤动.     

基于压缩感知的多跳地震数据采集技术与方法

随着油气地震勘探目标的复杂程度日益提高,地震数据采集系统的道容量也需要得到进一步的提升.本文根据压缩感知、稀疏表示等理论,提出了一种多跳恒传输量的数据采集框架,以减少每条测线上地震数据的传输量,进而提升采集系统的道容量.为了能够明显地提高带道能力,设计了基于有序并行原子更新的字典学习算法,该算法能够在计算量较小的前提下有效的得到相应数据的稀疏变换矩阵.基于压缩感知的多跳地震数据采集方法已能够在吉林大学研制的无缆自定位地震仪中实现.本文最后使用一组仿真数据和一组实测数据进行测试,其结果表明,数据采集信噪比控制在14 dB以上(引入噪声约18%)时,最多可以将系统的道容量提高3倍以上.     

地震随机噪声压缩感知迭代压制方法

复杂地表和复杂介质条件下,随机噪声往往严重影响着复杂地震信号的信噪比,同时深层地球物理目标探查中弱地震信号总是被随机噪声所掩盖,如何有效地压制随机噪声干扰、恢复有效地震信号仍然是高精度地震勘探中的关键问题.压缩感知理论突破了奈奎斯特采样定理的限制,利用有效地震信号的可压缩性和稀疏性,提供了从不可压缩随机噪声中进行有效信号分离的数据原理.本文系统分析压缩感知框架下地震随机噪声压制的稀疏优化反问题,提出了基于迭代软阈值算法的"采集-重建-修复"方案对该问题进行求解.在实现高度稀疏表征的基础上进行地震数据的压缩感知随机观测,通过迭代反演对有效地震信号进行重构,有效提高复杂地震数据的信噪比,同时,当求解稀疏优化问题时,如果出现正则化项引起重构信号衰减现象,可以匹配除偏对衰减的有效信号进行修复.通过与工业标准 f-x预测滤波方法进行比较,理论模型和实际数据处理的结果表明,压缩感知迭代噪声压制方法对复杂地震数据中的随机噪声有较好的压制效果,可以有效恢复出被较强非平稳随机噪声干扰的时空变同相轴信息.     

基于正交秩-1矩阵追踪的天然地震数据重建研究:以加州San Jacinto断层密集地震台阵为例

由于受地理环境和采集成本等因素的影响,采集到的天然地震数据往往呈现不规则和不完整分布,将直接影响到后续的天然地震数据处理效果,因此需要对缺失数据进行重建.本文将一种基于降秩补全理论的正交秩-1矩阵追踪算法(Orthogonal Rank-One Matrix Pursuit,OR1MP)应用于加州San Jacinto断层带的天然地震数据重建.首先将空间数据的每个频率切片进行Hankel预变换,获取具有低秩结构特征的预变换矩阵,缺失地震道和随机噪声会增加数据预变换矩阵的秩,然后运用OR1MP算法进行降秩处理,最后做反Hankel变换,得到频域上的重建数据.OR1MP算法对2D和3D的加州San Jacinto断层带的天然地震数据实验结果表明,OR1MP算法能够有效地增加地震体的峰值信噪比,能较好地实现对天然地震信号的重建.     

用调制解调技术降低地震数据采集器的漂移

地震数据采集是数字化地震观测的重要环节, 因为模拟数字转换器(A/D)是地震数据采集器的重要部件, A/D的技术水准在很大程度上决定了数据观测质量。 放大器及A/D的漂移和 1/f噪声是数据采集器漂移的主要来源, 对以低频信号观测为主要特征的地震观测有较大影响。 为降低其影响, 本文在算法上对此问题做了一些探讨, 在目前autozero技术上做出一些改进, 即用调制解调技术来降低1/f噪声对信号精度的影响, 并做了相应的算法模拟。 在此基础上, 对算法做了进一步改进, 利用高次谐波加权求和使输出信噪比得到一定程度的提高。 结果表明, 通过优化解调算法, 可以进一步提高信噪比约2 dB, 对试验电路获得的测试数据应用优化解调算法也证实了这一点。     

适用于低延时实时数据传输的地震数据压缩方法

随着数字地震台站数量的增加、数据传输手段的多样化以及地震预警系统的发展,对地震数据实现有效的实时压缩对数据传输显得十分重要.本文提出一种支持低时间延迟(数据传输间隔小于1 s)数据传输要求的实时数据压缩算法.通过理论估算和实际地震数据检验,该方法高效、易实现,适用于地震预警等领域.     

