测震资料的干扰分析方法与应用

摘要

地震研究的基础是测震资料，地震台站是产出测震资料的第一线。但由于各种类型的干扰对产出的测震资料质量造成了显著的影响，进而对于震相的分析与识别造成干扰，直接影响地震的定位精度以及反演结果。为了尽可能地去除这些干扰、提高测震资料的质量，就需要对干扰进行分析与处理。因此，本文基于成都地震台的测震资料提出了测震资料的干扰分析方法，旨在分析干扰的产生原因并着手寻找解决方法，以此改善数据的质量，为具有类似干扰情况的测震资料提供解决思路和方法。
　　文中首先对波形数据做Hilbert-Huang变换、小波变换和快速傅里叶变换，求得Hilbert-Huang时频图、小波时频图、Hilbert边际谱和FFT频谱图，综合分析得出结论:波形中存在2～4Hz高幅值的干扰频率区间。通过带阻滤波去除该频率区间，证实2～4Hz频率范围的高幅值区间正是波形中“毛刺”所在的频率范围。
　　针对2～4Hz高幅值频率区间是“个例或固有”，文中提出了四个思考并进行了相应的研究，四个思考的研究结果显示:2～4Hz高幅值频率区间属于成都地震台2012年至今的固有干扰频率。
　　为了探究干扰的产生原因，本文计算了成都地震台的仪器响应、分析仪器数据通道更换后的影响以及计算成都地震台2002～2017历年的背景噪声。将结果进行综合分析后，得出结论:2～4Hz高幅值频率区间与背景噪声是密切相关的。
　　对于干扰的处理，文中运用了滤波器设计以及最优小波基选择法，对于已知干扰以及2～4Hz固定频率干扰可采取设计滤波器的方式得到去除。对于非固定频率的高频干扰则采用最优小波基选择法进行处理。最优小波基选择法以重构精度、去噪后的频谱分析以及相对SNR值结果作为最优小波基筛选的依据，bior2.4小波被选择为适合成都地震台的最优小波基。应用于实际干扰处理的结果显示:波形去噪效果显著，信噪比得到明显提高，不会造成震级的误差，证明了方法的适用性。

目录

声明

摘要

第1章 绪论

1．1 研究背景及研究意义

1．2 国内外研究现状

1．3 本文主要工作

1．4 本文取得的成果

第2章 波形分析方法的原理

2．1 傅里叶变换

2．1．1 傅里叶变换原理

2．1．2 快速傅里叶变换

2．2 希尔伯特-黄变换

2．2．1 经验模式分解

2．2．2 Hilbert边际谱

2．2．3 端点效应

2．3 小波变换

2．3．1 小波定义

2．3．2 多分辨率分析

2．3．3 Mallat算法

2．4 本章小结

第3章 测震资料干扰的分析

3．1 测震资料的选取

3．1．1 JCZ-1与JCZ-1T地震计

3．1．2 数据截取长短对波形分析的影响

3．2 成都地震台测震数据特征的分析

3．3 四个思考及研究

3．3．1 对第一个思考的研究

3．3．2 对第二个思考的研究

3．3．3 对第三个思考的研究

3．3．4 对第四个思考的研究

3．4 成都地震台固有干扰产生原因的分析

3．4．1 成都地震台的仪器响应

3．4．2 成都地震台的背景噪声

3．5 本章小结

第4章 测震资料干扰的处理

4．1 随机干扰的处理

4．2 固有干扰的处理

4．2．1 小波基概述

4．2．2 最优小波基的选取方法

4．2．3 小波去噪的方法选择

4．2．4 震级的对比分析

4．2．5 干扰处理的应用实例

4．3 本章小结

5．1 结论

5．2 建议

致谢

参考文献

攻读学位期间取得学术成果