本文關(guān)鍵詞：地磁臺站觀測異常識別與數(shù)據(jù)重構(gòu)技術(shù)研究，由筆耕文化傳播整理發(fā)布。

【摘要】：地磁學(xué)是一門以觀測為基礎(chǔ)的學(xué)科。完整的高精度地磁數(shù)據(jù)不僅服務(wù)于地磁學(xué)本身更是地震研究、地質(zhì)構(gòu)造研究、地球深部研究和礦產(chǎn)勘探等研究領(lǐng)域的基礎(chǔ)。自2008年我國數(shù)字化地磁觀測臺網(wǎng)建成以來,雖然大批量高精度的數(shù)據(jù)得以積累,但同時觀測臺網(wǎng)中大部分地磁臺站正受到外界人工電磁干擾源的干擾。由于干擾形態(tài)復(fù)雜,干擾時間不規(guī)律和干擾與正常磁擾疊加給數(shù)據(jù)處理造成了困難,截止目前未形成統(tǒng)一的觀測異常辨識和處理方法,導(dǎo)致產(chǎn)出的地磁觀測數(shù)據(jù)質(zhì)量下降,應(yīng)用效能降低。本文系統(tǒng)分析了各種典型觀測異常時間特征,在對變化磁場時間域和頻率域特征分析的基礎(chǔ)上,提出了基于時頻的觀測異常識別方法,將觀測異常區(qū)別于正常磁擾進(jìn)行識別,并針對受干擾觀測數(shù)據(jù)和數(shù)據(jù)記錄中造成的缺失數(shù)據(jù)進(jìn)行數(shù)據(jù)重構(gòu),保障數(shù)據(jù)的完整性及可用性。論文的主要研究內(nèi)容包括：1.秒采樣數(shù)據(jù)(以下簡稱秒數(shù)據(jù))頻譜分析。秒數(shù)據(jù)因其采樣最高,覆蓋頻段最寬,是本文研究所用數(shù)據(jù)。將短時快速傅里葉變換方法應(yīng)用于地磁秒采樣數(shù)據(jù),系統(tǒng)分析了秒數(shù)據(jù)頻譜的時空分布特征。2.變化磁場時、空及頻率分布特征研究。系統(tǒng)分析了變化磁場在時間、空間和頻率域內(nèi)固有的變化特征。變化磁場每日隨時間呈現(xiàn)出規(guī)律的日變形態(tài),不同地方時磁場活動程度不同,在同時還存在顯著的27天重現(xiàn)性和季節(jié)變化�？臻g上隨緯度增加,振幅增大,隨經(jīng)度呈現(xiàn)雙峰雙谷變化特征。變化磁場在頻率域內(nèi)呈現(xiàn)出固有的低頻能量集中且高于高頻的特點�；跁r域和頻域的變化特征,本文提出將時間和頻率共同考量的觀測異常辨識方法。3.觀測異常識別方法中的參數(shù)確定。通過數(shù)據(jù)仿真,模擬不同信噪比情況下不同幅度的觀測異常所對應(yīng)閾值及異常參數(shù)的變化,結(jié)合臺網(wǎng)觀測異常現(xiàn)狀,確定異常提取算法中的各項參數(shù)。對異常提取算法進(jìn)行檢驗后將該方法用于所選秒數(shù)據(jù)臺站,并按時間和頻率進(jìn)行遍歷,將觀測異常區(qū)別于正常變化磁場提取出來。根據(jù)識別結(jié)果分析了臺網(wǎng)中由于環(huán)境干擾、儀器故障和震動異常等原因造成的典型觀測異常。4.數(shù)據(jù)重構(gòu)方法研究。將空間加權(quán)法和誤差反向傳播神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)訓(xùn)練法(Back-Propagation Network)用于觀測異常和記錄缺失的數(shù)據(jù)重構(gòu),通過數(shù)據(jù)仿真,重構(gòu)數(shù)據(jù)和原始記錄數(shù)據(jù)吻合程度較高,重構(gòu)殘差較小。從時域和頻域驗證了空間加權(quán)法和BP神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)法在重構(gòu)地磁數(shù)據(jù)上的有效性。并將其運(yùn)用于實際干擾數(shù)據(jù)和缺失數(shù)據(jù)重構(gòu),取得較好效果。
【關(guān)鍵詞】：秒數(shù)據(jù) 快速傅里葉變換 觀測異常 數(shù)據(jù)仿真 數(shù)據(jù)重構(gòu)
【學(xué)位授予單位】：中國地震局地球物理研究所
【學(xué)位級別】：博士
【學(xué)位授予年份】：2015
【分類號】：P318.6
【目錄】：

