基于小波与分形理论的地震异常检测

为了提高地震异常检测精度,探讨了小波与分形结合的地震异常检测方法.首先采取功率谱密度对地震波的分形性质进行分析,得出其具有且仅在几个高频段具有自仿射分形性质,这为分形的合理应用提供了依据并揭示了现有单一综合分形维方法的不足;继而提出了频率、时间有序的无次采样小波包变换(FOTO-NWPT),该算法为地震波分形分析创造了优良平台.基于前两者,提出了小波与分形优势结合的地震异常检测方法：由FOTO-NWPT将地震波分解在若干尺度上,依据尺度关联维分析构建地震剖面分形参数空间,参数奇异标志了地震异常.工程实验证明,该方法比现有方法的科学性和实用性更强,为实现度量参数化精细地震勘探提供了一条新的思路.     

利用小波分析研究近地空间高能电子的周期变化特征

利用小波变换对GOES (Geostationary Operational Environmental Satellites)系列卫星(GOES 10/11) 1999年3月至2010年12月和风云2号系列卫星(FY 2C/2D) 2004年10月至2012年5月记录的2 MeV高能电子通量变化情况进行了相关研究,发现GOES卫星观测到的高能电子通量存在明显的13.9 d、 27.7 d、 187.0 d和342.9 d周期, FY卫星观测到的高能电子通量存在明显的13.9 d、27.7 d、222.3 d和374.0 d周期,在某些年份GOES和FY卫星均存在9 d的周期,与地磁Dst (赤道环电流指数)、 AE (极光电射流指数)指数周期高度相似.将高能电子通量和Dst、AE指数进行交叉小波分析,并利用该算法的多分辨率特点以及时域、频域局部化分析方法,将数据按不同频率进行分解,从低频系数重构图像和交叉小波谱图可以清楚看出高能电子通量和地磁指数的关系.基于FY和GOES卫星高能电子通量良好的相关性,对多卫星高能电子通量变化短周期相同、中长周期不同进一步研究,对比发现不同地磁扰动引起的GOES和FY卫星高能电子通量变化存在各向异性,小磁暴也可以对高能电子通量造成和强磁暴一样的效果,并且某些时候存在地方时一致的24 h周期.这一结果表明对地磁宁静期高能电子研究至关重要,同时对理解太阳活动,预报高能电子能谱和预警深层充电事件以及验证预测磁暴、亚暴等事件具有重要意义.     

1950s以来洞庭湖调蓄特征及变化

针对洞庭湖区淤积、围垦和江湖关系变化对湖泊调蓄功能的影响,根据洞庭湖调蓄属于典型复合洪水波的实际情况,提出利用离散小波分解和计算入、出湖径流过程方差的方法揭示1950s以来洞庭湖调蓄特征及其实际调蓄作用的多年变化.结果发现:洞庭湖削减的洪峰主要是32 d以下的中短尺度洪水波,其全年整体削峰系数在0.13~0.56之间;从入、出湖径流方差多年变化体现的调蓄效果看,洞庭湖区近几十年淤积围垦虽然极大地改变了湖区面积和容积,但并未使湖泊调蓄作用发生大的变化.结合洞庭湖削峰系数与城陵矶-螺山段水位落差的对应关系,认为在整个江湖系统关系中洞庭湖的调蓄能力是被动的,其变化主要取决于城陵矶以下河段过水能力对洞庭湖泄流的制约.从整个江湖关系下的洞庭湖调蓄变化特征看,1990s以来湖区"小水大灾"的原因之一是入湖径流过程的短尺度方差和削峰系数较大,本质上是由荆江裁弯和三峡运行导致的江湖关系变化引起的长江螺山段出流使出湖径流方差减小造成的.     

一种基于小波变换的遥感影像道路自动提取方法

遥感影像上道路的自动提取是摄影测量与遥感、计算机视觉等领域的重要课题。本文通过对图像小波系数的分析,完成道路节点的提取。随后利用基于小波变换的边缘提取算子,对道路进行边缘提取。边缘提取出来之后,以道路节点为种子点,对道路进行Snake跟踪。为保证提取效果,对图像进行了预处理。实验表明,利用本文提出的理论与方法能为道路网的自动提取与识别提供一个可靠的依据,同时也对其他地物(如建筑物)的自动提取提供一个有价值的参考。     

