為了研究地震的孕育、發(fā)生過程以及震后災(zāi)害,國家地震臺網(wǎng)布設(shè)了大量的形變觀測儀器,為地震研究工作提供了豐富的地形變和地動觀測數(shù)據(jù)。如何利用有效的數(shù)據(jù)分析方法從積累的大量地形變數(shù)據(jù)資料中分離出有用的信息,已成為目前地殼形變學(xué)科研究的重點。經(jīng)過幾十年的研究積累,地形變觀測數(shù)據(jù)的處理方法已由最初的時域分析發(fā)展到了頻域分析,進(jìn)而擴(kuò)展到了時頻分析,使觀測數(shù)據(jù)在時域和頻域的信息進(jìn)行了有機(jī)結(jié)合,得到了許多有益的分析結(jié)果。奇異譜分析(Singular Spectrum Analysis,SSA)是一種從時間序列的動力重構(gòu)出發(fā)的無參自適應(yīng)的分析方法,不同于經(jīng)典的分析方法,它是在時域范圍對數(shù)據(jù)進(jìn)行分析,但卻能顯示出頻域的特性,具有去噪、探測周期信號及趨勢、插值、濾波等功能。目前,SSA方法在很多學(xué)科領(lǐng)域的時間序列分析中應(yīng)用非常廣泛,但還未應(yīng)用到傾斜應(yīng)變數(shù)據(jù)處理方面。為此,本文著重分析了SSA方法在地形變觀測數(shù)據(jù)中的具體應(yīng)用,首先通過模擬數(shù)據(jù)試驗驗證了SSA方法的適用性和有效性,然后結(jié)合傾斜應(yīng)變觀測資料的數(shù)據(jù)特點,有針對性的選擇了不同采樣率、不同形變臺站的實測數(shù)據(jù),將SSA方法初步應(yīng)用于地形變數(shù)據(jù)的處理和分析中,得到了以下成果和結(jié)論:(1)提出了周期圖法與G-P關(guān)聯(lián)維數(shù)算法相結(jié)合的最佳嵌入維度選擇方法,以及拐點法與方差貢獻(xiàn)率相結(jié)合的最佳重構(gòu)階數(shù)選擇方法,并通過了模擬數(shù)據(jù)的驗證。與此同時,對SSA方法的各項基本功能也進(jìn)行了模擬數(shù)據(jù)試驗,結(jié)果表明,SSA對于周期信號和趨勢項有分離和提取功能,能有效去除標(biāo)準(zhǔn)差低于信號振幅的噪聲,并且對信號中存在的奇異點也能進(jìn)行很好的檢測識別。(2)將SSA方法應(yīng)用到實測的傾斜應(yīng)變資料中,選取宜昌臺、銀川小口子臺和榆樹溝臺三年的整點值觀測數(shù)據(jù),根據(jù)分解出的主分量的特征形態(tài)將原始觀測數(shù)據(jù)分解為四種特征成分:趨勢項、周期項、干擾項和剩余項;針對周期項,本文對分離出的由周期項組成的重構(gòu)序列進(jìn)行調(diào)和分析和時頻分析,進(jìn)一步驗證了SSA能有效的分離出固體潮波成分,且能提高觀測數(shù)據(jù)的精度;針對剩余項,選取撫順臺、烏海臺和延慶臺的分鐘值觀測數(shù)據(jù),經(jīng)過SSA分解后,根據(jù)拐點法得到了重構(gòu)序列,證明了剩余項為大風(fēng)干擾產(chǎn)生的高頻背景噪聲;針對干擾項,選取丹東臺、徐州臺和涇縣臺的傾斜應(yīng)變數(shù)據(jù)進(jìn)行SSA處理后,對數(shù)據(jù)中的干擾成分進(jìn)行了有效分離,識別出周期約為8~20天的降雨干擾;針對干擾項中存在的異常信息,選取多組震前數(shù)據(jù)進(jìn)行干擾項分離之后,發(fā)現(xiàn)干擾項的優(yōu)勢周期為3~21天,且3個地震前3個月左右均發(fā)現(xiàn)了異常信息,這可能反應(yīng)了震前應(yīng)力場變化失穩(wěn)過程,表明SSA對干擾排除和異常提取具有一定的參考意義。(3)SSA應(yīng)用于實際的傾斜應(yīng)變觀測數(shù)據(jù)中,對于不同臺站的不同數(shù)據(jù),嵌入維度L的選擇稍有不同,但經(jīng)過大量實際數(shù)據(jù)的SSA處理驗證,在處理傾斜應(yīng)變觀測數(shù)據(jù)整時值時,嵌入維度為L=120~160,基本可滿足將趨勢項、干擾項與周期項進(jìn)行分離的要求。
【學(xué)位單位】：中國地震局地震研究所
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位年份】：2017
【中圖分類】：P315.63
【部分圖文】：

