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小波方法在地震遥感信息提取中的应用

小波方法在地震遥感信息提取中的应用

作者：熊攀中国地震局地震预测研究所

学位级别：硕士

卫星遥感技术已经广泛应用于地震科学研究的各个领域,但由于缺乏有效的地震遥感数据处理技术,致使地震遥感数据中的大部分信息没有得到充分的利用。研究地震遥感数据处理技术,能够充分开发和利用遥感信息,有效提取地震异常,为地震监测... 详细信息

卫星遥感技术已经广泛应用于地震科学研究的各个领域,但由于缺乏有效的地震遥感数据处理技术,致使地震遥感数据中的大部分信息没有得到充分的利用。研究地震遥感数据处理技术,能够充分开发和利用遥感信息,有效提取地震异常,为地震监测预报服务。小波分析方法是一种窗口大小固定但其形状可改变的时频局部化分析方法。即在低频部分具有较高的频率分辨率和较低的时间分辨率,在高频部分具有较高的时间分辨率和较低的频率分辨率,因此被誉为数字显微镜。其应用领域十分广泛,包括:信号分析、图像处理、计算机分类与识别、大型机械的故障诊断和地球科学研究等方面。本文基于小波分析方法的基本原理,运用小波极大值图示法、小波系数叠加法、小波分解综合分析法和小波赫斯特指数法等4种小波方法,分析和处理了法国DEMETER电磁卫星数据和美国NOAA气象卫星的长波辐射数据,并结合2008年5月12日的汶川8.0级地震和2007年6月3日的普洱6.4级地震等地震事件,通过一系列的对比分析实验来验证这4种小波方法在地震遥感信息提取中的有效性。1、小波极大值图示法在NOAA卫星长波辐射值异常信息提取中的应用长波辐射是地球表面吸收太阳辐射后,转而将能量向天空做出的辐射。受日地物理周期性活动的制约,地球射出长波辐射呈现为周期性变化特征;此外,地球内部活动,如地震、火山等向外散射的辐射能量,也会形成长波辐射,这一部分呈现非周期性、不连续、孤立的变化特征。本文基于上述长波辐射的物理成因,利用小波极大值图示法检测长波辐射数据中地震异常。具体的研究思路是:1)基于地震事件的地质背景,定义实验研究区,以震中为中心,300公里范围将实验研究区均分为9个单元格;2)利用一维连续小波变换和奇异性数据检测原理计算出每个单元格中的长波辐射的小波极大值,并以可视化的形式画出小波极大值分布图;3)将9个单元格对应的小波极大值分布图按空间顺序堆积在一起,形成空间上连续的小波极大值序列图,通过分析小波极大值序列图中小波极大值的分布形态来识别长波辐射中的地震异常;4)结合四川汶川地震和云南普洱地震,通过一系列的对比实验来识别长波辐射中的地震异常。5)考虑到汶川8.0级地震能量较大,影响范围也比较大,为了对比分析扰动区域和非扰动区域,本文基于历史地震活动性和地质构造特征,选取了三个研究实验区,分别是区域1、区域2和汶川地震主震区,主震区覆盖了汶川地震的震中区域,区域1邻近汶川地震的断层带,区域2远离地震带,属于无震区。三个区域的具体地理位置为:主震区:从30°N至33°N,103°E至106°E,区域1:从28°N至31°N,105°E至108°E,距主震区大约200公里,区域2:从44°N至47°N,113°E至116°E,距主震区大约1400公里。6)为了做出更具有说服力的实验结果,以汶川地震震中为中心,20°×20°定义出实验研究区,选取距震中2000公里的大范围汶川地震实验研究区(21°N到41°N,93°E到113°E),采用的小波分析方法为db1,小波阶数为16,研究的长波辐射数据为2006年10月到2008年9月两年的长波辐射均值数据。7)以普洱地震震中为中心,20°×20°定义出实验研究区,选取距震中2000公里的大范围汶川地震实验研究区(13°N到33°N,91°E到111°E),采用的小波分析方法为gaus3,小波阶数为16,研究的长波辐射数据为2006年5月到2008年4月两年的长波辐射均值数据。实验获得的初步结果如下:1)汶川地震前,地震震中300公里范围内均出现明显的长波辐射的地震异常;汶川地震主震区的小波极大值序列图中的异常强度明显大于两个对比实验区,对比两实验区域的异常强度,区域1大于区域2,区域2中基本上没有异常,说明汶川地震的影响范围虽然大,但随距离而减弱,而且是有限度的。2)汶川地震前8个月时(2007年9月),地震震中2000公里范围内异常强度出现大区域下降,异常低值一直持续到2008年1月,汶川地震震前4个月时(2008年2月),异常强度突然大幅度的上升,反映了汶川地震孕震时巨大的能量变化;2008年8月的异常强度超出均值141.1%,可能为汶川地震后大量的强余震引起的能量变化。3)普洱地震前的长波辐射值出现三个非周期性、不连续、孤立变化的异常特征;将普洱地震发生当年的长波辐射数据(2006年9月3日到2007年9月3日)和推后一年的数据(2007年9月3日到2008年9月3日)进行对比实验,结果表明两组数据的小波极大值年周期变化有一定的相似性,但普洱地震发生当年的长波辐射强度偏大。4)普洱地震前5个月时(2

