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极低频数据中的Pc1地磁脉动智能识别模型

极低频数据中的Pc1地磁脉动智能识别模型

作者：王锋防灾科技学院

学位级别：硕士

Pc1地磁脉动是地磁层中的一种极低频脉动,其监测和分析对于理解地球磁层动态、预测空间天气事件以及探索太阳风与地球磁层之间的相互作用具有极其重要的科学意义。随着大规模观测仪器的部署,观测数据量呈指数级增长,依赖人工从海量数据... 详细信息

Pc1地磁脉动是地磁层中的一种极低频脉动,其监测和分析对于理解地球磁层动态、预测空间天气事件以及探索太阳风与地球磁层之间的相互作用具有极其重要的科学意义。随着大规模观测仪器的部署,观测数据量呈指数级增长,依赖人工从海量数据中识别Pc1地磁脉动事件将严重阻碍相关研究的进展。为了全自动、准确地识别极低频数据中的Pc1地磁脉动事件,本研究基于YOLOv8s目标检测网络、Res Net网络和定向特征增强技术,设计了一种基于计算机视觉的自动识别模型(Automatic Detection Model for Pc1 Geomagnetic Pulsation,ADM-Pc1)。该模型通过有效地提取Pc1地磁脉动在时频图上的颜色、形态、纹理等特征,超越了现有最优的识别模型(DWT+CNN)。本研究收集了2015年至2022年涵盖两个地磁台站(大连台站和丽江台站)的原始观测数据7051个,标注Pc1地磁脉动正样本604个,负样本6447个。模型在测试集上的F1-Score达到了95%,错分率仅为0.9%,虚警率仅为5.8%,漏检率仅为9%,平均单张识别耗时2.72s。初步研究表明,ADM-Pc1模型具有较高的识别准确性和鲁棒性,能够可靠地识别Pc1地磁脉动事件。本文通过开发Pc1地磁脉动自动识别原型系统,并将其投入到实际应用中,系统包括用户登录与权限管理、数据上传与管理、Pc1地磁脉动识别、结果可视化与下载四个功能模块。最终通过大规模的实验验证和性能评估,本研究展示了ADM-Pc1模型在极低频地磁脉动自动识别领域的巨大潜力和应用前景,为地磁监测和空间天气预测提供了强有力的技术支持。

关键词： Pc1地磁脉动计算机视觉自动识别极低频台网

耦合YOLO和Mask R-CNN算法的区域滑坡灾害识别研究

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耦合YOLO和Mask R-CNN算法的区域滑坡灾害识别研究

作者：刘浩然防灾科技学院

学位级别：硕士

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基于深度学习的电离层TEC时空预测

基于深度学习的电离层TEC时空预测

作者：李良超防灾科技学院

学位级别：硕士

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基于模型缩聚的高层建筑响应重构算法研究

基于模型缩聚的高层建筑响应重构算法研究

作者：井雷防灾科技学院

学位级别：硕士

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建筑地震脆弱性精细化评估方法研究

建筑地震脆弱性精细化评估方法研究

作者：朱彤防灾科技学院

学位级别：硕士

由于我国地广人多,在历次的大地震中往往伴随着严重的经济损失与人员伤亡,然而建筑物的倒塌往往是带来这些严重破坏的最主要原因,建筑结构的脆弱性分析工作作为震害预测工作的一部分,为防震减灾和建筑加固提供了科学依据。随着我国地震... 详细信息

由于我国地广人多,在历次的大地震中往往伴随着严重的经济损失与人员伤亡,然而建筑物的倒塌往往是带来这些严重破坏的最主要原因,建筑结构的脆弱性分析工作作为震害预测工作的一部分,为防震减灾和建筑加固提供了科学依据。随着我国地震监测技术的不断进步,明确表示场地条件对地震动有着放大或缩小的作用,为了定量地表达出场地条件对结构脆弱性分析的影响,因此有必要针对脆弱性分析方法进行精细化的修正,满足当前地震灾害风险普查和隐患排查中房屋建筑地震脆弱性计算方法的需要。本文的主要研究内容如下:(1)分析总结已有的建筑结构分类方法,总结出我国房屋建筑结构精细化分级分类管理新方法,便于对区域建筑脆弱性分析时对房屋建筑进行分级分类管理。提出建筑数据库基本设计思路,该数据库既要满足海量房屋建筑的信息管理,还要对脆弱性分析结果进行匹配与管理,设计出基于Arc GIS的房屋建筑信息系统架构图。(2)从场地条件对地震作用的影响出发,通过对GB18306-2015《中国地震动参数区划图》和GB50011-2010《建筑抗震设计规范》二者的结合,得到了场地类别、设计地震分组、水平地震作用三者之间的关系,并将其应用于结构脆弱性分析中。推导出基于Ⅱ类场地的不同场地水平地震作用调整系数γ,该系数表定量地表达出不同峰值加速度、不同设计地震分组下,各类场地与Ⅱ类场地水平地震作用的倍数关系。将该系数引入楼层平均抗剪强度法与楼层延性系数法,解决了考虑场地条件对脆弱性分析结果的影响评价问题。(3)针对某地区大量砌体结构进行基于GIS的脆弱性分析结果应用及展示,计算出了不同场地类别、不同设计地震分组、不同地震动峰值加速度下的震害等级以及绘制出了砌体结构破坏状态数量统计表与震害等级空间分布图。

