基于EMD,EEMD与CEEMD的信号 时频分析技术对比研究

时频分析方法在各个领域中广泛应用起来,特别是在工程领域中对结构和构件的变形以及内部损伤检测应用较多。HHT作为一种新兴的非线性,非平稳时频分析技术在探测和勘探领域中具有广阔的前景。文中重点对EMD,EEMD和CEEMD算法进行分析,通过对合成信号进行傅里叶变换和希尔伯特-黄变换,得到信号的频谱图,希尔伯特黄谱,边际谱等数据。通过对比分析,总结了三种方法的优缺点。结果表明,EMD,EEMD和CEEMD方法是进行非线性非平稳信号分析的有效工具。      

利用独立成分分析检测2004年和2012年印度洋地震的重力变化

2004年12月苏门答腊发生M_W9.3地震,造成巨大的质量重新分布.利用GRACE卫星月重力场数据计算了研究区域地面1°×1°网格点上的重力变化时间序列,采用主成分分析和独立成分分析两种方法,提取了重力变化的空间与时间特征,结果显示震中两侧区域的重力变化呈两极分布,其中东侧重力下降,西侧重力增加.相较于传统的主成分分析方法,独立成分分析能更好地从原始信号中提取地震的信息,能分解出具有显著阶跃变化的独立成分.除了2004年的苏门答腊大地震外,独立成分分析还分解得到了2012年Andaman地震的特征,与该次地震的空间特征与时间序列基本一致.相较于适合定量分析的多项式拟合方法,独立成分分析更适合大范围区域的定性分析,建议将两种方法相结合,取长补短,从而为GRACE地震监测提供一种更为客观、有效的方法.     

辽宁省大伙房水库及入库河流水质空间特征与河库水质关系

入库河流与水库存在空间上的连续性,河流污染物输入是水库水质恶化的主要原因,对大伙房水库及其入库支流61个采样点的水质状况进行调查,并运用聚类分析和主成分分析对大伙房水库及入库支流的水质空间特性和主要污染物进行分析.聚类分析显示,按照水质相似性将大伙房水库及入库支流水质可分为上游区、下游区和库区3个典型空间区域.分别对3个区域进行主成分分析,结果显示:入库支流上游区和下游区水质主要影响因素为氨氮、总氮和化学需氧量,库区影响水质的主要因素为温度、p H值、浊度、溶解氧、电导率、氨氮和总氮.对上游、下游和库区水质均有显著影响的因子为氨氮和总氮,上游区、下游区和库区氨氮浓度均值分别为0.06、0.10和0.19 mg/L,总氮浓度均值分别为0.13、0.16和0.26 mg/L.入库河流下游区对水库水质影响较大,受社河和浑河污染物输入的影响,大伙房水库水质在空间上呈现社河入库区水质优于浑河入库区水质.并且库区氨氮和总氮浓度均与距岸边距离呈负相关,溶解氧和p H值均与距入库口距离呈负相关,表明入库河流污染物输入和环库区面源污染均对大伙房水库水质产生一定影响.     

波浪在局部可渗透水平海床上传播的解析解

本文建立了波浪在局部可渗透水平海床上传播的解析解,并研究了波浪在局部可渗透海床上的透射、反射问题。研究中将计算域划分为4个区域,中间区域为流域,海底可渗透,其下区域为多孔介质海床,左右两个区域也为流域,但海底不可渗透。应用线性波浪理论,建立了各流域包含非传播模态的速度势表达式,给出了海床内部的压强表达式,并利用交界面上匹配条件,求解了表达式中的待定系数。基于该解析模型,探讨了海床渗透系数、相对水深、渗透海床长度对波浪传播变形的影响。结果表明,波高沿程衰减,强度随渗透系数、渗透海床长度的增加以及相对水深的减小而变大;局部可渗透海床会引起波浪的反射和透射,随着海床长度的增加,反射系数振荡变化,并最终趋于常数,透射系数指数衰减,并最终趋于0。     

中国地震科学台阵两期观测资料近场记录揭示的南北地震带地壳剪切波分裂特征

利用中国地震科学台阵第一期(2011-01-2014-06)及部分中国地震科学台阵第二期(2013-02-2015-12)的流动地震台阵记录到的小震波形资料,运用剪切波分裂系统分析(SAM)方法,分析南北地震带的地壳各向异性,对剪切波分裂参数所反映的区域应力环境及构造特征,以及区域内主压应力方向与断裂分布的关系展开讨论.研究结果表明,南北地震带快剪切波偏振方向自北向南由NE向逐渐转变为NNW向,与南北地震带区域主压应力的方向变化具有一致性.区域内分布的大量NE及WNW或NW向断裂构造同样对快波偏振方向有比较大的影响,位于走滑断裂附近的台站,其快波方向与断裂走向大致平行,部分位于走滑断裂附近的台站其快波方向几乎垂直于断裂走向,而与构造应力场方向一致性较好.个别台站表现出复杂快波优势方向特征,反映出研究区内构造环境的复杂性.慢波时间延迟结果显示,南北地震带南段的平均时间延迟高于北段,反映了受印度板块和欧亚板块的碰撞挤压作用,南段地壳介质各向异性程度更大,构造变形更加剧烈.对比南北地震带上地幔各向异性特征,推测在川滇菱形块体内部可能存在复杂的壳幔耦合现象,地壳剪切波分裂除了反映区域应力特征,还可以揭示出区域构造信息.     

