GPS高程数据时间序列分析

对GPS台站时间序列进行了研究,对我国IGS连续跟踪站高程分量的数据进行谱分析和小波分析,用最小二乘法将时间序列的白噪声与有色噪声分离,并利用AR模型建模。通过分析,获得拉萨、上海和武汉GPS连续跟踪站的有色噪声特征。     

基于物理小波的地震资料最佳分辨率解释方法

通过理论分析,指出:“基本小波与待分析的信号越接近,该信号在时间-尺度(或频率)域能量分布就越集中,即能量分布空间维数越低;反之,能量分布空间维数就越高,”然后分别深入地研究了信号和有色噪声的能量分布空间的性质。在这些工作的基础上,提出了基于最佳匹配地震子波(或有效信号)的物理小波,对地震资料进行最佳分辨率解释的方法。这种方法抑制了部分噪声和干扰波,同时增强了有效信息。模型及实际资料算例证明了其有效性。     

基于背景噪声研究青藏高原东缘三维横波速度结构

本文收集了四川、重庆、甘肃、青海、陕西地震台网的105个宽频带地震台站在2017年8月—2018年8月期间记录的连续波形数据,通过对台站记录的长时间背景噪声进行互相关计算,从而提取出瑞利面波经验格林函数,共获得5416条周期在5~40 s内的基阶瑞利面波频散曲线,用于反演青藏高原东缘地壳和上地幔顶部三维横波速度结构.研究结果表明青藏高原东缘地下速度结构呈现非常明显的横向不均匀性,地下浅层速度结构特征与研究区域的主要地质特征和地块单元非常吻合.青藏高原东缘下方的低速体在向东延伸过程中受到四川盆地刚性地壳的阻挡作用,一部分向南进入川滇地块,并在下方30 km处形成厚度约为15 km的大范围低速异常;另一部分向北延伸,并在塔藏断裂下方上涌和堆积,造成局部莫霍面下沉.此外,青藏高原东缘下方的低速体在东北方向跨越东昆仑断裂带进入柴达木地块,并到达西秦岭断裂带附近.其中,巴颜喀拉地块下方30 km处存在厚度约为15 km大范围的低速体,与青藏高原东缘隆起地形和地壳增厚有一定联系.且该低速体在柴达木地块下方变窄,与祁连地块地下30 km处厚度约为10 km的小范围低速体存在一定的连通性.但祁连地块低速体速度值略高于巴颜喀拉地块低速体速度值,这可能意味着祁连地块低速体相当于巴颜喀拉地块低速体的早期发育阶段.

     

密集台阵背景噪声成像揭示郯庐断裂带潍坊段地壳浅层速度结构及变形特征

郯庐断裂带是中国东部最重要的一条走滑断裂带,历史上发生过多次破坏性大地震,而潍坊段（沂沭断裂带北部）有历史记录的地震较少,未来发生大地震的可能性尚不清楚.因此,研究潍坊段地壳浅层精细结构,将对该地区的地震危险性评估提供重要的参考模型,同时也将有助于深入了解郯庐断裂带潍坊段的动力学过程.我们利用302个短周期流动台站组成的密集台阵在2017年8—10月期间记录的垂向分量连续背景噪声数据,通过预处理、计算噪声互相关函数、手动提取频散曲线并进行质量控制,共得到17614条0.6~6 s周期的Rayleigh波相速度频散曲线.然后基于面波直接成像法反演了该区域地下0~7.5 km的三维各向同性和方位各向异性横波速度模型.研究结果显示,断裂带东边界条带状低速异常从近地表延续至地下4 km深度,表现出明显的高低速异常过渡的构造边界特征.地壳浅部的速度结构与地表构造单元一致性较好,其中凹陷区和隆起区分别显示低速和高速异常.0~4 km深度的快波方向主要为NNE向和NE向,且集中分布在低速异常区,可能与断裂带的左旋走滑有关.4~7.5 km深度,研究区出现大范围的NEE向和近EW向快波方向,可能与白垩世地壳NWW-SEE向伸展变形和现今华北地区最大主压应力场（NEE-SWW向和近EW向）的共同作用有关.潍坊凹陷处0~4 km呈现特殊的环绕凹陷边界的"圆环状"快波方向,可能与新生代岩浆活动形成的熔岩沿凹陷边界溢流和断裂带受EW向挤压作用而发生右行平移有关.     