关键词：场地类别地震动参数脆弱性分析砌体结构框架结构

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FRP加固RC框架结构抗震性能分析

FRP加固RC框架结构抗震性能分析

作者：赵志漪防灾科技学院

学位级别：硕士

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多源媒体信息融合评估地震烈度方法研究

多源媒体信息融合评估地震烈度方法研究

作者：卢泽葳防灾科技学院

学位级别：硕士

基于CSES和Swarm观测的地震电离层等离子体异常研究

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基于CSES和Swarm观测的地震电离层等离子体异常研究

作者：韩程程防灾科技学院

学位级别：硕士

地震,作为地球自然界最具破坏性的自然灾害之一,不仅给人们的生命财产带来巨大损失,也会对社会经济和环境造成沉重打击。因此,开展地震相关科学预测、监测和预警工作至关重要。随着科技的进步,特别是空间探测技术的发展,越来越多的地震... 详细信息

地震,作为地球自然界最具破坏性的自然灾害之一,不仅给人们的生命财产带来巨大损失,也会对社会经济和环境造成沉重打击。因此,开展地震相关科学预测、监测和预警工作至关重要。随着科技的进步,特别是空间探测技术的发展,越来越多的地震震前异常在电离层被观测到,地震监测预测研究已不局限于地面观测。2018年2月,我国成功发射了地震电磁监测试验卫星(即张衡一号01星,CSES),是中国第一颗专门用于地震观测研究以及地球物理场测量的天基平台。特有的高度和地方时为探索该时空区域内的电离层物理特征,以及地震相关电离层异常现象及机理提供了丰富且长期稳定的观测资料。欧洲航天局在2013年发射的Swarm卫星星座与CSES同期在轨,并且搭载有与CSES相似的地磁场和等离子体探测载荷,为研究电离层的空间动态变化提供了更加全面的观测数据。前期研究表明,电离层等离子体原位观测数据对于地震有非常敏感的响应,学者们记录到大量的震前异常现象。目前CSES-01运行已六年多,基于其电子密度(Ne)观测数据的地震相关异常的系统性的研究还未见报道。本文利用CSES卫星的朗缪尔探针(LAP)载荷观测的电子密度(Ne)数据,对全球57个6.8级以上浅源(震源深度≤100km)地震以及中国15个6级以上地震进行震例分析和统计研究,同时在典型震例CSES数据研究的基础上,联合Swarm卫星观测数据开展立体观测分析。首先利用CSES电子密度观测数据,选取3个典型震例,利用重访轨道分析法研究了震前的异常变化:对于2021年8月12日棉兰老岛附近海域地震,在震前13天和震前12天,震中西北方向Ne异常扰动变化明显升高,在地震当天,震中西南方向Ne扰动变化升高;2020年8月19日印尼苏门答腊岛南部海域地震,在震前11天和震前7天,震中西北方向均有Ne异常变化扰动幅度升高现象;2023年2月6日土耳其地震,在震前10天,震中西北方向Ne扰动变化升高。同时,联合Swarm星座观测数据,利用快速扰动分析方法对这些典型震例进行分析,研究发现:棉兰老岛附近海域地震,在震前13天、震前12天和地震当天记录到了与地震有关的异常;印尼苏门答腊岛南部海域地震,在震前11天和震前7天,Swarm观测数据均有异常出现;土耳其地震在震前10天也记录到了异常现象。其次,利用CSES和Swarm观测数据对三个震例开展震前异常现象的时空立体分布研究,结果表明:在CSES观测到异常现象一定的时空范围内,Swarm卫星在大多数情况下也记录到了相似的异常,但由于CSES和Swarm卫星的轨道高度、地方时等的不同,其异常时空分布有差异,通过这些差异可以看出异常现象可以分布在震中周围460～520km高度范围内,可以持续几个小时。在震例分析的基础上,总结了CSES地震电子密度异常分析流程和判别标准。并利用CSES观测数据对2018年8月到2023年3月之间全球发生的6.8级以上地震(共57个)以及中国大陆6级以上地震(共15个)进行了统计分析。研究发现:(1)震级越大,地震出现异常现象越多;(2)震中东侧异常明显高于震中西侧,北半球异常多分布于震中以南方向,南半球异常多分布于震中以北方向;(3)地震当天、震前2天、震前7天、震前11天几个时间范围内异常出现频次较高;(4)对于中国大陆五年来发生的6级以上地震(共15个):Ne的异常现象多发生在震中西南方向,震前5天异常出现频次最高,此外,震前9天-震前5天有连续异常现象。研究结果表明,CSES和Swarm的Ne能够在研究与地震相关的电离层扰动中发挥基础作用,并且得到统计意义上的可靠性。地震前电离层异常的发生与震级、地理位置(包括陆地与海洋地震)及南北半球位置密切相关,震前异常现象会沿着磁力线方向传播,数据分析结果为理解地震如何影响电离层提供了线索,并且与岩石圈-大气-电离层耦合(LAIC)模型的定性分析一致。本项研究不仅有助于增进我们对地震形成和发展过程中等离子体行为的理解,还能为基于卫星星座的地震电离层研究以及其在防灾减灾中的实际应用提供宝贵的参考资料,具有重要的研究意义。

