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近地表地震层析成像方法综述
张明辉,刘有山,侯爵,徐涛,白志明
地球物理学进展    2019, 34 (1): 48-63.   DOI: 10.6038/pg2019CC0534
摘要1256)   HTML92)    PDF (5116KB)(891)    收藏

近地表地层与人类生产生活密切相关,利用地震层析成像方法准确重建浅部地壳速度结构有助于开展高精度地震勘探、探查浅部矿产资源、规避潜在自然灾害,并利于城市地下空间建设.中国大陆地表条件复杂,尤其中西部盆岭结合带地形起伏剧烈,对浅部地壳精确速度建模构成严重挑战.本文系统论述了地震层析成像领域基于高频近似理论的走时成像方法和有限频层析成像方法,阐明两类方法的基本原理、存在问题和发展方向等.依据正演走时有无显式射线追踪,基于高频近似理论的走时成像方法分为传统走时层析成像方法和无射线路径的走时层析成像方法.基于射线追踪的传统走时层析成像方法,在浅层速度强烈变化时,因存在阴影区或多路径现象引起成像失真,严重影响成像效率;而无射线路径的层析成像方法通过程函方程走时场的正传和逆传直接计算敏感核,并利用伴随状态法获得目标函数的梯度,具有快速、稳健的优点.以上两种基于地震射线高频近似理论的走时成像方法由于未考虑地震波频率的带限性,存在波散射、波前愈合及反演约束差等问题.有限频层析成像方法克服了射线理论“无限高频”假设所带来的弊端,已成为重要的研究方向之一.该类方法主要分为射线有限频层析成像方法和基于波动方程的有限频层析成像方法.射线有限频层析成像方法能够提高成像的分辨率,但在方法本质上仍依赖于射线理论,较难处理较复杂的波现象问题;基于波动方程的有限频层析成像方法能准确处理复杂地质问题,提高成像可靠性并能以图像形式直观展示地球内部地震波的速度结构分布,但是该方法在实际应用中强烈依赖于数据中的低频信息及较精确的初始速度模型,其推广应用仍需进一步探索.

深度学习在地球物理中的应用现状与前景
王昊, 严加永, 付光明, 王栩
地球物理学进展    2020, 35 (2): 642-655.   DOI: 10.6038/pg2020CC0476
摘要812)   HTML37)    PDF (4281KB)(417)    收藏

深度学习是机器学习的一个分支,是使用低维特征组合来表示高维特征组合,包含多重复杂结构或多个非线性变换的多个处理层对数据进行高维抽象的一种算法.深度学习的自我学习和适应能力使它在计算机视觉、语音识别、金融等领域得到了广泛应用.为分析深度学习在地球物理领域的应用前景,本文在介绍深度学习概况的基础上,结合实例分析了深度学习在地震探测定位、大地电磁数据处理、航空电磁数据解释等领域的应用现状.发现深度学习在处理海量数据在并行处理、进行模式识别特征提取、数据预测等方面都有巨大的优势.随着三维探测逐渐成为地球物理勘探主流趋势,必将产生海量数据,涉及大型计算和反演,深度学习在地球物理探测中应用将更加广泛.

海底羽状流探测方法分析
韩同刚,童思友,陈江欣,徐华宁,杨力,王忠成
地球物理学进展    2018, 33 (5): 2113-2125.   DOI: 10.6038/pg2018CC0154
摘要740)   HTML2)    PDF (6789KB)(113)    收藏

海底热液活动区域广泛分布多金属结核等矿产资源,冷泉活动区域赋存丰富的天然气水合物和海洋油气资源,同时它们对于海洋生物多样性、全球气候变化、海底构造与流体地质研究具有重要意义.海底羽状流是活动热液和冷泉的重要指示标志,是进行海底原位研究的直接场所,通过探测海底羽状流来寻找海底热液和冷泉的活动区域显得尤为重要.系统梳理并总结了海底羽状流在不同探测方法的表现形态特征和不同探测方法的适用性以及局限性,为以后进行海底羽状流探测采取合适的探测方法指明了方向.条件允许的情况下应采用综合探测方法,优势互补进行海底羽状流的探测与解译,可进一步提高探测正确性和准确性,减少解释误判.声学方法能够为进一步海底羽状流属性特征研究提供有效方法,同时指出海底羽状流探测研究的相关方向.

基于Python语言的ObsPy软件包从地震背景噪声中提取瑞利面波经验格林函数的实行方案
彭一波,姜明明,艾印双
地球物理学进展    2019, 34 (3): 919-927.   DOI: 10.6038/pg2019CC0119
摘要698)   HTML39)    PDF (5359KB)(277)    收藏

针对海量地震数据的高效自动处理是现代地震学重要的研究课题之一.本文基于Python语言的地震学数据处理软件平台ObsPy重构了背景噪声成像数据处理工作流程方案.以大兴安岭地区的不同来源与不同格式的地震数据为例,利用ObsPy软件包实现了背景噪声成像去除仪器响应、重采样、滤波、去均值趋势等预处理过程,以及One-Bit时间域归一化、谱白化、互相关计算等主要工作流程.对比测试表明基于ObsPy软件包的新流程与常用的噪声成像软件包的计算效率具有可比性,但代码更加简洁易用.同时,基于Python语言实现了利用Bootstrap方法对背景噪声成像提取面波频散曲线的误差分析.最后,本文利用归一化背景能量流方法分析了大兴安岭地区相关噪声源的时空分布.分析结果显示,研究区接收的短周期噪声可能与太平洋浪高的季节变化相关,接收的长周期噪声可能与全球海洋浪高的季节变化相关.

呼伦湖表层沉积物的磁性矿物组成特征
章敏, 潘永信
地球物理学进展    2019, 34 (1): 42-47.   DOI: 10.6038/pg2019CC0030
摘要636)   HTML46)    PDF (4322KB)(321)    收藏

本文选择内蒙古呼伦湖表层沉积物为研究对象,通过测量沉积物样品的室温下χ-T曲线、等温剩磁获得曲线和反向场退磁曲线、一阶反转曲线(FORC图)以及低温(20~300 K)下剩磁随温度变化曲线、Verwey转变温度,结合电子显微镜分析,获得了样品中磁性矿物组成信息.揭示出呼伦湖表层沉积物中磁性矿物含量较低,以假畴磁铁矿为主,含有部分单畴和多畴颗粒.这些结果对于理解呼伦湖沉积物的磁性信号、古环境和古气候重建等具有研究价值.

