四川盐源盆地短周期密集台阵背景噪声分布特征分析

短周期密集台阵的高频背景噪声互相关函数(NCF)是探查地球浅层精细结构的重要数据.然而高频背景噪声成分复杂且容易分布不均,分析其对NCF信号提取的影响,有助于获取可靠成像结果.本文基于布设于川滇地区盐源盆地的209个短周期台站组成的盐源台阵,利用密集台阵的噪声水平评估以及基于NCF的相干噪声分析两种方法,分析了其记录到的噪声波场特征及其对NCF的影响.结果表明,盐源台阵的整体噪声水平呈现北低南高的不均匀分布,高频噪声水平的强弱受控于当地的人类活动,亦受到浅部松散沉积层的影响.台阵垂直分量NCF中主要信号为基阶Rayleigh波,且产生该信号的相干噪声源的优势方位在不同频带具有较大区别:0.3～0.5Hz的噪声源强度较强且随时间变化较为稳定,主要能量来自台阵的南侧;0.5～1Hz的相干噪声源强度较低,有两个优势方向,其中较强的一个来自于台阵南侧,可能与0.3～0.5 Hz的噪声同源,较弱的一个来自于台阵北偏东方向;1～1.5Hz的背景噪声有四个较弱的优势方向,在台阵的不同区域有不同的优势方向,可能受到不同的局部噪声源的控制.垂向NCF中Rayleigh波的信噪比主要受控于波场的复杂程度,台阵南部受人文活动及沉积层影响,噪声水平较高,且由于盆山边缘复杂的反射、散射作用,其NCF波形复杂,信噪比偏低.受高频噪声源分布不均与及复杂地质结构的共同影响,盐源台阵的高频NCF中的信号复杂,后续对面波频散特征的提取应充分考虑噪声源对NCF的影响以获取可靠结果.     

天祝台阵地电场季节变化及其两种影响因素分析

地电场是联系空间Sq电流体系、 地球表面电流和内部电流活动的地球物理量, 它包含了空间电流系变化产生的大地电(流)场和区域环境变化等引起的自然电场。 通过研究青藏高原东北缘的天祝台阵5个固定地电场台站连续10年观测数据, 得出该区域地电场变化具有明显的366±(<1) d周期。 且大地电流矢量方向有明显的季节变化, 每半年改变一次方向, 方向变化时间一般为每年4月和9~10月; 大地电流矢量的强度变化也具有周期性。 通过建立简单模型进行定量化分析, 认为地电场季节变化主要受到Sq年变和区域气候环境的耦合作用, 主要依据为地电场长趋势变化与电离层Sq电流年变化趋势吻合。 基于区域性气候、 冻融深度等季节性变化模型开展计算, 认为气温导致了地下浅层介质电性结构、 电极附近电位方向的变化, 影响了地电场的长趋势变化。 本文结果有助于认识超低频地电场年变周期特点及其原因, 并探索其应用前景。     

基于喜马拉雅台阵的内蒙古地震监测能力薄弱区拾震能力分析

基于中国地震科学台阵资料及内蒙古、甘肃地震台网资料,采用结合台阵策略的震相拾取深度学习方法APP,开展内蒙古地震监测能力薄弱区——阿拉善右旗拾震能力研究。研究结果显示,APP方法检测到了人工目录中97.8%的地震,地震拾取总数为人工目录地震数的22倍。经tomoDD方法定位后,地震深度分布较符合内蒙古西部的地质构造特征。对震源深度与断裂位置间相关性的初步分析显示,深度随纬度变化中有5条深度“集中条带”与研究区7条断裂的位置相对应,深度随经度变化中有4条深度“集中条带”与研究区7条断裂的位置相对应。分析认为,APP拾取方法在实际地震资料应用中展示出较强的泛化能力,可为增强固定地震台网对于监测能力薄弱地区微震的识别能力,以及优化地震台网布局、提高监测能力薄弱地区的地震监测水平等提供参考。     

哈萨克斯坦地震台阵

在哈萨克斯坦的5个现代化数字地震台阵中,4个小孔径同心圆结构的IMS简约型台阵建设、维护方便,全方位监测能力强,1个十字型结构中等孔径台阵,因对特定方位敏感,对更远距离已知核试验点监测能力更强。台阵观测场地均处于完整稳定的构造块体,内部岩石迁移性良好,噪声水平低,保证了对远处微弱地震信号的监测及各子台信号的相似性。地震检波器良好的性能,保证了台阵的地震信号记录质量和数据研究基础。采用卫星传输方式,有效保证了数据的实时性。哈萨克斯坦的地震台阵,其选址、布局、仪器、数据传输等台阵建设,为中国地震台阵发展建设提供了经验借鉴。     