Efficient seismic response data storage and transmission using ARX model‐based sensor data compression algorithm

This paper presents a linear predictor (LP)‐based lossless sensor data compression algorithm for efficient transmission, storage and retrieval of seismic data. Auto‐Regressive with eXogenous input (ARX) model is selected as the model structure of LP. Since earthquake ground motion is typically measured at the base of monitored structures, the ARX model parameters are calculated in a system identification framework using sensor network data and measured input signals. In this way, sensor data compression takes advantage of structural system information to maximize the sensor data compression performance. Numerical simulation results show that several factors including LP order, measurement noise, input and limited sensor number affect the performance of the proposed lossless sensor data compression algorithm concerned. Generally, the lossless data compression algorithm is capable of reducing the size of raw sensor data while causing no information loss in the sensor data. Copyright © 2005 John Wiley & Sons, Ltd.     

地震频发区域背景噪声提取格林函数的反褶积方法研究

针对云南这一地震频发区域记录到的地震背景噪声数据,设计了一种"最大值均一化"算法,该算法能有效地消除背景噪声中的地震信号、畸变信号及其它干扰信号。应用此算法对记录到的背景噪声数据进行预处理,对处理后的数据利用多窗谱反褶积计算方法可获得其具有较高信噪比和保留了相对幅值信息的格林函数。     

基于大数据技术的地震数据处理新思路

现代地震观测积累了大量、种类繁多的地震前兆数据和震后数据,但数据中隐含的地震规律及趋势无法用经典的算例、数学公式、物理公式进行定量解释、分析和预测,需要探索新方法、新技术。案例表明,大数据分析具有预测事物发展趋势、改变传统观念和发现新事物的功能,有助于从错误信息中挖掘有价值信息。本文由此提出基于大数据技术处理地震数据的新思路,对地震监测预报新思路进行探索;通过在大数据平台上基于地震目录的余震预测研究,给出大数据技术在地震数据处理方面的一个应用实例,验证该思路的可行性。     

准实时地震灾情综合评估系统的研发

震后如何快速获取灾区震情信息、准确评估地震灾情,是震后应急救援的关键问题。本研究从县市地震灾害应急救援需求出发,开发了准实时地震灾情综合评估系统,基于MEMS强震台网的强震观测数据、县域承灾体基础数据和手机终端获取的震后地震现场实时灾情信息,综合采用承灾体地震易损性分析方法和灾情动态修正算法,实现了县市地震灾区灾情准实时评估,为灾区地震应急指挥、救援和辅助决策提供科学依据。     

河北地区中强震前异常演化特征分析

通过地震活动特征分析、 研究地震活动基本规律, 对于了解大地震的孕育过程及地震前兆有重要意义。 采用“RTL(Region-Time-Length)”算法和“区域网格点密集值”算法对河北地区中强震前的地震活动特征进行分析研究。 利用RTL算法对河北地区1970年以来的M_S5.0以上地震在时间和空间上进行回顾性检验, 以震例6年前地震目录为计算数据。 时间扫描结果显示, 4次地震震前地震活动平静, 1次地震震前地震活动增强。 空间扫描结果给出了震例震前三年以1年尺度滑动的扫描图像, 与时间结果对应相吻合。 区域网格点密集值算法所选资料与RTL算法相同, 对研究震例中的三次较大地震(M_L≥6.0)进行震前三年尺度滑动的空间扫描。 结果显示, 随着时间滑动, 截至发震前, 震中附近区域网格密集值逐渐减小, 趋于平静。 通过综合应用两种方法, 发现地震活动平静的低值点和地震活动增强的高值点对地震的发生有一定的指示意义。     

用多通道AD分级采集扩展地震数据采集器的动态范围

地震数据采集是地震信号数字化必不可少的环节,动态范围是其一个重要的性能指标.实际地震信号的动态范围在160dB以上,而目前普遍使用的24位地震数据采集器动态范围相对较小且在50 Hz采样率时最大只达到135dB,致使24位地震数据采集器在实际使用中对小信号分辨率不够,不能有效提取地震信息;在大地震时又容易使数据采集器出现饱和限幅失真的现象而失去地震监测记录功能.本文针对在地震监测和地震研究中需要具有高分辨率和高动态范围的地震数据采集器这个亟待解决的问题,提出一种采用多通道AD转换器并行分级采集的方法,讨论了通道间失配及其标定.对研制实验样机的测试表明,其动态范围在50Hz采样时可以达到157dB以上,线性度优于0.005%.     

DEMETER卫星磁场波形数据分析方法初探

为充分利用法国DEMETER地震电磁卫星中心提供的磁场波形数据对地震事件进行分析研究,详细介绍了峰度演化方法,并对峰度演化方法的有效性进行了检验.最后将峰度演化方法应用于汶川地震前后DEMETER卫星所记录到的实际数据.分析研究发现.所采用的方法能够较好的处理DEMETER卫星记录到的磁场波形数据:汶川地震发生之前较长...