滑坡位移监测方法综述
赵永红,王航,张琼,徐安东,田罡
地球物理学进展    2018, 33 (6): 2606-2612.   DOI: 10.6038/pg2018BB0464
摘要559)   HTML25)    PDF (1339KB)(224)    收藏

滑坡是一种分布广泛的常见地质灾害,经常造成人员伤亡和财产损失,因此,滑坡监测一直是防灾减灾的重要手段.常用的滑坡监测方法有宏观地质监测法、大地精密测量法、GPS法, 近年来也出现了许多新的测量方法, 如TDR 监测法和近景摄影测量法等,其中,地表位移测量是最主要的监测手段.本文总结了前人关于滑坡监测方法的理论和实践,讨论了如何建立滑坡地表监测与滑坡预兆之间的联系,分析了滑坡地表位移反映滑坡滑移过程需要满足的条件,并对与地表监测有关的滑坡预测方法提出建议.特别对近年来发展起来的的数字图像相关方法给出了详细的评述,该方法对光学图像的滑坡灰度特征进行匹配求解二维滑坡位移场,是一个可以对地表位移及其变化过程进行全场和实时监测的非常有效的新方法.

地震和爆破事件源波形信号的卷积神经网络分类研究
陈润航,黄汉明,柴慧敏
地球物理学进展    2018, 33 (4): 1331-1338.   DOI: 10.6038/pg2018BB0326
摘要554)   HTML64)    PDF (2271KB)(256)    收藏

本文首先从震源波形中提取梅尔频率倒谱系数(MFCC)图,然后采用卷积神经网络(CNN)进行地震波形信号的震源类型—天然地震和爆破事件—分类识别.事件为首都圈及其附近的72个天然地震和101个人工爆破事件,用于提取梅尔频率倒谱系数图的波形信号为各观测台站波形3分量中的垂直分量波形.在各个事件的所有观测台站的垂直分量波形中,通过滑动窗口按同一准则去除被噪声淹没的部分台站波形,只选择留下未被噪声淹没的台站波形.每一个事件有107个观测台站,故有107份垂直分量波形,而不同事件被留下未被噪声淹没的波形则有几份至几十份不等.然后提取被留下未被噪声淹没的波形的梅尔频率倒谱系数图,以梅尔频率倒谱系数图作为CNN的输入,CNN的输出则为波形的震源类型(天然地震事件或爆破事件).若以单份波形为识别单元,采用五折交叉验证法进行测试,得到的平均准确率为95.78%.使用训练集中单份波形为识别单元,提取梅尔频率倒谱系数图,采用CNN训练出了天然地震事件与爆破事件波形分类器,一个事件在测试集中的多份波形信号通常不会都被正确识别,很可能有些波形被识别为天然地震事件,另一些波形被识别为爆破事件;这时,若识别单元改为事件,一个事件各台站的有效垂直分量波形中,超过一半的波形被识别为某一事件类型,则这个事件被归类为该事件类型,得到的正确识别率为97.1%.实验结果表明:卷积神经网络在天然地震事件与爆破事件的识别方面表现出色.这说明MFCC与卷积神经网络可以用于识别天然地震和爆破事件,尤其是深度学习更值得在地震信号处理方面做进一步的研究.

基于MATLAB语言的二维大地电磁OCCAM快速反演
陈润滋,安志国,杨良勇
地球物理学进展    2018, 33 (4): 1461-1468.   DOI: 10.6038/pg2018BB0518
摘要546)   HTML40)    PDF (1902KB)(306)    收藏

以TM模式为例,基于MATLAB语言对二维大地电磁快速正反演算法进行了研究.针对有限元正演计算中多次矩阵赋值和多频率计算的特点,引入了矢量化编程和并行计算两种策略,编制了实现快速正演的MATLAB程序.以此为基础,开展了基于OCCAM理论的反演算法研究.首先,使用拟正演手段对偏导数矩阵进行快速求取.其次,为平衡模型参数与拟合误差的关系,采用了固定步长减小的拉格朗日乘子,简化了拉格朗日乘子的求解过程,提高了反演计算的效率.最后,对模型数据进行反演,结果显示反演算法收敛快速、稳定性好.

断层识别方法综述及研究进展
李婷婷,侯思宇,马世忠,李东亮
地球物理学进展    2018, 33 (4): 1507-1514.   DOI: 10.6038/pg2018BB0311
摘要532)   HTML23)    PDF (3515KB)(466)    收藏

断层解释是地震资料解释的基础与关键,准确合理的断层识别关系到构造图的精度,同时控制着油田的注采关系,对油气开采起着至关重要的作用.随着油田对断层解释精度需求的日益提高,单纯通过人工解释难以达到较高的精度,因此多种断层识别和解释方法应运而生.本文调研国内外大量相关文献,对多种断层识别方法进行分类和总结,并将常用的断层识别技术划分为四类,即:常规识别方法、地震属性识别方法、自动追踪解释方法和图像处理识别方法.重点介绍了目前应用较为广泛的断层识别方法,如相干体技术、曲率属性识别技术、方差体技术、蚂蚁追踪技术以及边缘检测技术.对每种方法的基础原理、发展历程、适用性、优缺点及实际应用效果进行了归纳总结,为其他学者进行断层识别方法研究提供参考.最后对断层识别技术未来的发展趋势做了几点展望:寻找新的对断层具有明显响应的地震属性;针对不同岩性,不同沉积环境下断层识别技术的应用;基于叠前地震数据的断层识别方法.

声波远探测技术概述及发展
董经利, 许孝凯, 张晋言, 翟勇, 晁永胜, 张卫峰
地球物理学进展    2020, 35 (2): 566-572.   DOI: 10.6038/pg2020CC0180
摘要528)   HTML8)    PDF (6586KB)(182)    收藏

常规测井项目探测井外信息较浅,难以反映地质异常体距井外较远距离发育情况.声波远探测技术提出已近30年,商业化研究也有10余年,可以对井外数十米甚至上百米范围进行探测,该技术产生大大丰富了研究领域,已经发展成一种油气勘探行业中不可缺少的先进技术.声波远探测测井主要可以分为单极子反射纵波远探测和偶极子反射横波远探测,其中,单极子反射纵波远探测以斯伦贝谢为代表,偶极子反射横波由贝克休斯为代表,本文在描述了声波远探测基本概念的基础上,分别对两种远探测方法从国内外发展角度进行了概述,概述内容主要方面有:基本原理发展过程、仪器研发思路、处理方法改进及相关难点,对各科研院所及单位的研发现状进行总结,对偶极子反射横波远探测的优势进行了说明.通过油田应用情况进行分析,概括了远探测测井的主要作用,对偶极子远探测技术最新进展及相关应用实例进行了阐述,最后在分析远探测技术发展现状和趋势基础上,给出应用前景展望.