利用小波核最小噪声分离进行高光谱影像SVM分类

针对高光谱遥感影像线性特征提取方法在一定程度上会降低地物类别的可分性问题,在最小噪声分离变换基础上引入核方法,以小波核函数代替传统核函数,并将新型核最小噪声分离方法与支持向量机方法相结合,对高光谱影像数据进行分类。实验结果表明,基于小波核最小噪声分离变换的方法适合于高光谱遥感影像的非线性特征,将其应用于HYDICE系统与AVIRIS系统所获得的实验数据集,与对照算法相比,总体分类精度可提高3%~9%。     

利用K-SVD字典学习算法压制海洋大地电磁噪声

海洋大地电磁数据处理的结果会影响数据反演和解释的准确性.在浅水中, 由海浪引起的强电磁干扰和大地电磁场叠加在一起, 使得噪声所在频段内的视电阻率和相位曲线出现畸变.针对这种强干扰, 本文将K-SVD字典学习算法应用于海洋大地电磁信号处理中, 通过稀疏表示海浪感应磁噪声实现大地电磁磁场信号的重构, 并结合视电阻率信息进行相位校正.仿真数据和南黄海实测数据的处理结果表明, 该方法能够有效压制海浪感应磁噪声, 恢复后的视电阻率和相位曲线更加连续、光滑.

     

广西北流地震震源区短周期密集台阵背景噪声成像

作为构造上较为稳定的华南地块,其地震活动相对中国西部明显偏低,但也发生过多次中强地震.华南中强地震震源区深部结构对于深入研究华南板内地震成因具有重要科学意义.2019年发生在两广交界的北流5.2级地震是近年来华南最大的一次中强地震,该次地震的发生也为我们研究华南地震震源区深部结构提供了理想场所.本文基于120个短周期地震仪组成的密集台阵背景噪声资料,通过互相关提取了1~5 s高频面波频散信号,然后采用面波直接反演法,对北流地震震源区进行地下6 km深度范围内浅层地壳速度结构成像.结果显示：浅层地壳剪切波速度横向变化强烈,速度分布不均匀;低速异常主要分布于三条断裂带周围;研究区存在NNW-SSE向的高速异常,该高速异常与震中区高速异常相交在水平方向上呈"L "形环绕分布于石窝断裂南东侧;震中上方为上凸形态的高速异常,这些高速异常可能为中生代花岗岩基,结合研究区现今NW-SE向的构造应力场分析：石窝断裂南西盘向南东方向运动时受到" L"形高速体阻挡,可能导致应力积累,进而引发地震.此外,这种局部异常高速体可能是华南"马赛克"结构中微陆块在上地壳中的延伸,上地壳结构的不均匀性和大尺度构造相互作用,会在局部区域导致应力积累,从而引发中强地震,这也可能是华南板内地震发生的一种重要成因机制.     

短偏移瞬变电磁探测系统研究

短偏移距瞬变电磁法是近年来发展出的新方法,具有信号强、带宽大的特点,现有国际主流装备是面向传统大收发距模式设计开发的窄带系统,研发小收发距模式下的大电流宽带系统,对于推广应用新方法具有重要意义.为此,本文提出大电流快关断发射、低噪声宽频带接收设计方案,攻克超高压恒压钳位技术,自适应可变阻尼技术等核心技术.在同等条件下有效发射功率提升约2.5倍,关断时间压缩近4倍;系统时域噪声水平0.1 nT/s,工作带宽25 kHz.装备系统在增大发射电流和降低噪声的同时,拓展了系统带宽,实现了装备系统与新方法的强匹配.新装备的研发将为我国3000 m以浅矿产资源精细探测做出贡献.

     

基于地震和重力观测的深地超宽频带背景噪声初探

深部地下环境的"超静"特点对认识地球内部结构及演变规律具有重要意义.联合淮南深地实验室宽频带地震仪与弹簧重力仪观测资料,利用两种仪器的频率互补优势,初次探究了实验室地表与地下（-848 m）超宽频带（0.0001~50 Hz）的背景噪声水平.研究结果表明,除0.01~0.1 Hz频带内可能由于巷道内的空气流动导致地下噪声高于地表外,其余频带范围地下噪声均低于地表观测,且低频段（0.0001~0.01 Hz）差异较小而高频段（0.1~50 Hz）差异显著.此外,地下地震仪检测到更高信噪比的地球自由振荡简正振型,进一步验证了深部地下环境的"超静"特点.由于淮南深地实验室尚处于基础建设阶段,因此深部地下观测环境的"超静"特点有望随着观测条件的完善更加突显,实验结果可为深地实验室的后续建设和相关地学研究提供重要参考.     

海上浅地层剖面处理的关键去噪技术

在海上地球物理调查中,为了查明该海区的浅部地层结构和分布规律,浅地层剖面测量是一种不可缺少的重要的手段;然而,海上数据采集过程通常会受到各种因素干扰,导致获得的浅剖资料噪声严重。其主频虽然较高,但信噪比较低,以致于在原始剖面中无法有效地识别地层。以辽河三角洲资料为例,针对剖面上存在的各种噪声类型,提出一些用于浅地层剖面资料处理的关键技术,以提高原始资料信噪比及分辨率为目的,为海洋地质构造的解释提供良好的基础资料。