- 14 -圖 2.1 嵌入維度選擇算法流程圖重構(gòu)階次 P 的選擇確定 P 一般常用的方法為拐點法，噪聲經(jīng)過奇異值分解得到的奇異譜有著不用信號的特點，即噪聲的奇異值大小相當(dāng)，奇異譜基本趨于平緩，出現(xiàn)噪，此時奇異值的變化速率突降，產(chǎn)生拐點。重構(gòu)階次 P 的選擇關(guān)乎信號的果，一般來講，噪聲作為混合信號的一部分，所占的比重較小，而 SSA 的性是按照信號的能量大小進(jìn)行排序的，因此，對于重構(gòu)階次 P 的選擇，主下兩個依據(jù)：

0 20 40 60 80 100 1200.40.60.811.21.41.61.8嵌嵌嵌嵌L關(guān)嵌關(guān)關(guān)D圖 3.1 嵌入維數(shù) L 與關(guān)聯(lián)維度 D 關(guān)系圖

不同噪聲背景下混合信號的}A分解結(jié)果
【相似文獻(xiàn)】

相關(guān)期刊論文 前10條

1 羅嵐，王靜瑤;日本地形變研究的展望[J];國際地震動態(tài);1995年07期

2 A.A.Nikonov;朱敬毅;田春聲;;南天山和帕米爾與大地震有關(guān)的地形變動的回歸期與長期預(yù)測[J];地質(zhì)科學(xué)譯叢;1992年04期

3 儲文宜;;地形變觀測資料干擾因素的研究[J];華北地震科學(xué);1987年S1期

4 趙澤曾,趙志祥,李建云,謝學(xué)英;MY—1BH型地形變遙測記錄儀在楚雄臺的地傾斜觀測結(jié)果[J];地震研究;1988年01期

5 劉玉權(quán),彭興寬,黃震民;通海地震震后地形變研究[J];地震研究;1988年04期

6 文機(jī)星;蘇新州;施順英;;葛州壩水庫蓄水后其鄰近斷層區(qū)域的地形變研究[J];地震學(xué)刊;1988年02期

7 ;海城7.3級地震的地形變[J];地球物理學(xué)報;1977年04期

8 ;中國地震地形變國家級臺網(wǎng)（定點）調(diào)優(yōu)建議方案[J];地殼形變與地震;1995年01期

9 王之俊,孫道榮;我國一些地區(qū)的垂直地形變與地震[J];西北地震學(xué)報;1979年03期

10 張雙鳳;孫晴;張小濤;;邯鄲地形變與地下水位動態(tài)相互關(guān)系研究[J];西北地震學(xué)報;2009年04期

相關(guān)碩士學(xué)位論文 前3條

1 趙佳佳;奇異譜分析在地形變數(shù)據(jù)處理中的應(yīng)用研究[D];中國地震局地震研究所;2017年

2 王寧;時頻分析法及其在地形變數(shù)據(jù)處理中的應(yīng)用研究[D];中國地震局地震研究所;2014年

3 龔超;基于RIA的WebGIS地形變多維監(jiān)測數(shù)據(jù)管理與應(yīng)用系統(tǒng)的設(shè)計與實現(xiàn)[D];長安大學(xué);2015年

本文編號：2869569