城市地球物理学综述
李万伦,刘素芳,田黔宁,吕鹏,姜重昕,贾凌霄
地球物理学进展    2018, 33 (5): 2134-2140.   DOI: 10.6038/pg2018BB0463
摘要482)   HTML20)    PDF (1632KB)(281)    收藏

城市地球物理学是城市化快速发展的产物,当前面临很好的机遇和挑战.本文首先对城市地球物理学的概念内涵、研究内容和技术特点进行了总结,指出开展城市三维地质填图是其基本任务之一,对城市规划、管理和建设都具有重要意义.然后回顾了城市地球物理学的发展历史,发现亚太地区发展中国家对城市地球物理技术存在着广泛的需求,但其技术实力与国际先进水平相比还存在一定的差距,尤其是在地球物理设备方面.最后对城市地球物理学的研究现状进行了阐述,包括陆上地震拖缆系统、被动源面波技术及地震与非地震联合反演技术等新技术新方法的进展,以及地球物理方法在城市规划与开发领域中的典型应用.建议重视并大力开展城市地球物理学研究,争取本领域在国际上领先.

基于Shearlet稀疏变换基的压缩感知重建技术
王常波
地球物理学进展    2018, 33 (6): 2441-2449.   DOI: 10.6038/pg2018BB0499
摘要481)   HTML12)    PDF (4710KB)(97)    收藏

压缩感知是一种新的地震数据表征框架,能够利用信号的稀疏性代替频带宽度更好地进行信号描述,为地震数据重建提供了有力的理论基础.本文在压缩感知理论框架下,构建了基于Shearlet稀疏变换基的地震数据重建算法,利用快速凸集投影(FPOCS)算法和指数阈值模型求取最优解,并采用地震数据指标参数(信噪比、峰值信噪比以及结构相似性)对重建结果进行定量评价.数值测试结果验证了本文方法的正确性和实用性,与Fourier变换基和Curvelet变换基相比,Shearlet变换基具有更敏感的方向性以及更优秀的稀疏表示能力,数据重建精度最高,引入的噪声较少.

基于LSTM循环神经网络的储层物性参数预测方法研究
安鹏,曹丹平,赵宝银,杨晓利,张明
地球物理学进展    2019, 34 (5): 1849-1858.   DOI: 10.6038/pg2019CC0366
摘要474)   HTML14)    PDF (6173KB)(188)    收藏

储层物性参数是反映储层油气储集能力的重要参数,表征了不同地质时期的沉积特征.地球物理测井参数由深及浅反映了不同地质时期的声、放、电等沉积特征,因而测井参数和泥质含量(孔隙度)之间有很强非线性映射关系,并具有时间序列特征.充分利用多种测井参数预测储层泥质含量和孔隙度对于储层精细描述具有十分重要的意义.深度学习技术具有极强的数据结构挖掘能力,目前,全连接的深度神经网络已经在泥质含量预测进行了初步尝试并取得了较好的效果.而长短时记忆(LSTM)循环神经网络更适合解决序列化的数据问题,因此本文提出基于LSTM循环神经网络利用多种测井参数进行泥质含量和孔隙度预测的方法,预测结果的均方根误差比常规全连接深度神经网络分别下降了42.2%和48.6%,实际应用表明,对于具有序列化特性的泥质含量和孔隙度,LSTM循环神经网络预测的准确性和稳定性要明显优于常规全连接深度神经网络.

智绘地质——一种基于MapGIS的地质编图智能化系统
何文娜,朱长青,王永志,李仰春,孙仁斌,陈圆圆,蒋作瑞
地球物理学进展    2019, 34 (5): 2030-2036.   DOI: 10.6038/pg2019DD0433
摘要465)   HTML6)    PDF (5488KB)(107)    收藏

传统地质编图重复性工作量大、生产周期长、数据质量难以保证.为了提升地质编图的工作效率、提高数据质量,中国地质调查局瞄准国际地质信息化领域一直关注的智能地质编图问题,将MapGIS、制图标准、计算机软件、数据库、人工智能等技术有机融合,研制了一款地质调查综合智能编图系统——智绘地质(iMapower).智绘地质以地质专家知识为主线,通过专家有限参与的人机交互处理模式,对原地质图数据进行多种智能化的地图综合处理(如合并、简化、融合、圆滑等),能辅助快速完成大数据量的各种比例尺的地质图缩编及专题图制作.智绘地质在新版150万和250万地质图生产中使用,经实践证明该软件可至少节省65%~75%的编图工作时间,能极大减轻编图人员工作压力,有效提高成果的数据质量.MapGIS版的iMapower已面向全社会提供服务,可为地质调查、资源规划、灾害应急及生态保护等领域的多功能图件编制提供技术支撑.

基于自相关函数特性的CEEMD全局阈值去噪方法研究
杨涛,乐友喜,曾贤德,蔡俊雄,曾勉
地球物理学进展    2018, 33 (4): 1622-1628.   DOI: 10.6038/pg2018BB0346
摘要458)   HTML6)    PDF (5008KB)(149)    收藏

完备总体经验模态分解 (CEEMD)克服了经验模态分解(EMD)的模态混叠问题,依据信号自身的特点,将待分析的复杂信号分解为一系列不同尺度的固有模态函数(IMF)的子信号,且各IMF分量的频率由高到低依次排列,是一种适用于分析处理非线性非平稳信号的强大的信号分析技术.地震资料中的随机噪声一般属于高频率的信号,在CEEMD中往往分布在前几个高频IMF分量,本文针对基于CEEMD的分频去噪和基于CEEMD的小波阈值去噪等方法的不足,在前人基于EMD阈值去噪的基础上设计了自相关函数统计特性与CEEMD全局阈值联合去噪方法.该方法先对CEEMD分解的若干个模态分量进行自相关,寻找到噪声主导模态和信号主导模态,然后利用设计的全局阈值对噪声主导模态进行去噪,最后将处理后和未处理的固有模态函数进行重构,得到最终的去噪结果.模型试算和实际地震资料处理都验证了此方法在提高信噪比,保留原信号高频有效成分和弱信号信息上的有效性.