关键词：地震遥感小波方法地震异常射出长波辐射 DEMETER卫星

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地震岩石层—大气层—电离层耦合机理研究

地震岩石层—大气层—电离层耦合机理研究

作者：赵庶凡中国地震局地震预测研究所

学位级别：硕士

近年,国内外很多卫星观测结果表明地震产生的溢出气体、地表颤动、电磁辐射等能够在电离层产生扰动。地震电离层前兆研究受到各国科学家的重视,很可能发展成为地震短临预报的重要手段。地震引起电离层扰动的机理问题也受到普遍关注,被... 详细信息

近年,国内外很多卫星观测结果表明地震产生的溢出气体、地表颤动、电磁辐射等能够在电离层产生扰动。地震电离层前兆研究受到各国科学家的重视,很可能发展成为地震短临预报的重要手段。地震引起电离层扰动的机理问题也受到普遍关注,被称为“地震岩石层-大气层-电离层耦合机理(Lithosphere-Atmosphere-Ionosphere Coupling Mechanism Related to Earthquakes)”。LAI耦合机理的研究可以为从卫星观测数据中提取地震异常提供一定的理论依据。对该耦合系统的认识依赖于实验观测、理论分析和数值模拟等综合研究工作,其中,数值模拟起着重要作用。目前国内外进行的地震LAI耦合数值模拟主要包括直流电场耦合模拟、声重波耦合模拟以及电磁波耦合模拟。电磁波耦合是诸多LAI耦合模型中唯一不需通过不同物理量相互作用而实现地震LAI耦合的方式。本文将重点研究地震LAI电磁耦合模拟。很多卫星在电离层中记录到明显的甚低频(Very Low Frequency)、极低频(Ultra Low Frequency)、超低频(Super Low Frequency)频段地震电磁信号。法国、美国、俄罗斯等国相继发射了地震电磁卫星DEMETER,QuakeFinder,Compass-2等来观测地震引起的地球空间电磁环境的变化。中国的地震电磁卫星计划正在紧锣密鼓的推进。以往国内的地震电离层电磁前兆研究主要是对卫星数据的处理分析,缺乏数值模拟方面的理论研究。本论文是我国首次开展地震电离层耦合机理研究,填补了空白,可以为将来的中国地震电磁卫星的数据资料分析处理以及地震电离层试验网的立项论证提供理论及技术支撑。本文的研究内容、具体研究方法、研究结果及结论如下: (1)从各向异性介质中的麦克斯韦方程组出发,把电离层模型简化为均匀不分层,推导计算均匀不分层电离层的反透射系数及折射率表达式。分析了VLF频段入射电波频率、入射角,地磁倾角、电子碰撞频率、电子浓度等介质参数对均匀不分层电离层的反透射系数及折射率的影响。计算发现:电离层电导率矩阵必须满足一定的色散关系时,其中才有可传播的电磁横波;另外,计算结果还表明:电波入射角越小,越容易进入电离层;频率越高,在电离层界面的穿透能力越强,进入电离层后的色散和损耗越小。电离层电子浓度大,电波越不容易透射,在其中传播的电波的色散和衰减越大;电子碰撞频率越大,VLF电波越容易进入电离层,其中的寻常波色散越大衰越小,而非寻常波刚好相反。纵传播的衰减和色散最小,横传播相反,所以电波倾向于沿着磁力线传播。地磁倾角越大,透射越强,所以磁赤道处,电波很难进入电离层。 (2)在此基础上把电离层看做更接近物理实际的水平分层电离层,利用传播矩阵法与革兰-施密特(Gram-Schmidt)正交化相结合的全波法数值求解斜向地磁场影响下水平分层电离层中的麦克斯韦方程组,构建了电波在电离层中的传播模型。分析了VLF频段电波反射系数、极化、电离层中的场结构和能量随高度及电波频率的变化特性。计算结果表明:电离层中有两种特征波,其中右旋极化波传播速度小衰减也很小,左旋极化波刚好相反。任意极化的VLF电波进入电离层后都会发生极化倒转,变为稳定的左旋和右旋的圆极化。电波在电离层各层中,由于D层带电粒子与中性粒子之间的强烈碰撞而被严重吸收且其中的电波特性不稳定;左旋极化波被电离层D层强烈吸收,为不可传播模,而右旋极化波在电离层中为可传播模,可见碰撞对电波能量的衰减起决定作用。另外,电波频率越低垂直方向的坡印廷能流密度越大,这说明地震辐射的低频电磁波更易被卫星观测到。通过与均匀不分层电离层计算结果的比较发现,为保证今后进一步定量计算的精度,必须采用分层电离层模型。 (3)电波在电离层以下的传播,采用三维球面地-电离层波导模型。将其与基于全波法的电离层电波传播模型相结合,构建了LAI电磁耦合模型。借助澳大利亚长波导航台发射的导航信号,计算了卫星高度的场强,验证了论文建立的地震LAI电磁耦合模型的正确性。结果表明:地面VLF人工源在电离层中激发的场地面VLF人工源在电离层中激发的场由于地-电离层波导作用呈现一组同心圆环;圆环具有明显的南北不对称性,北大南小,这说明人工源激发的哨声模容易沿磁力线传播;同心圆环中心在地面的投影相对于发射源,沿磁力线偏向磁赤道方向,偏移量与发射源所在纬度有关。计算结果与观测结果趋势一致性良好,但计算值稍大。可能是因为模型计算时没有考虑电离层不均匀体对电波的散射造成的能量损耗,也有可能是电离层分层层数不足造成的,另外我们把发射源理想化为垂直电偶极子也可能造成误差。通过以上研究得到以下初步认识:地震辐射的电波频率越低越易被卫星接收,与国外专家的相关研究结果及卫星观测结果一致,可为中国地震电磁卫星观测提供了