Sensitivity analysis on measurement noise in the identification of soil properties from vertical array observation data

This study clarified the effects of measurement noise on identification of soil properties from vertical array observation of seismic waves. In order to evaluate the sensitivity of the unknown parameter with respect to error caused by noise, the amplitude of a transfer function was used to formulate the evaluation function in the frequency domain. Also the logarithmic amplitude was used to formulate the evaluation function and compare the sensitivity between the two types of amplitude expressions. A numerical experiment, based on a simple-structured ground model, showed that these evaluation functions produced satisfactory results which were in good agreement with identified results obtained by the measurement data contaminated by artificially generated errors. The present theory, when applied to actual earthquake records, proved useful in evaluating the influence of the non-linearity of soil characteristics. © 1997 by John Wiley & Sons, Ltd.     

基于测量数据的机载三维SAR横滚角运动误差补偿

机载三维SAR通过天线阵列、合成孔径和宽带信号实现三维成像,但平台的平动误差和姿态角误差会影响成像质量。不同阵元间的平动误差一致,可通过单天线SAR运动补偿方法去除,但姿态角误差改变阵元间相对位置关系,影响复杂,其中,横滚角误差影响最大,目前尚没有基于测量数据的补偿方法。本文建立了阵列天线SAR三维成像模型,分析了横滚角误差影响及横滚角误差与跨航向波数之间的关系,提出了波数域子孔径补偿方法,仿真结果证明该方法可有效补偿横滚角运动误差影响。     

基于OpenMP多核并行算法的垂线偏差快速计算

针对利用超高阶地球重力场模型计算大范围、高分辨率区域垂线偏差效率低的问题,提出基于OpenMP多核并行技术的数组升维和分区计算方法。实验表明,该方法计算垂线偏差的加速比最高达到5.6倍,显著提高了超高阶垂线偏差的计算效率,也为解决重力场数据处理过程中类似的快速计算问题提供了思路。     

机载三线阵影像空中三角测量的关键问题

对机载三线阵影像空中三角测量中涉及的平差数学模型、GPS/IMU的系统误差补偿、对地面控制点的需求以及构架航线的影响四个关键技术问题进行了理论分析与实验验证。ADS40数据的实验结果表明,GPS/IMU的定位误差是系统性的,并主要表现在坐标基准的不同。通过设计适当的数学模型改正GPS/IMU的系统误差,利用低阶多项式或定向片平差,在极少量地面控制点支持下即可达到1个像素左右的定位精度。构架航线对平差结果的改善作用有限,实际作业中不建议采用。     

Development of an inverse analysis framework for extracting dynamic soil behavior and pore pressure response from downhole array measurements

Observations from earthquakes over the past several decades have highlighted the importance of local site conditions on propagated ground motions. Downhole arrays are deployed to measure motions at the ground surface and within the soil profile, and also to record the pore pressure response within the soft soil profiles during excitation. The degradation of soil stiffness as excess pore pressures are generated during earthquake events has also been observed. An inverse analysis framework is developed and demonstrated to directly extract soil material behavior including pore water pressure (PWP) generation from downhole array measurements that can then be readily used in 1D nonlinear site response analysis. The self‐learning simulations (SelfSim) inverse analysis framework, previously developed for total stress site response analysis, is extended to extract PWP generation behavior of the soil in addition to cyclic response during ground shaking. A Neural Network based constitutive model is introduced to represent PWP generation during cyclic loading. A new analysis scheme is introduced that can use data from co‐located piezometer and accelerometer sensors. The successful performance of the proposed framework is demonstrated using four synthetic vertical array recordings. Copyright © 2013 John Wiley & Sons, Ltd.     

不同台阵形式对微动探测结果的影响

在江汉盆地的同一场地分别采用三重圆形、T形及L形3种不同台阵形式进行微动探测观测对比实验,结果表明,3种台阵形式提取到的频散曲线基本一致,但频散图谱能量集中度具有明显的差异。三重圆形台阵频散图谱能量集中度最高,L形、T形台阵在2.0～4.6 Hz频段范围内集中度较高,而在1.2～2.0 Hz频段范围内较分散;相比T形和L形台阵,三重圆形台阵更易于探测到地层分界面附近的波速突变特征,即三重圆形台阵比其他两种台阵形式准确性及可靠性更高。