基于最大似然属性的断层识别方法及应用
甄宗玉, 郑江峰, 孙佳林, 龚敏
地球物理学进展    2020, 35 (1): 374-378.   DOI: 10.6038/pg2020CC0515
摘要456)   HTML9)    PDF (2259KB)(162)    收藏
断层识别是断块型油气田勘探开发的重要研究内容,尤其是在复杂断块油气田的勘探开发中,准确合理的断层识别是落实油气田构造和确定注采井网的关键因素.方差体、相干体、曲率属性等常规方法在断层识别中发挥着重要作用,但在复杂断裂发育区地震资料品质较差,常规方法分辨率较低从而无法准确识别断层组合关系.基于相似系数改进的似然属性在已知断层倾向和倾角时可以精确表征断层,但由于断层的倾向和倾角是未知的,因此可以采用断层倾向和倾角扫描的方法计算最大似然属性来表征断层.本文对比分析了相似系数和最大似然属性的原理;并将最大似然属性应用于模型正演数据和实际地震数据进行断层识别分析,结果表明,最大似然属性在剖面上更符合断层展布特征,在平面上断层组合关系更加清晰,在断层识别上具有较好的应用效果.
井中瞬变电磁旁测范围初探
段书新,汪硕,乔宝强,张志勇
地球物理学进展    2018, 33 (4): 1480-1485.   DOI: 10.6038/pg2018BB0222
摘要449)   HTML6)    PDF (5885KB)(192)    收藏

为查明井中瞬变电磁旁测能力,从室内数值模拟和野外勘查实例两个角度开展了井中瞬变电磁旁测范围研究.在室内,以单边长度100 m、厚度10 m、电导率为100 S/m的水平板体为研究对象,通过建立相同工作参数、不同空间位置的地电模型,分析其理论响应认为:当目标体埋深小于1500 m时,其与钻孔距离在200 m以内时能够被井中瞬变电磁所识别;且随着深度变浅,井中瞬变电磁旁测范围扩大.在野外,利用大官厂地区的井中瞬变电磁实测,准确识别钻孔南西方位约71 m、埋深约652 m的隐伏火山口一处.室内数值模拟及野外现场实测表明,井中瞬变电磁具备在深部发现井旁低阻地质异常体的能力,其旁测范围甚至可达井旁200 m,可推广应用于我国的深部找矿工程.

横观各向同性沉积谷地对平面qP和qSV波的放大作用
巴振宁,喻志颖,梁建文
地球物理学进展    2018, 33 (6): 2193-2203.   DOI: 10.6038/pg2018BB0550
摘要441)   HTML15)    PDF (6846KB)(102)    收藏

采用间接边界元方法(IBEM)结合“分区契合”技术研究了横观各向同性(TI)介质沉积谷地对平面qP和qSV波的散射问题.方法中精确动力刚度矩阵的引入使得问题求解不受土层厚度的限制,而均布斜线荷载动力格林函数的引入避免了传统边界元方法中的奇异性问题,因而方法具有较高精度.文中通过与各向同性介质结果的比较验证了方法的正确性,并以各向同性单一土层半空间中梯形截面TI介质沉积谷地为例,在频域内进行了数值计算分析.研究表明:TI介质与各向同性介质沉积谷地对qP和qSV波的放大效应差异显著,TI介质参数对位移幅值的空间分布及其大小均有着重要的影响;TI介质参数的变化导致了谷地动力特性的改变,进而改变了谷地与半空间的动力相互作用机制,表现为不同TI介质参数对应的谷地表面位移幅值放大谱的峰值及其峰值频率均明显不同.为更精确的评估沉积谷地对地震动的放大效应,应充分考虑介质的TI性质.

北京地区基岩地层热物性参数特征
雷晓东,胡圣标,李娟,杨全合,韩宇达,姜光政,郑佳
地球物理学进展    2018, 33 (5): 1814-1823.   DOI: 10.6038/pg2018BB0373
摘要436)   HTML16)    PDF (3422KB)(144)    收藏

北京地区迄今为止尚未开展过系统性的基岩地层热物性参数测量工作.为给北京及邻近地区开展地热学研究与资源评价提供依据和参考,在北京周边山区标准地层剖面上采集了548件岩石样品,覆盖了前新生界各组不同岩性的沉积地层及大部分岩浆岩地层,开展了热导率、比热和热扩散率测试,分析了基岩地层的热物性参数分布特征.结果表明:9种不同岩性岩石的热导率平均值为2.231~4.330 W/(m·K),岩石比热平均值为1.632~2.029 MJ/(m 3·K),热扩散率平均值范围为1.166×10 -6~2.481×10 -6 m 2/s.热导率和热扩散率最大的地层是蓟县系白云岩、页岩组合,最小的是白垩系的火山岩和砂砾岩组合.比热最大的地层是三叠系的粉砂岩、凝灰质砂岩和砂砾岩组合,最小的是蓟县系白云岩、页岩组合.全区热导率、比热和热扩散率与岩石地层的矿物组分、孔隙度、温压条件等有关.全区岩石热导率(K)与热扩散率(κ)值存在线性关系,相关方程为K=0.5834κ-0.0255.

一种提取频高图中O波描迹新方法
胡辉,周晨,姜春华,杨国斌,赵正予
地球物理学进展    2018, 33 (4): 1351-1357.   DOI: 10.6038/pg2018BB0355
摘要429)   HTML33)    PDF (6750KB)(89)    收藏

垂测仪是研究电离层中最常用的仪器之一,目前各国在世界范围内布设了大量的垂测仪来对电离层进行常规观测.而这些垂测仪每天都会记录大量的频高图数据,因此自动度量频高图算法的研究则成为如何高效利用大量频高图数据来研究电离层的重要基础.由于频高图中O波描迹的提取,对于研究不同电离层高度反射回波的扰动特征具有重要的意义,因此本文提出一种新方法用于从频高图中自动提取O波描迹.该方法基于滑动窗口和图像投影技术,首先确定O波和X波描迹的交叉点,然后在此基础上利用O波X波在频高图中的不同分布特征,单独提取出O波描迹,并利用局部加权回归算法对提取的描迹进行拟合.通过云南普洱站记录的频高图数据对该算法进行验证,将自动提取的描迹与人工提取的描迹进行对比,可接受的比例大约85.3%.对比结果表明本文提出的算法能够较好的提取频高图中的O波描迹.

