基于旋转微椭地球模型的内核平动振荡三重谱线理论模拟与实验探测

本文基于旋转微椭地球模型,采用简正模理论计算了地球内核平动振荡三重谱线的本征周期,理论上系统研究了地球内部介质(包括密度、地震波速等)分布异常对三重谱线本征周期的影响,计算了不同的内外核密度差和地核中的不同的P/S波速对应的内核平动振荡理论三重谱线周期;利用全球分布的9个超导台站,迭积每个台站长达54个月的高精度超导重力仪数据,在亚潮汐频段(0.162~0.285cph)检测内核平动振荡三重谱线.结果发现,三重谱线本征周期对内外核边界的密度跳跃非常敏感,随着密度差的增加,以类似于双曲线的特征减小;无论是采用地球质量不变的方法还是采用浮力频率为常数的方法,计算得到的三重谱线本征周期结果相差较小,且随着内外核密度差的增大,差距逐渐减小;内、外核P波波速分布异常对三重谱线周期的影响基本相当,内核S波波速分布异常比P波波速分布异常对三重谱线周期的影响小1个量级;探测到一组信噪比较高且满足谱峰分裂特征的三重谱线的信号(0.19281,0.21456和0.24151cph),有极大的可能是来自于内核平动振荡.基于探测结果可以推断实际的地球模型其内外核密度差应该介于PREM模型和1066A地球模型之间,更接近于1066A模型.     

连续重力观测异常模式的多分辨率识别算法

在小波多孔算法的基础上,提出了一种综合信号频率信息和幅值信息的连续重力观测数据多分辨率异常模式识别算法,利用小波分解得到高频区域的能量作为频率指标,与幅值相结合,对信号及其多孔小波分解结果进行多分辨率异常模式识别。利用模拟数据和实际超导重力观测数据对算法的有效性进行了验证,结果表明,该算法能够准确地在带有噪声的信号中识别模拟数据的异常模式,可应用于连续重力观测台网数据分析处理,对于提升台网观测数据质量以及地震预测等实际应用都具有重要意义。用此方法分析拉萨和武汉的3台超导重力仪2015-04-25尼泊尔地震前一天的秒采样数据后,得到一段27 min的在频率指标上有超过90%相似性的异常模式,这一结果的更深层次物理解释仍需要进一步研究。     

连续重力观测站测定的中国大陆潮汐因子空间分布特征

潮汐变化空间分布可用于地球不同位置受外力响应及地球形状、地表变形的相关研究.受观测技术、仪器数量和观测精度等制约,中国大陆重力潮汐观测直到21世纪初才得到较大改善和发展.利用2015-2017年中国大陆运行较好的51个重力站潮汐观测数据,采用国际标准潮汐处理方法和软件,分析计算了中国大陆主要潮波潮汐因子的空间分布,同时,结合1′×1′的全球地形模型(ETOPO1)和全球重力场模型(WGM2012)讨论了中国大陆东西和南北向2个潮汐剖面的构造物理特征.研究结果表明:①90％以上重力站M2波潮汐因子中误差优于0.001,这已和20世纪80～90年代的超导重力仪的观测精度相当;沿海台站的O1和K1波潮汐因子大于其他地区,经Nao99b和Nao99jb海潮模型检验认为是海潮负荷引起的.②沿狮泉河—玉树—松潘—黄梅—上海佘山的东西向M2波潮汐剖面显示,当海拔高程差异超过4500m、布格重力异常差异600×10-5m/s2时,重力站间M2波潮汐因子差异可达2％,且和高程呈正相关特征.③沿孟连—西昌—银川—乌加河的南北向M2波潮汐剖面站间潮汐因子差异为1.0％～1.5％.④重力站潮汐因子和高程的相关性分析表明,内陆站M2、O1波相关系数超过40％具有正相关特征.上述结果可为中国大陆地壳结构横向不均匀性和动力变形响应研究提供参考.     