关键词： CSES Swarm 电子密度地震等离子体异常

川西地区井水位地震预测效能评价及其差异性成因分析

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川西地区井水位地震预测效能评价及其差异性成因分析

作者：张文旭防灾科技学院

学位级别：硕士

震前地下水位异常变化对地震的发生具有重要的指示意义,有效评判和量化不同监测井水位对后续地震事件的预测效能及其差异性,是一个值得深入探讨的问题。本文以四川省龙门山-安宁河断裂带上8口监测井为研究对象,基于各井多年水位变化序... 详细信息

震前地下水位异常变化对地震的发生具有重要的指示意义,有效评判和量化不同监测井水位对后续地震事件的预测效能及其差异性,是一个值得深入探讨的问题。本文以四川省龙门山-安宁河断裂带上8口监测井为研究对象,基于各井多年水位变化序列数据,预先采用4种统计理论方法针对性地识别出可能隐含的地震前兆异常信号;在此基础上,利用Molchan图法对各监测井长时间序列的水位数据进行地震预测效能评估;最后探讨了导致预测效能差异的主控因素。主要得出如下结论:(1)断裂带附近的8口井水位表现的震前异常表现不同。通过采用4种水位异常判别方法,识别出井水位的主导类型,其中川47、48、46、43井水位以高频项异常为主,通常发生在震前1个月左右,异常持续时间较短;川05、41井以趋势项异常为主导,通常发生在震前半年左右;而在川42、03井中趋势项异常和高频项异常较为平均。(2)8口井水位的地震预测效能不同。利用Molchan图法对8口井水位的地震预测效能进行量化,并连续滑动有效预测期时间窗口,得出综合水位地震预测效能,其中川43、41和47井等可以较为准确指示地震的发生(预测效能超过2/3),而川05、03井等则基本失去了对地震的预测意义,川46、42、48井表现的较为均匀(预测效能2/3和1/5之间)。(3)关联性分析结果表明:对外界应力更加敏感的井水位预测效能往往更高;含水层的水力参数(如越流系数、导水系数)大小与预测效能呈现良好的相关关系,可能是影响监测井预测效能差异的关键因素;地震震中的分布位置也会造成井水位预测效能的差异,而含水层承压性则未对预测效能产生显著影响。其中,含水层水力参数对地震预测效能的影响敏感性最高。本研究成果不仅有助于提升地震概率预测的时空精度,对于后续优化监测井布点和提高异常信号提取效率也具有一定的指导意义。同时,揭示了影响水位预测效能差异的几个关键因素,为深入探讨地下水位异常与地震之间的前兆响应机理提供了新的研究视角。

关键词：地震预测效能相关性和敏感性分析震前异常井水位