[發(fā)明專利]基于超導(dǎo)重力資料提取同震重力信號(hào)的方法及驗(yàn)證方法

在審

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 202111457516.5
• 申請(qǐng)日: 2021-12-02
• 公開（公告）號(hào): CN114217356A
• 公開（公告）日: 2022-03-22
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 董杰;劉煥玲;易慧;文漢江
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 中國(guó)測(cè)繪科學(xué)研究院
• 主分類號(hào): G01V7/06
• 分類號(hào): G01V7/06;G01V1/00;G01V1/30
• 代理公司: 北京星通盈泰知識(shí)產(chǎn)權(quán)代理有限公司 11952
• 代理人: 李筱

本發(fā)明公開了基于超導(dǎo)重力資料提取同震重力信號(hào)的方法，通過超導(dǎo)重力儀采集觀測(cè)數(shù)據(jù)；對(duì)所述觀測(cè)數(shù)據(jù)進(jìn)行預(yù)處理后得到重力變化值；找出重力變化值中的同震重力信號(hào)和高頻地震波的最佳顯示頻段；過濾所述高頻地震波，提取到同震重力信號(hào)，對(duì)超導(dǎo)重力觀測(cè)數(shù)據(jù)中包含了各種不同信號(hào)的問題，采用了功率譜密度分析法結(jié)合低通濾波技術(shù)有效地壓制其中的高頻地震波、震前重力異常擾動(dòng)、臺(tái)風(fēng)等信號(hào)，最優(yōu)地提取出了其中的同震重力信號(hào)，并且對(duì)地震前的數(shù)據(jù)進(jìn)行最小二乘擬合獲得一階變化值和震后數(shù)據(jù)也進(jìn)行一階最小二乘擬合，取其差值與同震重力變化理論值進(jìn)行對(duì)比，從而驗(yàn)證提取的同震重力信號(hào)的有效性。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明屬于大地測(cè)量領(lǐng)域，具體涉及基于超導(dǎo)重力資料提取同震重力信號(hào)的方法及驗(yàn)證方法。

背景技術(shù)

超導(dǎo)重力儀（Superconducting Gravimeter, SG）是目前觀測(cè)精度最高、最穩(wěn)定的相對(duì)重力儀，它具有極寬的動(dòng)態(tài)線性測(cè)量范圍、極低的噪聲水平和漂移率。它的秒采樣數(shù)據(jù)能夠觀測(cè)到1納伽（10^-9 m/s2）的重力變化，隨著全球地球動(dòng)力學(xué)計(jì)劃（GGP）的實(shí)施，超導(dǎo)重力數(shù)據(jù)被廣泛應(yīng)用于固體潮和海潮模型分析、地球自由震蕩譜中基頻和諧頻振型的檢測(cè)、地球內(nèi)核運(yùn)動(dòng)的探測(cè)以及重力長(zhǎng)周期變化對(duì)地殼垂直運(yùn)動(dòng)的影響等研究中。由于超導(dǎo)重力儀的昂貴性以及維護(hù)困難度，該儀器并未進(jìn)行普及，但該儀器的觀測(cè)精度非常高，觀測(cè)數(shù)據(jù)又被廣泛使用，GGP網(wǎng)站上顯示全球有31臺(tái)超導(dǎo)重力儀在正常運(yùn)行著，高精度的超導(dǎo)重力數(shù)據(jù)已廣泛應(yīng)用于地球動(dòng)力學(xué)的各項(xiàng)研究，超導(dǎo)重力儀在同震重力變化檢測(cè)中的作用，對(duì)震源機(jī)制、地震預(yù)警、災(zāi)后重建等研究具有重力意義，還可為高精度斷層滑動(dòng)分布的反演提供約束條件。

現(xiàn)有獲取同震重力信號(hào)的方式包括：實(shí)際觀測(cè)和理論計(jì)算。

實(shí)際觀測(cè)法主要靠地面重力儀（絕對(duì)重力儀、超導(dǎo)重力儀等）的觀測(cè)并從中扣除其他信號(hào)進(jìn)而提取出同震重力信號(hào)；理論計(jì)算法主要采用地震位錯(cuò)理論并聯(lián)合斷層滑動(dòng)模型從而計(jì)算出同震重力變化理論值。實(shí)際觀測(cè)法提取的同震重力值精度受數(shù)據(jù)提取方法的影響，不同的人提取的同震重力值不一樣；

理論計(jì)算法給出的同震重力值精度受地震位錯(cuò)理論中地球模型和反演斷層的原始觀測(cè)數(shù)據(jù)（GPS、InSAR等）、反演方法等的影響，也存在一些差異。但總體上來說，兩種方法給出的同震重力值具有比較高的吻合度，誤差都在合理范圍內(nèi)，可以通過相互對(duì)比來檢驗(yàn)方法的有效性。

目前獲取同震重力信號(hào)的方式存在以下問題：

1、由于超導(dǎo)重力儀及其數(shù)據(jù)的稀缺性，對(duì)該觀測(cè)數(shù)據(jù)的研究和提取并不多，尤其對(duì)于同震重力信號(hào)的提取方法比較稀缺。

2、針對(duì)超導(dǎo)重力觀測(cè)數(shù)據(jù)中包含了各種不同信號(hào)的問題，如何壓制其中的高頻地震波、震前重力異常擾動(dòng)、臺(tái)風(fēng)等信號(hào)，最優(yōu)地提取出其中的同震重力信號(hào)的問題急待解決。

發(fā)明內(nèi)容

針對(duì)上述現(xiàn)有技術(shù)的不足，本發(fā)明所要解決的技術(shù)問題是：如何提供基于超導(dǎo)重力資料提取同震重力信號(hào)的方法，以及一種驗(yàn)證基于超導(dǎo)重力資料提取的同震重力信號(hào)的方法，從而能最優(yōu)地提取出其中的同震重力信號(hào)并進(jìn)行驗(yàn)證。

為了解決上述技術(shù)問題，本發(fā)明采用了如下的技術(shù)方案：

基于超導(dǎo)重力資料提取同震重力信號(hào)的方法，通過以下步驟實(shí)現(xiàn)：

通過超導(dǎo)重力儀采集觀測(cè)數(shù)據(jù)；

對(duì)觀測(cè)數(shù)據(jù)進(jìn)行預(yù)處理后得到重力變化值；

找出重力變化值中的同震重力信號(hào)和高頻地震波的最佳顯示頻段；

過濾高頻地震波，提取到同震重力信號(hào)。

在一些實(shí)施例中，上述基于超導(dǎo)重力資料提取同震重力信號(hào)的方法中，在對(duì)觀測(cè)數(shù)據(jù)進(jìn)行預(yù)處理中，預(yù)處理包括修正和格值改正：

修正包括：

修正觀測(cè)數(shù)據(jù)中含尖峰和突跳信號(hào)的數(shù)據(jù)觀測(cè)段；

刪除不正常和無(wú)意義的數(shù)據(jù)觀測(cè)段；

得到修正后的觀測(cè)數(shù)據(jù)；