本文關(guān)鍵詞：基于小波變換的地震波傳播模型研究

  更多相關(guān)文章： 地震動 小波變換 小波基 尺度參數(shù) 波的傳播方向 波的成分 瑞利波 常時微動

【摘要】：實際地震動反映了震源機理、地震波傳播路徑以及場地條件等等信息,然而由于實際地震動的復(fù)雜性,上述信息不能直接由觀測記錄獲得。因此,對地震波的傳播建立合適的簡化模型非常重要。目前,應(yīng)用比較廣泛的地震波傳播模型有脈沖應(yīng)答、相關(guān)函數(shù)、NIOM模型。相對而言,NIOM運算速度快,精度高,因而在推定波的傳播方向、場地的放大效應(yīng)、以及判斷波的成分等方面都得到了許多應(yīng)用。但是在高頻分量及噪聲的影響下,NIOM模型有時并不能很好地反映輸入輸出之間的關(guān)系,并且在判斷波的傳播方向時不夠精確,而在經(jīng)過傅里葉濾波后的NIOM模型雖然有相對較好的效果,但有時容易出現(xiàn)失真現(xiàn)象。本文在濾波方式的改進上,引入小波變換的濾波方式,建立典型地震波與常時微動小波改進NIOM模型,從判斷波的成分和波的傳播方向方面比較小波改進NIOM模型與原始NIOM模型。本文得出了如下結(jié)論：(1)在地震信號的濾波方面,除了采用傅里葉濾波方式,還以閾值法、模極大值法和系數(shù)相關(guān)法三種小波濾波方式對添加不同強度高斯白噪聲的簡單信號進行處理,來比較小波濾波的優(yōu)越性,即在保留信號細(xì)節(jié)的同時,濾除信號的噪聲和高頻分量。在小波基和分解尺度的選擇方面,以典型地震為例,通過分解與重構(gòu)產(chǎn)生的誤差來衡量小波基的適用性,而通過不同尺度下的去噪效果來決定尺度參數(shù)。(2)對于典型地震波,以垂直分量為輸入,偏離真北方向0-180度水平分量為輸出建立輸入輸出模型。在判斷波的成分方面,小波改進NIOM模型能夠清楚地顯示輸入和輸出之間90。的相位差,這說明了瑞利波的存在,而原始的NIOM模型在大部分站點都能夠看出這一結(jié)論,但個別站點,高頻分量影響嚴(yán)重,出現(xiàn)了持續(xù)波動的輸出模型,傅里葉濾波NIOM模型雖然沒有出現(xiàn)這種波動,但部分站點輸出模型的波峰波谷之間出現(xiàn)了較為明顯地轉(zhuǎn)折,這些都會影響模型對于波的成分的判斷。在判斷波的傳播方向方面,以輸出模型波峰波谷差值表征輸入與輸出之間的相關(guān)性,輸出模型波峰波谷差值隨角度的變化是平滑的曲線,與模型的線性系統(tǒng)屬性相吻合,以模型得出的傳播角度與理論傳播角度的偏差來衡量模型在判斷波的傳播方向的優(yōu)劣。通過數(shù)據(jù)對比分析證明,原始NIOM模型偏差最大,傅里葉濾波NIOM模型其次,而小波改進NIOM模型相對較好。(3)對于常時微動,除了以垂直分量為輸入,偏離真北方向0-180度水平分量為輸出建立輸入輸出模型以外,也以地表分量作為輸入,地下某一深度同方向分量作為輸出建立輸入輸出模型。在判斷波的成分方面,同樣能夠看出瑞利波的成分,原始的NIOM模型和傅里葉濾波NIOM模型都在部分站點出現(xiàn)了輸出模型接近直線,無法看出明顯的波峰和波谷,而小波改進NIOM模型依然顯示出清晰的波峰波谷,在驗證瑞利波土質(zhì)點運動軌跡為逆時針橢圓形時,小波改進NIOM模型也更加明顯。在判斷波的傳播方向上,結(jié)論與典型地震波的結(jié)論是相似的。
【關(guān)鍵詞】：地震動 小波變換 小波基 尺度參數(shù) 波的傳播方向 波的成分 瑞利波 常時微動
【學(xué)位授予單位】：南京理工大學(xué)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2016
【分類號】：P315.9
【目錄】：

• 摘要3-5
• Abstract5-9
• 1 緒論9-20
• 1.1 課題研究的背景與意義9-10
• 1.2 地震動研究的發(fā)展和現(xiàn)狀10-15
• 1.2.1 地震動傳播模型10-11
• 1.2.2 多重線性系統(tǒng)歸一化輸入輸出最小方法(NIOM)11-15
• 1.3 小波基礎(chǔ)理論15-19
• 1.3.1 小波變換15-16
• 1.3.2 多分辨分析16-17
• 1.3.3 Mallat算法17-19
• 1.4 本文研究的主要內(nèi)容19-20
• 2 基于小波變換的地震信號濾波20-34
• 2.1 傅里葉變換信號濾波20-21
• 2.2 小波變換信號濾波21-26
• 2.2.1 閾值法21-22
• 2.2.2 模極大值法22-23
• 2.2.3 系數(shù)相關(guān)法23-25
• 2.2.4 Matlab仿真實驗25-26
• 2.3 小波基的選擇26-31
• 2.4 尺度參數(shù)的確定31-32
• 2.5 本章總結(jié)32-34
• 3 典型地震記錄輸入輸出分析34-57
• 3.1 觀測點介紹34-35
• 3.2 輸入輸出模型的建立35-50
• 3.2.1 原始NIOM模型36-42
• 3.2.2 閾值改進NIOM模型42-44
• 3.2.3 模極大值改進NIOM模型44-47
• 3.2.4 相關(guān)系數(shù)改進NIOM模型47-50
• 3.3 模型對比分析50-52
• 3.3.1 波的成分50-51
• 3.3.2 波的傳播方向51-52
• 3.4 模型應(yīng)用52-56
• 3.5 本章總結(jié)56-57
• 4 常時微動記錄輸入輸出分析57-83
• 4.1 常時微動57
• 4.2 觀測點介紹57-59
• 4.3 輸入輸出模型的建立59-75
• 4.3.1 原始NIOM模型59-67
• 4.3.2 閾值法改進NIOM模型67-69
• 4.3.3 模極大值改進NIOM模型69-72
• 4.3.4 系數(shù)相關(guān)改進NIOM模型72-75
• 4.4 模型對比分析75-82
• 4.4.1 波的成分75-81
• 4.4.2 波的傳播方向81-82
• 4.5 本章總結(jié)82-83
• 5 結(jié)論與展望83-85
• 5.1 結(jié)論83-84
• 5.2 后續(xù)工作的展望84-85
• 致謝85-86
• 參考文獻(xiàn)86-89

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