郯庐断裂带江苏段及邻区航磁异常与深部构造特征
王德华,张景发,王鑫,姜文亮,田甜
地球物理学进展    2018, 33 (4): 1419-1429.   DOI: 10.6038/pg2018BB0234
摘要422)   HTML13)    PDF (7315KB)(240)    收藏

收集了郯庐断裂带江苏段及周边地区较大比例尺的航磁异常数据,通过水平及垂向求导、欧拉反褶积处理、居里面反演及剖面建模,系统分析了区域地壳磁性结构、断层空间展布及深部构造特征,并揭示了其与地热、地震以及岩浆活动的相互关系.研究表明:(1)区域航磁异常场具有明显的分区性,线性特征明显的航磁异常高值区基本由断裂主控,为岩浆沿断层侵入、灌入导致,而线性特征不明显的航磁异常高值或者低值区主要与磁性基底的埋深有关,其中郯庐断裂带形成NNE向的串珠状高磁性异常条带.(2)航磁场及其方向导数图显示区域发育17条主要断裂,其中郯庐断裂带与周边的10条断裂处岩浆活动剧烈;欧拉反褶积结果显示研究区磁性基底埋深在郯庐断裂带处及其两侧不同构造单元处存在差异;居里面反演结果表明郯庐断裂带为居里面坳陷区,该处为热流值及地温梯度低值区.剖面建模结果揭示郯庐断裂带底部可能存在大范围的基性及超基性岩浆岩,且推测断层剖面延伸形态为张扭性的“负花状构造”.(3)以无锡—宿迁断裂为界,郯庐断裂带南北两侧在原始航磁场、航磁梯度场以及欧拉反褶积结果中均体现出了明显的分段性,表现为北侧航磁异常值更高、航磁梯度场波动更加剧烈且磁性基底埋深更浅.

短周期密集台阵被动源地震探测技术研究进展
张明辉, 武振波, 马立雪, 郑凡, 解桐桐, 郑孟杰, 侯爵, 刘有山, 张永谦, 徐涛, 白志明
地球物理学进展    2020, 35 (2): 495-511.   DOI: 10.6038/pg2020EE0022
摘要421)   HTML22)    PDF (14325KB)(307)    收藏

近十年来,短周期密集台阵被动源探测技术日益成长为国内外深部结构探测领域的一项重要手段.该技术相较于传统宽频带地震探测具有高分辨、省时省钱、绿色环保等优点.尽管低频信号不足,对岩石圈地幔以深结构探测能力有限,但密集的台站间距使得地壳精细结构成像成为可能;台阵下方不同方位射线形成密集的交叉覆盖,从而可通过反演和叠加偏移等手段获取稳定的壳幔结构图像.因此,短周期密集台阵探测技术已广泛应用于深部速度和界面结构成像,以及矿产资源勘查、火山活动监测、微震精定位、发震断层的几何学和运动学特征研究等多种不同领域.本文系统的总结了短周期密集台阵在地壳结构研究和微震定位检测等方面的研究进展.展望未来,以科学问题为导向,利用天然地震及背景噪声观测、重力测量、InSAR数据、GPS测量等多种地球物理数据,开展联合反演和成像,并提取研究对象的多属性特征正日益成为减少解的非唯一性、揭示地质体真实赋存状态的有效途径;该领域方法技术的迅速提升有望大大促进地震学及地球动力学研究,在深部结构成像、矿产资源勘查等领域具有广阔应用前景.

海底节点(OBN)地震勘探:进展与成果
吴志强, 张训华, 赵维娜, 祁江豪, 朱晓青, 田振兴
地球物理学进展    2021, 36 (1): 412-424.   DOI: 10.6038/pg2021EE0029
摘要418)   HTML9)    PDF (5428KB)(142)    收藏

海底节点(OBN) 在有效弥补拖缆地震(TS)的勘探盲区、提供多波和宽方位角数据、定点和重复性等方面具有优势,成为海洋地震勘探的新技术方法.近十年来,OBN勘探技术和装备得到了快速发展,节点地震仪的性能进一步被优化,海底工作的时间和水深得到大幅度提升;智能自动化节点地震勘探系统走向实用,显著地提高了采集工作效率;针对OBN资料的特点,目前已研发了位置校正、上行/下行波场分离、镜像偏移、PS波成像与速度建模等处理方法,提高了成像品质,推动了OBN地震勘探在海洋油气田调查、地震识别和油气藏开发过程中的动态监测(4D)等方面的应用进程.本文重点介绍了OBN方法原理、工作特点、发展历程和应用实例,分析了OBN技术的发展方向.

分布式光纤声波传感器及其在天然地震学研究中的应用
张丽娜, 任亚玲, 林融冰, 宋政宏, 曾祥方
地球物理学进展    2020, 35 (1): 65-71.   DOI: 10.6038/pg2020DD0384
摘要415)   HTML18)    PDF (1684KB)(212)    收藏
分布式光纤声波传感器(Distributed Acoustic Sensing, DAS)是近年来兴起的超密集地震观测系统,具有一系列观测密度高、观测成本低、耐受恶劣环境等优势,在油气行业得到了广泛应用,也引起了天然地震学界的关注.本文简要回顾了DAS系统的测量原理、发展历程、技术方案、介绍了测量原理及其响应特性,然后围绕多个观测实验,介绍浅部结构成像、深部结构探测和地震监测三个方向的典型应用实例,最后讨论了DAS系统在天然地震学研究中应用面临的挑战和发展趋势.
中国直升机航空瞬变电磁探测技术进展
武欣,薛国强,方广有
地球物理学进展    2019, 34 (4): 1679-1686.   DOI: 10.6038/pg2019CC0312
摘要412)   HTML5)    PDF (1911KB)(124)    收藏

直升机瞬变电磁法(Helicopter-borne Transient Electromagnetic Method, HTEM)是一种基于直升机平台的瞬变电磁探测方法,能够有效克服地面工作难以快速开展的地形地貌条件限制,具有高效、经济等特点.近年来,我国多家单位密切跟踪国际HTEM发展趋势,先后研制出CHTEM及CAS-HTEM等HTEM系统,打破国外技术封锁,填补国内技术空白,有力地推动了我国航空电磁探测方法、技术及装备的发展.本文以HTEM探测关键难点问题为切入点,重点介绍我国近年来在HTEM系统研发、数据处理方法及成像反演方法研究等方面取得的最新进展,并对我国HTEM方法技术发展做出展望,以期促进我国在该领域的研究与应用向更高层次发展.