The Adaptive Wavelet Collocation Method and Its Application in Front Simulation

The adaptive wavelet collocation method(AWCM)is a variable grid technology for solving partial differential equations(PDEs)with high singularities.Based on interpolating wavelets,the AWCM adapts the grid so that a higher resolution is automatically attributed to domain regions with high singularities. Accuracy problems with the AWCM have been reported in the literature,and in this paper problems of effciency with the AWCM are discussed in detail through a simple one-dimensional(1D)nonlinear advection equation whose analytic solution is easily obtained.A simple and effcient implementation of the AWCM is investigated.Through studying the maximum errors at the moment of frontogenesis of the 1D nonlinear advection equation with different initial values and a comparison with the finite difference method(FDM) on a uniform grid,the AWCM shows good potential for modeling the front effciently.The AWCM is also applied to a two-dimensional(2D)unbalanced frontogenesis model in its first attempt at numerical simulation of a meteorological front.Some important characteristics about the model are revealed by the new scheme.     

基于核函数主分量的维纳滤波方法研究

针对强随机噪声地震资料背景下经典维纳滤波方法在信号的保幅及高维数据空间求解过程中产生病态矩阵的问题,提出利用核函数主分量维纳滤波压制强地震勘探随机噪声.首先利用线性核函数将地震信号映射到特征空间,再通过主分量分析方法提取地震数据主分量进行数据降维,并得到核主分量维纳滤波因子,从而进行核主分量维纳滤波（K-WPC）.正演仿真及对实际地震资料处理表明,该方法对随机噪声有较好的压制作用,保幅效果也令人满意.     

Drifting runoff periodicity during the 20th century due to changing surface water volume

Fourier and wavelet analyses were used to reveal the dominant trends and coherence of a more than one‐century‐long time series of precipitation and discharge in several watersheds in Sweden, two of which were subjected to hydropower and intensive agriculture. During the 20th century, there was a gradual, significant drift of the dominant discharge periodicity in agricultural watersheds. This study shows that the steepness of the Fourier spectrum of runoff from the May to October period each year increased gradually during the century, which suggests a more predictable intra‐annual runoff pattern (more apart from white‐noise). In the agricultural watershed, the coherence spectrum of precipitation and runoff is generally high with a consistent white‐noise relationship for precipitation during the 20th century, indicating that precipitation is not controlling the drift of the discharge spectrum. In the hydropower regulated watershed, there was a sudden decrease of the discharge spectrum slope when regulation commenced in the 1920s. This study develops a new theory in which the runoff spectrum is related to the hydraulic and hydro‐morphological characteristics of the watershed. Using this theory, we explain the changes in runoff spectra in the two watersheds by the anthropogenic change in surface water volume and, hence, changes in kinematic wave celerity and water transit times. The reduced water volume in the agricultural watershed would also contribute to decreasing evaporation, which could explain a slightly increasing mean discharge during the 20th century despite the fact that precipitation was statistically constant in the area. Copyright © 2010 John Wiley & Sons, Ltd.     

小波分析在GPS位移时间序列特征中的应用

使用福建GPS台网2004年3月—2008年10月的连续观测资料,对各基准地震站原始数据进行处理,得到位移时间序列,进行初步分析。在此基础上,采用小波分析方法提取时间序列的时频特征,从而得到非线性变化信息,为GPS在大地震前获取前兆资料提供探索方向,进而通过对位移时间序列异常变化与区域地壳运动关系的研究,探讨两者间的内在联系。     

利用小波包变换时频谱识别宁夏及邻区的地震和爆破

采用dmey小波基函数分别对地震和爆破事件的垂直向记录信号进行小波包变换,计算各事件信号的归一化时频谱值以及P波和S波时频谱值达到最大时的频率fmp和fms,比较地震信号和爆破信号P波段(0～6.25Hz)和S波段(0～6.25Hz)在各相同分解频带内的瞬时谱最大值差异,寻找合适的单项定量识别指标,并综合各单项识别指标形成综合识别判据。运用综合识别判据对银川台记录到的宁夏及邻区14个地震事件和19个爆破事件进行判别,结果表明,各单项定量识别指标的识别率均在80%以上,综合判别结果均与事件的真实类型一致。     

小波分析在永安地震台前兆观测资料处理中的应用

利用小波分析方法对永安台前兆观测资料进行处理,结果表明该方法能够有效地将数据波动、脉冲干扰和地震同震波从原数据中分离出去,并且能够得到清晰的前兆数据原始变化趋势,可以使今后各种长短期震前异常的识别变得更加容易。