关键词： LAI耦合地震电磁异常 VLF电波地-电离层波导全波计算

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应培养大批有创新能力的高层次科技人才

中国科学院院刊 1998年第6期13卷 451-452页

作者：黄荣辉大气物理研究所北京100029

1培养有创新能力、高水平青年科技人才的重要性世界发达国家经济发展的事实,证明了现代社会经济增长主要靠科技创新,而科技创新必须有一批具有创新能力、高水平的科技人才来实现.近代科学技术发展的几个阶段和研究中心的大转移,都是由... 详细信息

1培养有创新能力、高水平青年科技人才的重要性世界发达国家经济发展的事实,证明了现代社会经济增长主要靠科技创新,而科技创新必须有一批具有创新能力、高水平的科技人才来实现.近代科学技术发展的几个阶段和研究中心的大转移,都是由具有创新能力的科技人才来带动的,如13世纪意大利伟大科学家哥白尼、伽利略等开创了用观测和实验来研究自然科学的新时代,为近代科学的发展奠定了基础,从而在意大利形成了近代科学的研究中心,促进了意大利经济、贸易和航海业的发展;17世纪,英国科学家牛顿提出经典力学的三大定律,使观测和实验得到的科学现象上升为理论,带动了许多近代科学领域研究的发展,产生了第一次科学革命;并且由于瓦特发明了蒸汽机,产生了第一次工业革命,促进了当时英国及欧洲资本主义经济的大发展;19世纪后期到20世纪初,德国、法国和英国涌现一批数学家和物理学家,如德国的雅可比、高斯、欧姆、伦琴和普朗克,法国的居里夫妇,英国的汤姆生等,特别是法拉第发现了电磁感应现象和麦克思韦创立了电磁理论,为科学创新奠定了基础.当时德国由于重视科技创新,利用电磁理论研制出实用的电动机,从而开辟了电气化的新纪元,产生了第二次工业革命,促进了德国经济大发展;20世纪初,著名物理学家爱因斯坦提出狭义相对论,产生了第二次科学革命.之后,德布罗意、薛定锷等建立了量子力学,为现代高新技术的发展奠定了科学基础.70-80年代,日本由于实施了'技术立国'方针,发展了以家电为中心的高新技术,使日本的经济大幅度增长.第二次世界大战之后,美国实施了以教育带动科研的政策,大量吸引各国优秀科技人才,注重知识创新和科技创新,掌握了知识经济的主动权,在包括原子能、信息与计算机、航空与空间技术及微电子技术等高新技术领域一直处于世界领先地位,形成了高新技术产业群,使美国经济在目前世界经济处于不景气的情况下仍保持上升的态势.这些说明培养具有创新能力、高水平科技人才的重要性.