主动源OBS探测技术及应用进展
刘训矩,郑彦鹏,刘洋廷,华清峰,李先锋,李祖辉,马龙
地球物理学进展    2019, 34 (4): 1644-1654.   DOI: 10.6038/pg2019CC0243
摘要408)   HTML2)    PDF (2987KB)(89)    收藏

海底地震仪(OBS)是一种将检波器放在海底的地震观测装置,能够记录地震产生的P、S波,既能用于天然地震(被动源)观测,又能用于海上人工地震(主动源)勘探.近年来OBS发展迅速,世界上很多国家都对其进行了研发并应用到了实际的地震勘探中.主动源OBS数据处理流程主要包括数据格式的转换、二次定位、时差校正、基准面校正、水平(XY)分量旋转、波场分离、增益恢复、滤波、反褶积、P波、PS波速度分析、偏移成像等.主动源OBS探测技术广泛应用于天然气水合物、油气资源勘探和海洋工程与海底深部结构调查等方面.在水合物与油气勘探中,通过纵横波联合反演,查明速度异常与水合物层、游离气层或含油气层的关系,更好的圈定储层的范围;在海洋工程调查中利用Scholte波对海底沉积物进行成像,并利用成像结果对其进行评价,以减少工程建设中海底活动造成的损害;在海底深部结构研究中,主动源OBS探测为深部地壳与地幔速度结构分析、海底构造活动和盆地演化等方面的研究提供了良好的数据,弥补了以往方法的不足,为后期的地质地球物理解释工作奠定了基础.今后随着仪器的发展和数据处理技术的进步,OBS在以后的地球物理勘探中必将发挥更大的作用.

大容量气枪震源广角地震数据的高频成分分析
王笋,丘学林,郭晓然,赵明辉,李普春
地球物理学进展    2019, 34 (1): 379-386.   DOI: 10.6038/pg2019BB0584
摘要399)   HTML8)    PDF (6876KB)(73)    收藏

大容量气枪震源由于能量集中在低频段、子波一致性好、绿色环保等优点,广泛应用于广角地震探测中,极大地推进了人们对地壳结构和地球动力学过程的认识.气枪信号的有效频带是地震数据质量评价和精细处理一个重要基础参数,以往研究由于数据源和研究方法的局限,认为最高有效频率在10 Hz以下.本文基于福建省地震局采集的大容量气枪源广角地震数据,根据地震道褶积模型分析了有效频带及其影响因素,对不同类型、不同台基条件的地震接收仪器记录的大容量气枪信号数据进行了分频扫描,结果显示台基条件较好的台站数据,在10~20 Hz频段仍有较高的信噪比,说明大容量气枪激发的地震波在经过深部地层衰减后,仍存在相当可观的高于10 Hz的成分.这些高频成分可以显著提升地震信号的倍频程,减少频带过窄带来的旁瓣效应等不利影响,是准确提取走时的必要条件.值得注意的是大容量气枪源数据中PmP震相的主频可达10~12 Hz,显著高于震源子波的主频,据此推断Moho面的广角反射系数有显著的蓝谱特征,因此10 Hz以上成分对准确提取走时、获取更为精细的地壳结构非常重要.本研究对大容量气枪源广角地震探测的野外采集和数据处理提供了关键质量指标,同时提出从构造反演向岩性反演推进是广角地震探测一个重要的研究方向.

基于卷积神经网络的智能化地震数据插值技术
郑浩, 张兵
地球物理学进展    2020, 35 (2): 721-727.   DOI: 10.6038/pg2020DD0013
摘要396)   HTML12)    PDF (5189KB)(195)    收藏

地震数据通常存在数据缺失问题,严重影响地震数据各个处理环节,需采用适当的手段对其重构.本文提出了一种基于深度学习卷积神经网络(CNN)的智能化地震数据插值技术.算法的关键在于构建一个适用于地震资料插值的CNN模型,该技术以缺失地震数据作为输入层,由卷积算法提取地震数据的特征信息,并通过池化层实现数据压缩降维,同时引入修正线性函数(ReLU)提高模型的非线性表达能力,再通过反卷积层恢复数据尺寸,最终搭建卷积自编码器模型(CAE),实现数据-数据的映射关系.该模型通过残差学习获得缺失数据特征并实现重构数据输出,与现有技术相比,该方法采用自监督学习方式,利用大量数据训练卷积自编码器模型,通过所得模型实现缺失地震道的数据重构.分别利用CAE模型及POCS插值技术对模型资料和实际数据进行插值,测试结果表明,CAE能有效实现地震数据插值,且与POCS方法相比具有更高的精度,验证了算法的可行性和有效性.

新西兰MW 7.8地震同震和震后效应模拟
高阳,张永志,尹文浩,焦佳爽
地球物理学进展    2018, 33 (4): 1345-1350.   DOI: 10.6038/pg2018CC0062
摘要395)   HTML54)    PDF (3167KB)(206)    收藏

根据地球分层模型CRUST1.0和USGS发布的断层模型,考虑自重的影响,本文利用PSGRN/PSCMP模型计算了黏弹性分层介质中新西兰MW 7.8地震同震及震后位移和重力变化,结合GPS同震位移和模拟值,得到研究区域58个点位3个位移分量的均方根.结果表明:同震位移和重力变化在近场比较明显,远离断层的区域基本为零值;同震位移显示,新西兰MW 7.8地震震源机制在南部以逆冲为主,北部以右旋走滑为主;震后50年水平位移、垂直位移和重力的变化趋势与同震变化基本一致,水平位移在断层投影区以内减小,而在远场增加,垂直位移整体上呈现抬升趋势,重力变化幅度下降,反映了震后壳幔物质黏滞性调整;模拟值和GPS观测值在运动趋势和量级上具有较好的一致性,研究区域南北向位移、东西向位移和垂直位移的均方根分别为0.21 m、0.12 m和0.11 m,整体上模拟效果较好.

天然气水合物地球物理勘探技术的应用及发展
景鹏飞,胡高伟,卜庆涛,徐华宁
地球物理学进展    2019, 34 (5): 2046-2064.   DOI: 10.6038/pg2019CC0259
摘要395)   HTML10)    PDF (6131KB)(181)    收藏

天然气水合物是一种广泛分布于全球、能量密度高、具有极高资源价值的新型清洁能源,因而成为油气勘探界长期研究的热点.本文基于ICGH-9(第九届国际天然气水合物会),结合相关文献资料对天然气水合物地球物理方法及其取得的进展进行综述.内容主要包括地震勘探、海底地震仪(OBS)、地球物理测井、海洋电磁法、地质雷达以及室内声学研究在水合物相关的地质构造(麻坑、泥火山、底辟构造、气烟囱、大型海底滑坡及地质体)、地震识别和处理、地震属性分析与提取技术、天然气水合物及游离气饱和度计算、水合物模拟实验等方面取得的进展.提出地震勘探、地球物理测井技术目前在水合物地球物理勘探中具有勘探精度高、分辨率高等优势,海洋电磁技术因对烃类气体、薄层及薄互层识别困难而逐渐成为了辅助手段,建议在下一步勘探中:①在当前集中于近海底研究的基础上,开展对海底表面、海水甚至海面都进行有效的系统性调查;②建立海洋地震勘探、可控源电磁法、地球物理测井、数据采集、数据处理、数值模拟、异常分析、成像技术等一体化系统;③结合地震、地质、岩性等资料对水合物生产动态进行数值模拟计算,带入储层岩性及地质结构特征参数、储层温压状态参数、水合物藏的储量等参数,结合岩石物理模型、地温梯度参数、水合物相平衡条件以及常规产气速率等,对不同开采方式或者多种方式联合使用情况下,模拟生产对天然气水合物储层的物性影响、引起的环境效应以及最高产气量等多种响应.