• 摘要8-10
• Abstract10-12
• 第一章 引言12-22
• 1.1 研究目的和意義12-13
• 1.2 研究現(xiàn)狀13-19
• 1.2.1 秒數(shù)據(jù)觀測現(xiàn)狀13-15
• 1.2.2 觀測異常現(xiàn)狀15-16
• 1.2.3 觀測異常識別和處理現(xiàn)狀16-18
• 1.2.4 數(shù)據(jù)重構(gòu)技術(shù)研究現(xiàn)狀18-19
• 1.3 本文研究內(nèi)容19-22
• 第二章 地磁觀測異常概述22-42
• 2.1 地磁觀測原理22-24
• 2.2 觀測異常24-25
• 2.3 觀測異常特征25-40
• 2.3.1 環(huán)境干擾異常25-36
• 2.3.1.1 直流供電軌道交通和地電干擾26-27
• 2.3.1.2 高壓直流輸電干擾27-35
• 2.3.1.3 車輛與基建干擾35-36
• 2.3.2 儀器狀態(tài)異常36-40
• 2.4 本章小結(jié)40-42
• 第三章 變化磁場時頻特征分析42-56
• 3.1 變化磁場時間分布特征42-44
• 3.2 變化磁場頻譜特征分析44-54
• 3.2.1 FFT變換原理及其在地磁學(xué)中的應(yīng)用44-47
• 3.2.2 秒數(shù)據(jù)FFT處理47-49
• 3.2.3 秒數(shù)據(jù)頻譜正常變化特征49-54
• 3.2.3.1 振幅隨頻率的變化特征49-50
• 3.2.3.2 時間變化特征50-52
• 3.2.3.3 空間變化特征52-54
• 3.3 本章小結(jié)54-56
• 第四章 觀測異常識別算法研究56-71
• 4.1 觀測異常識別算法56-58
• 4.2 數(shù)據(jù)仿真58-67
• 4.3 算法檢驗67-70
• 4.3.1 正檢驗67-69
• 4.3.2 逆檢驗69-70
• 4.4 本章小結(jié)70-71
• 第五章 典型觀測異常事件特征分析71-88
• 5.1 環(huán)境干擾異常71-79
• 5.1.1 高壓直流輸干擾71-74
• 5.1.2 車輛和基建干擾74-79
• 5.2 儀器狀態(tài)異常79-86
• 5.2.1 儀器采樣不足79-84
• 5.2.2 震動異常84-86
• 5.3 本章小結(jié)86-88
• 第六章 數(shù)據(jù)重構(gòu)方法研究88-114
• 6.1 空間加權(quán)法88-99
• 6.1.1 地磁空間相關(guān)性88-89
• 6.1.2 空間加權(quán)方法原理89-92
• 6.1.3 臺階改正92
• 6.1.4 數(shù)據(jù)仿真92-97
• 6.1.5 重構(gòu)數(shù)據(jù)檢驗97-99
• 6.2 BP神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)法99-110
• 6.2.1 BP神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)算法99-104
• 6.2.2 數(shù)據(jù)預(yù)處理104
• 6.2.3 數(shù)據(jù)仿真104-108
• 6.2.4 重構(gòu)數(shù)據(jù)檢驗108-110
• 6.3 空間加權(quán)法與BP神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)法對比110-113
• 6.4 本章小結(jié)113-114
• 第七章 觀測異常識別與數(shù)據(jù)重構(gòu)案例114-121
• 7.1 觀測異常識別與數(shù)據(jù)重構(gòu)114-119
• 7.1.1 車輛和基建干擾114-116
• 7.1.2 高壓直流輸電異常116-117
• 7.1.3 震動異常117-119
• 7.2 缺失數(shù)據(jù)重構(gòu)119-120
• 7.3 本章小結(jié)120-121
• 第八章 總結(jié)與展望121-124
• 8.1 研究總結(jié)121-122
• 8.2 進(jìn)一步研究設(shè)想122-124
• 參考文獻(xiàn)124-130
• 致謝130-131
• 作者簡歷和發(fā)表文章131

【參考文獻(xiàn)】

中國期刊全文數(shù)據(jù)庫 前10條

1 朱兆才;三分量磁通門磁變儀探頭正交誤差對定向的影響[J];東北地震研究;2004年02期

2 于山;王海霞;馬亞杰;;三層BP神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)地震災(zāi)害人員傷亡預(yù)測模型[J];地震工程與工程振動;2005年06期

3 高建軍;陳小宏;李景葉;劉志鵬;張南南;;基于非均勻Fourier變換的地震數(shù)據(jù)重建方法研究[J];地球物理學(xué)進(jìn)展;2009年05期

4 鄭江蓉;謝凡;張秀霞;鮑海英;;基于極值特征尺度的干擾辨識技術(shù)在地磁觀測中的應(yīng)用研究[J];地球物理學(xué)進(jìn)展;2012年02期

5 陳伯舫;渤海西岸的電導(dǎo)率異常[J];地球物理學(xué)報;1974年03期

6 徐文耀,祁殭,王仕明;甘肅省東部地區(qū)短周期地磁變化異常及其與地震的關(guān)系[J];地球物理學(xué)報;1978年03期

7 李琪;林云芳;曾小蘋;;應(yīng)用小波變換提取張北地震的震磁效應(yīng)[J];地球物理學(xué)報;2006年03期

8 袁亞紅;楊冬梅;陳化然;何宇飛;陳傳華;;地磁活動指數(shù)Vr的時空分布特征分析[J];地球物理學(xué)報;2012年03期

9 方煒;晏銳;邵輝成;張國強(qiáng);;高壓直流輸電對地磁場觀測的影響[J];地震地質(zhì);2012年01期

10 孫枋友;王秀山;;北京市地下鐵路電磁場地面分布的測繪結(jié)果[J];地震地磁觀測與研究;1984年01期

中國碩士學(xué)位論文全文數(shù)據(jù)庫 前2條

1 武娜;傅里葉級數(shù)的起源和發(fā)展[D];河北師范大學(xué);2008年

2 邱穎;地電場觀測中已知源干擾抑制研究[D];中國地震局地震預(yù)測研究所;2008年

  本文關(guān)鍵詞：地磁臺站觀測異常識別與數(shù)據(jù)重構(gòu)技術(shù)研究，，由筆耕文化傳播整理發(fā)布。

本文編號：394668