关键词：科技人才创新能力科技创新人才培养

趋化因子受体CX3CR1基因T280M多态性在云南彝族人群中的分布

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昆明医科大学学报 2017年第8期38卷 35-39页

作者：陈志彬莫艳萍杨钰陈灿昆杨靖宜万瑞雪范志祥龙莉昆明医科大学云南昆明650500 昆明医科大学第一附属医院老干科云南昆明650032 昆明医科大学第二附属院生殖医学中心云南昆明650101 昆明医科大学细胞生物学和医学遗传学教研室云南昆明650500

目的研究云南省晋宁县彝族人群CX3CR1基因T280M多态性分布的情况,为探讨CX3CR1基因相关性疾病的发病机制奠定基础.方法采用PCR-RFLP技术对居住在云南省晋宁县268例彝族健康个体的CX3CR1基因T280M多态性进行分析,计算MM、MT、TT基因型频... 详细信息

目的研究云南省晋宁县彝族人群CX3CR1基因T280M多态性分布的情况,为探讨CX3CR1基因相关性疾病的发病机制奠定基础.方法采用PCR-RFLP技术对居住在云南省晋宁县268例彝族健康个体的CX3CR1基因T280M多态性进行分析,计算MM、MT、TT基因型频率和M、T等位基因频率,与其他人群该位点多态性进行比较.结果云南省晋宁县彝族CX3CR1基因的MM、MT、TT基因型频率分别为1.12%、11.94%和86.94%,M和T等位基因频率分别为7.09%和92.91%.与汉族、维吾尔族、希腊、法国、塞尔维亚、印度、意大利和高加索人群比较,无论是基因型分布还是基因频率差异有统计学意义(P0.05).结论 CX3CR1基因T280M多态性分布存在民族、种族差异,且种族间的差异大于民族间的差异.

关键词： CX3CR1基因基因多态性彝族分布

2001年杭州第五届流体传动及控制国际学术讨论会总结报告

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机床与液压 2001年第3期 138-138页

1 会议基本情况 2001年杭州第五届流体传动及控制国际学术讨论会在浙江大学机械电子控制工程研究所的精心组织下，于2001年4月3日至6日在浙江大学邵逸夫科学馆隆重举行。会议代表共125人，其中国外参加者55人(芬兰9，日本13，瑞典7，德... 详细信息

