空间数据立方体的多维数据组织及存储

定义空间数据立方体地理空间维、专题维和时间维分别包含的数据种类和内容;设计它们的维和维层次数据结构;表述地理空间维、专题维和时间维在概念层次和物理层次上构成空间数据立方体的方法;确定地理空间维、专题维和时间维数据的多维数组组织方法,以及多维数据的数据文件和虚拟内存存储策略;表达多维数组中记录间的关联运算和多维数组的压缩方法。     

MUSIC算法在矢量水听器阵中的应用研究

文中推导了阵元为矢量水听器时的MU S IC算法。对直线阵情况进行了计算机仿真,结果表明,矢量阵MU-S IC算法与声压阵相比具有更高的方位分辨力。     

Modeling wave propagation by using normalized input-output minimization (NIOM)

A new method for modeling wave propagation is described here, its application is discussed, and its results are compared with those obtained using the conventional correlation and unit impulse response methods. The method uses spectral analysis by minimizing the mean square values of the system input and output when subjected to a constraint, and is effective in detecting arrival times of incident and reflected waves and in revealing their relative amplitudes as well. The method is applied to simple models and to the strong motion records obtained at the TTRL (Koto-ku, Minamisuna) and Chiba vertical arrays during three earthquakes in Japan. The travel times evaluated by the NIOM method agree with the results obtained by the geophysical measurements of S-wave velocity at the sites. The method is also effective in showing the amplification property of shallow layers at the TTRL and Chiba sites.     

利用背景噪声估计华北地区场地放大效应

用噪声互相关函数聚束方法得到中国华北地区噪声源的极值方位和慢度,然后将噪声傅里叶谱在该方位和慢度点进行聚束,并计算得到噪声的频率波数功率谱。将该功率谱作为输入,单台站噪声的自功率谱作为响应,二者的比值可用于计算华北地区相对场地放大因子。计算结果显示:平原地区放大效应明显大于山地地区,而平原地区的场地放大效应与渤海湾盆地沉积层厚度有直接关联。本研究可为计算场地放大效应提供一种可行的途径。     

基于PPSD方法的广东阳江小孔径井下型地震监测台阵环境地噪声计算与分析

选取2014—2018年广东阳江小孔径井下型地震监测台阵记录的连续波形三分量seed观测数据,使用概率功率谱密度(Probabilistic Power Spectral Densities,以下简称PPSD)方法,对该地震监测台阵所属10个子台进行环境地噪声计算,统计数据月连续率和年连续率;通过PPSD计算获得每小时、每天、每月、每年、5年的环境地噪声结果;汇总结果并分析环境地噪声稳定性和异常性。结果显示:①各子台这5年的环境地噪声水平稳定,说明其井下台基变化和仪器运行稳定,井下观测手段能够避免地面生产生活等人为干扰,解决了因城镇长期建设发展破坏地震监测环境的难题;②存在靠近海边的子台易受台风严重干扰、无线网桥通信方式的子台数据连续率较差、仪器垂直分量相对容易出现运行异常、井下设备故障维修周期较长等问题。     

Preliminary analysis of the shear-wave splitting observations from the Qiaojia seismic array*

A total of 351 shear-wave splitting results at 25 stations were obtained from the seismic data recorded in period of January, 2013 to December, 2016, by a broadband seismic array deployed in the northern segment of Xiaojiang Fault Zone (n-XJFZ). Meanwhile, the stress field of the n-XJFZ was determined by inverting 140 focal mechanism solutions of the small earthquakes within the study area which were recorded in the same period. This determination confirmed a compressive stress in NW-SE orientation and an extensional stress in the NE-SW orientation, with little difference from those released by previous studies. The shear-wave splitting results show a spatial complexity in polarization orientation, different from one site to another. However, the polarization orientations integrated for the subareas suggest that the fault trends seemingly played important roles. All the subareas bear two dominant orientations, N10°E and N90°E, both of which are different from the azimuths of the principal compressive stress, due to the fault distribution. The time delay averaged over the entire region is 4.56 ms/km, close to that of the upper boundary of the generally accepted interval worldwide but larger than those in most of the investigated regions in the Chinese mainland, which probably implies an alignment of more micro-cracks in the n-XJFZ. Interestingly, the 2014 M_S6.5 Ludian earthquake was found to have caused a variation in the time delays of the slow shear waves within the study area though its epicenter was outside. This earthquake resulted in an evident drop of the time delays remaining for 4 months, however, lifted a bit the time-delay level with respect to that prior to the earthquake.     

利用非线性台阵叠加方法快速追踪2015年4月25日尼泊尔MW7.9地震破裂能量中心运动轨迹

本文应用一种非线性台阵叠加方法,通过对地震记录瞬时相位信号的延迟叠加来估计信号间的一致性程度,用于在震后快速追踪大地震破裂能量中心相对于震中运动轨迹.基于此方法,文中利用欧洲地震台网不同频率段的数据对2015年4月25日尼泊尔M_W7.9地震的破裂轨迹进行了追踪,并对成像结果的不确定程度进行了估计,且通过理论地震图计算,验证了该结果的可靠性.研究结果表明,该事件为东南向发展的单侧破裂,破裂尺度至少达到120 km.整个破裂过程主要分为三个阶段,第一阶段破裂在震中附近释放小部分能量;第二阶段破裂向东南方向发展,表现出明显的沿断层倾向辐射频率变化的现象,相对更高频的能量辐射在更深处发生;第三阶段破裂继续向东南方向发展,不同频段得到的能量中心运动轨迹趋于一致,这可能提示了滑移范围的逐渐变窄.同时,推断在主喜马拉雅逆冲断裂的更深部（断层深度大于等于20 km处）也存在破裂的可能.     

两次强震发生前后主动源观测走时数据的变化

利用祁连山主动源连续激发台站记录资料,通过不同时间段的多次激发数据叠加处理,可以获取各个地震台的Pg和Sg震相走时变化数据.对震相走时变化数据分析发现,在2015年11月23日祁连5.3级和2016年1月21日门源6.4级地震发生前后震源区附近台站存在明显的震相走时变化,推测导致这种异常变化的原因是震源区的速度发生了改变.这一观测结果说明主动源方法可能成为地震预测的一种新途径.     

青藏高原东北缘上地幔多尺度层析成像

利用布设在青藏高原东北缘地区的甘肃宽频带地震台阵记录到的远震P波走时数据,采用小波域参数化和基于L1范数的稀疏约束反演算法的多尺度层析成像方法,得到了该地区400km深度范围内上地幔的P波速度结构.本文采用的多尺度层析成像方法可以自适应数据非均匀采样的情况,有效降低谱泄漏效应和反问题的多解性,明显提高解的分辨率和可靠性.层析成像结果表明青藏高原东北缘上地幔整体上显示为低速特征,扬子地块上地幔则显示为高速特征,两者之间上地幔存在清晰的块体边界带,该边界带位于东经104°—105°之间并且随深度的增加逐渐东移.该特征暗示了青藏高原上地幔物质向东扩张的机制,但在西秦岭上地幔顶部不存在物质运移的通道.青藏高原东北缘内部也具有明显的分区特征,松潘—甘孜地块上地幔P波速度整体呈低速特征,而柴达木地块的上地幔顶部具有相对高速特征,而在上地幔200km以下这两个地块间的差别逐渐减小.1654年天水地震和1879年武都地震都发生在扬子地块与青藏高原的碰撞交汇区,其震中下方上地幔显示为高低速转换结构.     

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.