珠江流域东江干流浮游植物叶绿素a时空分布及与环境因子的关系

为了解珠江流域东江干流水体叶绿素a的时空分布及与环境因子的关系,于2012年6月(丰水期)和12月(枯水期)对东江干流进行采样调查分析.结果表明,东江水体叶绿素a含量具有明显的时空分布特征,其全年变化范围为0.84~14.93μg/L,整体均值为3.60±2.45μg/L,丰水期叶绿素a含量显著高于枯水期;而丰、枯水期叶绿素a含量空间分布特征相似,上游河段显著低于下游河段.相关性与主成分分析结果显示,水体中总氮浓度、总磷浓度、有机物含量、水温和水流流速等都是影响东江浮游植物生长的重要因素,其中以总磷的影响最为显著,表明磷可能是东江浮游植物生长的限制因子.     

西藏尼洋河水环境特征多元统计分析

自2008年11月到2009年10月按照月份监测西藏林芝地区尼洋河水环境特征.结果显示,根据Pearson相关性矩阵,可将尼洋河26项理化指标分为3大类,分别是低度相关性理化指标、中度相关性理化指标和高度相关性理化因子.析因分析显示,可将26项理化指标分为4大类,第1类为尼洋河水体常规的理化指标、第2类为尼洋河水体硬度相关指标、第3类为海拔及第4类为影响水生生物生长的水质理化指标.PCA分析发现,平水期、丰水期以及枯水期水环境特征明显不同,以上3期各自聚为一类,而尼洋河沿程方面,水环境特征则不存在差异.构建了尼洋河海拔、底层水温与相关理化因子的一元回归方程.建议加强对尼洋河水环境的监测工作,积极推进尼洋河水域生态环境的可持续发展进程.     

试用主分量分析方法提取澜沧江兰坪地区铜矿化蚀变遥感信息

通过图像影像特征分析,并经地面调查证实,澜沧江兰坪地区铜矿化蚀变与围岩存在反射波谱特性差异,即在TM5(近红外)波段(1.55μm-1.75μm)蚀变岩呈高反射率。以此为依据,进行了提取与铜矿化蚀变相关的TM遥感信息的计算机图像处理技术方法研究。实践证明,该区主分量分析处理图像效果最佳。图像上显示的色调异常,通过与红土涧矿区地质勘查资料对比和根据兰坪地区图像上典型地物样区色调理论分析,评价了遥感异常的地质意义。由于图像预处理(几何校正、亮度拉伸、多元统计,最佳波段组合选择等)是针对澜沧江兰坪全区的特征进行的,故处理方法在全区内均有一定适用性。本文结合公式2、图4、表4、封二彩片5等实际材料较详细地介绍了有关提取铜矿化蚀变遥感色调异常信息的方法技术。     

集合经验模态分解(EEMD)在地下水位数据处理中的应用初探

使用集合经验模态分解方法将水位观测数据分为高、中、低等3个频率分量。高频分量可以用来识别和研究包含同震响应在内的高频事件;中间频率分量包含固体潮的半日波、全日波信号;低频分量则反映观测数据的长期趋势性变化特征。在此基础上,将该方法应用于张道口-1井和新10井的水位观测分钟值数据,从处理后得到的高频分量中识别出31次7级以上地震的同震响应,定量地分析了其最大振幅随震中距和震级的变化特征。     

基于PCA-GSM-SVM的地震伤亡人数预测

针对影响地震伤亡人数的评价指标数量较多且各指标之间存在着复杂的非线性关系,运用机器学习理论,提出了基于支持向量机(Support Vector Machine)的地震伤亡人数预测模型;首先利用主成分分析法(Principle Component Analysis)对7个地震死亡人数影响指标进行数据降维,然后对提取出的主成分进行归一化处理,将归一化的主成分数据作为预测模型的输入向量,将地震伤亡人数作为预测模型的输出向量;以27个地震伤亡实例作为学习样本进行训练,运用网格搜索法(Grid Search Method)寻优获得最优支持向量机参数,最终建立基于PCA-GSM-SVM的地震死亡人数预测模型,并对5组样本进行死亡人数预测。结果表明:PCA-GSM-SVM模型的最小误差、最大误差和平均误差分别为5.12%、15.7%和9.16%,其平均误差相比于GSM-SVM模型和SVM模型分别降低6.51%和7.11%,因此PCA-GSM-SVM模型预测精度较高,可在工程实际中推广。