1 会议基本情况 2001年杭州第五届流体传动及控制国际学术讨论会在浙江大学机械电子控制工程研究所的精心组织下，于2001年4月3日至6日在浙江大学邵逸夫科学馆隆重举行。会议代表共125人，其中国外参加者55人(芬兰9，日本13，瑞典7，德国11，法国2，新加坡2，美国2，加拿大4，丹麦1，巴西1，匈牙利1，韩国1)。本次会议共收录123论文，其中国内75篇，国外48篇，来自12个国家：芬兰13，日本12，瑞典7，德国7，法国、新加坡各2篇，美国、加拿大、丹麦、巴西、匈牙利各1篇。会议聘请国内外著名学者专家组成程序委员会。其中国内委员7名，国外10名。由流体传动及控制国家重点实验室学术委员会主任路甬祥院士任会议主席。并由浙江大学机械电子控制工程研究所、流体传动及控制国家重点实验室人员组成会议组织委员会。浙江大学机械电子控制工程研究所陈鹰教授为组织委员会主席，徐立副教授为秘书长。会议主题包括： (1)流体力学基础研究Fundamental Research。 (2)现代液压元件与系统技术Hydraulic Components and System。 (3)气动中的创新技术Innovation in Pneumatics。 (4)水液压技术Water Hydraulics。 (5)故障诊断Fault Diagnosis。 (6)机电一体化Mechatronics。 (7)流体动力领域中的计算机应用Computer in Fluid Power。 (8)新材料与流体动力领域New Material and Fluid Power。 (9)工业应用New Industrial Application。我校机械电子控制工程研究所、流体传动及控制国家重点实验室在该学科学术带头人路甬祥教授(中国科学院、中国工程院两院院士)的领导下，分别于1985年、1989年、1993年、1997年在杭州召开第一、二、三、四届流体传动及控制国家学术讨论会(International Conference on Fluid Power Transmission and Control,Hangzhou)。前四次会议均取得了圆满成功，得到了国内、外与会学者的一致好评。该会议已经成为该学科领域中较负有盛名的传统国际会议，为国内外公认的本领域三大重要国际会议之一。对加强流体传动及控制技术领域内的国际间学术交流，增进国内外同行的友谊与合作，促进我国流体传动及控制工程技术的发展等方面起了积极作用。主办单位在召开国际学术会议的联络和组织工作方面，也积累了丰富经验。2001年4月举行的是第五届流体传动及控制国际学术讨论会。2 国际上本学科的动向、趋势，水平和评价 (1)流体传动及控制(FPTC)的应用领域不断深入、扩大。 (2)FPTC与IT技术更加密不可分，IT技术极大地推动了FPTC技术的发展，使FPTC系统控制与集成、元件的更新换代和FPTC设计，迈上新的台阶。 (3)FPTC技术的环境友好性问题受到重视，节能技术与水液压技术是最近一段时间的研究热点。 (4)新材料技术的应用，一直是FPTC领域中值得推崇的研究课题。这次会议邀请了国际上著名的学者和一位著名企业家作了特邀报告和大会报告。路甬祥院士通过对FPTC技术的历史回顾和科学技术发展规律分析，提出了FPTC技术发展的趋势和值得开展研究的领域方向；芬兰坦培拉大学Vilenius教授和Virvalo教授的报告，介绍了该大学在水液压技术和液压行走机械方面的研究新进展，再次向学术界证实了他们不愧是欧洲新兴的液压技术研究中心；前日本油空压学会主席、日本东北大学Hayashi教授报告了该学校在液压系统非线性现象研究中心的新发现；瑞典皇家科学院院士、林雪平大学的Palmberg教授介绍了液压系统仿真技术的新发展；德国FESTO气动公司监事会主席Stoll博士介绍了气动技术的新发展；德国德雷斯顿大学Helduser教授报告了桥梁工程中的液压减振技术，等等，都引起了与会者极大的关注。3 本次会议的成果与差距这次会议吸引了除英国之外的大多数流体传动及控制领域的知名学者和知名研究机构的参与，加之高水平的大会报告，因此这次大会是本学科领域的一次高层次的学术交流活动。会议主办单位浙江大学机械电子控制工程研究所的实验室开放，是历届国际会议的重头戏。由于研究所得到国家211工程的大力支持，实验设备和科研条件得到了大幅度的改善。同时，实验室正在开展许多高水平的科研研究项目。因此，研究所以崭新的面貌迎接与会代表，给代表们留下了深刻的印象。这次会议的举办，成功地完成了出色地在世界舞台上表现自己的目标。同时，会议还安排了参观我国民族工业，参观了上海立新液压件厂，向世界介绍我国的液压企业，为推动我国行业走向世界，做出了贡献。这次会议

关键词：流体传动及控制国家重点实验室领域机械电子水液压技术学术讨论会杭州浙江

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法国国家警察总局法庭科学实验室简介

刑事技术 2012年第1期37卷 3-5页

作者：殷治田花锋陈松姜先华刘成伟陈培坚公安部物证鉴定中心北京100038 辽宁省公安厅物证鉴定中心沈阳110032 山东省公安厅物证鉴定中心济南250001 福建省公安厅物证鉴定中心福州350003

2011年9月12日至21日，应法国国家警察总局的邀请，公安部司法鉴定代表团一行6人对法国国家警察科学研究所、警察科学技术中心以及巴黎警察局中心实验室的机构设置、实验室管理、质量保证、数据库应用以及有关技术发展与应用状况进行了... 详细信息

2011年9月12日至21日，应法国国家警察总局的邀请，公安部司法鉴定代表团一行6人对法国国家警察科学研究所、警察科学技术中心以及巴黎警察局中心实验室的机构设置、实验室管理、质量保证、数据库应用以及有关技术发展与应用状况进行了考察与交流。从中看到了我国在法庭科学管理体制、实验室运行机制、质量管理、信息化建设和人员培训制度等方面与法国的差异，分析清楚这些差异，对我国的法庭科学事业发展具有重要的参考价值。

关键词：法庭科学实验室法国警察总局考察交流