模拟与数字检波器记录精度对比及其对信噪比的影响
魏继东
地球物理学进展    2018, 33 (4): 1726-1733.   DOI: 10.6038/pg2018CC0018
摘要392)   HTML7)    PDF (5755KB)(213)    收藏

动圈式模拟检波器与MEMS数字检波器是当前地震勘探野外采集中非常具有代表性的两种检波器,前者的典型代表是20DX,是无源检波器;后者的典型代表是法国Sercel公司生产的DSU系列,是有源检波器.在经由地震仪采集地震信号的时候,20DX产生的模拟电信号由A/D转换器完成模数转换,由地震仪记录到磁带上;DSU系列则借助检波器自身的ASIC芯片完成模数转换.由于以上转换过程以及其他参与信号采集的元器件不同,二者的动态范围是有差异的.同时,因为20DX检波器是速度检波器,DSU系列是加速度检波器,所以容易使得人们在判定其由A/D转换器记录位数以及本底噪声定义的瞬时动态范围对数据信噪比的影响时产生混淆.基于模拟数据以及实际试验资料,验证了DSU系列加速度检波器在记录地震数据时,并没有信噪比方面的优势.

地震活动性中震级-频度关系研究进展与再认识
郑确,刘财,田有,柳云龙
地球物理学进展    2018, 33 (5): 1879-1889.   DOI: 10.6038/pg2018BB0381
摘要392)   HTML19)    PDF (2236KB)(113)    收藏

震级-频度分布关系(FMD,Frequency-Magnitude Distribution)lgN=a-b×M是地震学研究中最重要的经验公式之一.相关系数b是地震构造学和地震危险性评估的重要因子,经过许多统计资料验证,具有表征前震和余震的特性,同时其随时间和空间的分布差异已经被广泛地应用于区域乃至全球的地震活动性研究.基于前人的研究过程和结论,本文简要的介绍了b值的数学定义,总结了b值随空间和时间变化的原因,肯定了b值不仅仅是一个单纯的统计学参数,它同时具有直接的物理学意义;例举了计算b值的常用方法并讨论不同方法的区别以及适用范围;较为详细地描述了b值误差的来源,提出一些新的问题和认识,指出对b值的研究任重道远.由于完备性震级(the complete magnitude,Mc)在b值计算以及台网监测能力评估中具有重要意义,因此本文还着重例举了Mc计算方法.

华北盆地边缘及邻区地壳S波速度结构及其地震孕育机制
曲中党,张训华,贺日政,吴志强,张洪双,吴蔚
地球物理学进展    2018, 33 (3): 957-968.   DOI: 10.6038/pg2018BB0348
摘要389)   HTML17)    PDF (7624KB)(104)    收藏

利用分布在华北盆地及其周边(113°E—121°E,34°N—41°N)72个固定地震台站记录到的2009年和2010年远震地震波形记录,提取多频段P波接收函数,反演了台站下方的S波速度结构,并结合该区域1970—2016年的地震目录分析了反演结果.华北盆地周缘及邻区中下地壳普遍存在低速异常,首都圈地区Moho深度约在33 km左右,台站下方在4~10 km的深度范围内一般都存在2~5 km厚的高速层,紧随高速层之下又出现了2~6 km厚的相对低速层;在太行山隆起向华北盆地的过渡区,地壳结构较为复杂,Moho面深度变化较大,自西向东深度变浅,且太行山隆起区内明显存在壳内低速层,而接近华北盆地处的地壳内存在轻微的速度扰动异常(即低速层);鲁西隆起地区Moho深度在31~34 km之间,在大地热流高值区地壳高低速异常明显.基于华北盆地周缘地区地震在地壳高低速层均有分布,而分布在低速层内的地震事件相对较多, 比较符合曾融生等(1991)提出的“双层破裂震源模型”,即地幔热物质上侵导致了中下地壳的低速软弱层形成,并在软弱层处产生了附加的水平剪切力,进而其破裂诱发地震,同时将部分应力传递给上覆高速硬包体,为高速异常体内地震的触发积累能量.华北盆地周缘低速异常体的分布是该区域地震频发的重要诱因.

地表形变时间序列InSAR监测法综述
王霞迎,赵超英,尹慧芳
地球物理学进展    2018, 33 (4): 1430-1437.   DOI: 10.6038/pg2018BB0278
摘要387)   HTML8)    PDF (1333KB)(161)    收藏

地学研究在掌握地表运动规律,寻求与突发或长期影响事件之间相关性,进而预防地质灾害工作中具有重要的作用.相对于GPS和水准等传统的大地测量技术,InSAR(Interferometric Synthetic Aperture Radar)技术可大范围高精度获取地表形变信息,具有较大优势;同时,地表形变时间序列的获取提供了更全面地表运动信息,进一步拓宽了地学的探究范围.然而,InSAR技术以微波信号传播记录卫星至地面之间距离变化,其会受传播路径、传感器位置等信息不精确的影响.因此,在多种误差干扰情况下,如何由InSAR观测量较为精确获取形变的时间序列也成为关注的问题.国内外学者已有多种研究成果,适当的分类汇总可以全面掌握时序求解方法发展过程、适用范围等,但是,目前缺少对其系统的总结.基于此,本文从观测对象、函数模型、随机模型、解算准则、质量评估五个方面,总结了利用InSAR技术获取地表形变时间序列的方法,为不同研究区域获取时间序列提供参考.