基于EEMD分解的气压改正方法研究

利用超导重力仪观测数据精确测定低于1 mHz的地球自由振荡简正模式的分裂频率,是在不与任何弹性系数发生联系的情况下改善一维密度模型的有效方法.但在该频段台站局部气压变化对重力观测数据的影响成为主要干扰来源,且具有频率依赖特性,因此精细地开展气压改正成为利用超导重力数据检测低频自由振荡信号的必要手段.本文基于EEMD方法,提出了一种具有频率依赖特性的气压改正方法.该方法将重力观测和气压变化分解成处于不同频段的本征模态函数,并在相应频段上分别进行重力-气压变化的回归分析,计算得到具有频率依赖特性的气压导纳值,精细地消除气压变化对重力观测的影响,并以此对微弱低频地球自由振荡信号开展高分辨率分析.基于本文提出的气压改正方法,利用大地震后的超导重力数据检测了频率小于1.5 mHz的低频地球自由振荡及其频谱分裂现象.研究结果表明：利用该方法进行气压改正后检测得到的各简正模具有更高的信噪比,估计的本征频率误差水平明显降低,获得的基频球型振荡₀S₂和₀S₃以及一阶球型振荡₁S₂的分裂谱峰的估计精度更高,同时还检测到了部分环型振荡在重力观测中的耦合现象.对低频地球振荡的高分辨率检测结果验证了基于EEMD分解提出的气压改正方法的有效性,同时再次证明了超导重力仪观测数据在低频地球自由振荡检测中的优势.     

基于PSO优化ELM模型的震后直接经济损失评估

选取震级、震中烈度、震中烈度和抗震设防烈度之差、人均GDP、人口密度5个影响因子作为评估指标,筛选出1996—2014年间37个历史地震作为研究样本,构建PSO-ELM震后直接经济损失评估模型。实验表明：PSO-ELM模型预测的平均误差率为13.89%,其平均误差率相比于未优化的ELM和传统的BP网络模型分别降低了14.61%和36.79%;通过分析影响因子的敏感程度,得出人均GDP、人口密度和震中烈度影响最为明显,在震后直接经济损失评估中应该重点关注。综上,PSO-ELM模型具有精度高和泛化能力强等优点,可在实际案例中推广使用。     

基于重力差方法检测重力仪一次项格值系数变化

根据重复重力测量中重力差与重力仪一次项格值系数的关系,研究了基于重力差变化检测重力仪一次项格值系数变化的方法,并以滇西重力网1989-1996年观测资料为例,计算了 G793、G854两台仪器一次项格值系数的变化结果.实验结果表明,利用该方法计算得到的一次项格值系数变化值精度能满足地震重力测量规范要求,对于重力仪一次项...     

基于LabVIEW的仪器测试平台伺服控制系统设计

为满足仪器测试平台高精度的运动需求,提出一种基于LabVIEW的伺服电动缸控制系统设计方案,采用基于位置模式的闭环运动控制方法实现对伺服电动缸运动的精密控制;为提高系统的动态响应性能,对PID参数进行整定。结果表明,该控制系统具有结构简单、控制精度高的特点,为仪器测试平台的研制奠定了基础。     

襄樊台重力仪与地震仪对墨西哥MW8.2地震自由振荡的检测分析

借助襄樊地震台gPhone重力仪、BBVS-60地震仪对墨西哥M_W8.2地震后的波形数据提取自由振荡信号,采用Welch法来求取随机信号的功率谱密度,提取地球球型自由振荡振型的频率,分析不同探测技术之间的差别。     

基于多特征信息的城市核心地物要素提取方法研究：以深圳市为例

为了解决由于空间分辨率低导致城市核心地物要素提取精度低的问题,笔者构建了适用于城市核心地物要素提取的卷积神经网络模型(convolutional neural network, CNNs),同时利用基于遥感影像提取的颜色、纹理和形状等多特征信息辅助城市地物要素提取。颜色、纹理和形状等多特征信息与CNNs模型提取的深层信息相结合,融合浅层与深层特征信息,充分挖掘影像数据中的高级语义信息,能够有效地提高结果精度。实验结果表明,CNNs模型减少了模型参数量与复杂度,模型收敛速度快,具有较高的提取精度、泛化能力和鲁棒性,总体精度为97.49%,Kappa系数为0.957 5。该研究可以为城市发展与规划提供技术支持。     

超导重力观测噪声水平的极大似然估计

利用极大似然估计和3种互不相关的噪声（白噪声,闪烁噪声,游走噪声）模型及其组合,对SG-053超导重力仪产出的重力固体潮整时值残差时间序列进行分析,得出残差时间序列中明显存在彩色噪声(闪烁噪声、游走噪声)：白噪声1.40×10 ^-8 ms ^-2,闪烁噪声1.85× 10 ^-8 ms ^-2,游走噪声为2.40×10 ^-8 ms ^-2。该方法估计的白噪声水平与潮汐分析方法得出的结果一致。