探地雷达在城市道路塌陷隐患探测中的应用
郭士礼,段建先,张建锋,李修忠
地球物理学进展    2019, 34 (4): 1609-1613.   DOI: 10.6038/pg2019CC0438
摘要383)   HTML8)    PDF (2699KB)(212)    收藏

为预防城市道路塌陷,需要对其进行快速、全面、定期体检,探测出可能诱发道路塌陷的深层隐性病害.探地雷达法具有精度高、效率快、连续无损、实时成像等优点,是目前城市道路塌陷隐患探测的主要方法.本文在分析道路塌陷主要诱因的基础上,提出了探地雷达探测的重点区域及其测线布置原则,讨论了采集参数设置及其数据采集质量的评判方法,研究了正常道路、典型干扰源和典型道路隐性病害的地球物理特征及其对应的探地雷达波组特征,结果表明:空中电缆线的绕射波双曲线曲率小,两翼缓而长,地下管线的绕射波双曲线曲率大,两翼陡而短,易于识别和剔除;依据探地雷达反射波的动力学特征,如相位变化、振幅强弱、波形杂乱程度等信息,可以准确识别地下病害的类型,圈定其位置、埋深和范围,评价其风险等级,为采取针对性的处治修复措施,及时消除塌陷隐患提供依据和指导.

散射波场的深度学习反演成像法
奚先,黄江清
地球物理学进展    2018, 33 (6): 2483-2489.   DOI: 10.6038/pg2018BB0531
摘要376)   HTML17)    PDF (1884KB)(182)    收藏

本文提出了一种散射波场的卷积神经网络深度学习反演成像方法.我们提出了三种散射距离场概念,由此成功地实现了三种卷积神经网络的深度学习训练及其反演.经过训练的三个CNN网络都可以应用于各种十分复杂的地震散射波场的反演,具有良好、稳健的反演能力和泛化能力且三种反演结果各具特色可以相互借鉴.将散射波场输入CNN网络后得到的输出(反演结果)图像非常直观容易辨识,可以大致辨识出测试模型中各散射点的准确位置,可以让一个不懂地震记录的外行从一个全新的视角去分析处理复杂的波场记录.

地震波射线追踪方法综述——方法、分类、发展现状与趋势
邴琦, 孙章庆, 韩复兴, 王生奥
地球物理学进展    2020, 35 (2): 536-547.   DOI: 10.6038/pg2020DD0003
摘要371)   HTML11)    PDF (2548KB)(225)    收藏

地震波的走时与射线路径是地震数据处理技术中重要的参数,它们的计算精度、效率、稳定性等特性直接决定着偏移成像、层析成像、速度分析等地震数据处理技术的各种特性.为了更加清楚地认识、发展和利用这一类方法,本文首先对地震波射线追踪问题进行了简要概述;其次,阐述了主要的射线追踪方法的相关内容;然后,对射线追踪方法进行了分类;最后,详细阐述了射线追踪的发展现状与趋势,并给出相应的结论与讨论.

RES2DINV在江西清江盆地常规电测深数据反演中的应用
刘迁,陈建国,张焱孙
地球物理学进展    2018, 33 (6): 2416-2427.   DOI: 10.6038/pg2018BB0411
摘要364)   HTML7)    PDF (7223KB)(177)    收藏

自20世纪60年代起,清江盆地开展了大量常规电测深工作,积累了丰富的资料.如何充分利用这些历史电测深数据开展二次开发以精细化揭示盆地构造是近年地矿工作的重点.为此,本文尝试利用业界成熟的高密度电法反演软件Res2dinv来开展精细化反演工作,系统分析了其数据格式与常规电测深数据的异同,研究了常规电测深数据格式转换方法,并对研究区1:20万、1:5万对称四极电测深数据进行了格式转换.通过高密度电法反演软件Res2dinv,对清江盆地不同比例尺的电测深数据进行二维剖面反演及地质解译.结合研究区部分钻孔资料,推测形成于印支—燕山期的临江洋湖凹陷、南部断陷带区内尚可能保存有一定厚度的二迭系地层.根据油气评价的生、储、盖条件可知,中央坳陷带内的临江洋湖凹陷、太平街凹陷依然具有良好的海相生油条件,中新生界地层埋深较大、盖层较厚,临江洋湖深凹陷附近的次级构造如游村、兰溪街隆起、敬礼村构造则可作为良好的储油构造,具有一定的找油气前景,值得进行深入研究探讨.

ISC-GEM地震目录的产出
李保昆,冯向东,万永革,DomenicoDiGiacomo,黄辅琼,马延路
地球物理学进展    2019, 34 (5): 1770-1775.   DOI: 10.6038/pg2019CC0344
摘要351)   HTML14)    PDF (1841KB)(69)    收藏

ISC-GEM地震目录是ISC发布和管理的一份全新的、基于仪器记录的全球中强震地震目录,于2013年首次发布.截至2018年2月,该目录从1900—2014年,跨越115年的时间尺度,共计28000余条地震,其中中国陆地区域的地震近千条.ISC-GEM地震目录的产出过程中,收集了1900年以后共百余年的观测数据,截至2018年6月,可用的地震波到时数据达20000000余条,振幅数据达6000000余条.目录中的所有地震经过两步法重新定位: EHB方法确定震源深度,ISCloc修定震中和发震时间.矩震级是唯一的震级标度,采用直接计算或由其他震级(MSmb)转换的方式而获得.

GRACE月时变模型缺失值的填补方法与精度分析
陈智伟, 张兴福, 周波阳, 崔家武
地球物理学进展    2020, 35 (3): 815-822.   DOI: 10.6038/pg2020DD0178
摘要347)   HTML21)    PDF (11005KB)(172)    收藏

长时间序列的GRACE时变重力场对研究全球地表质量变化具有重要的意义.部分月份的GRACE卫星观测数据质量不佳导致了相应月份的时变重力场模型缺失,为了保持时变重力场模型的连续性,可采用一定的插值方法填补.本文以ITSG-Grace2016时变重力场模型序列为研究对象,详细分析了三次样条插值、三次埃尔米特插值和三次多项式插值等3种方法用于填补GRACE时变模型序列的精度,实验结果表明:(1)利用3种插值方法获取空缺1个月或连续空缺2个月的时变重力场模型时,插值时变模型与实测时变模型比较,阶误差均较小,且三次埃尔米特插值的精度稍好;(2)利用插值时变模型分析区域质量变化时,在空缺1个月数据的情况下,插值时变模型与实测时变模型符合度较高,但在连续空缺2个月数据的情况下,插值时变模型与实测时变模型的计算结果差异较大,说明利用阶误差评定模型精度具有一定局限性;(3)对区域质量变化的趋势项进行分析时,区域质量变化的复杂程度决定了模型内插的精度,当时间序列的长度在3年或3年以上时,插值时变模型的精度对区域质量变化分析的影响较小.在分析区域质量变化时,三次样条插值方法的插值结果与实测结果更为接近,建议采用该方法填补GRACE月时变重力场模型的缺失值.