[发明专利]基于超导重力资料提取同震重力信号的方法及验证方法

说明书

本发明公开了基于超导重力资料提取同震重力信号的方法，通过超导重力仪采集观测数据；对所述观测数据进行预处理后得到重力变化值；找出重力变化值中的同震重力信号和高频地震波的最佳显示频段；过滤所述高频地震波，提取到同震重力信号，对超导重力观测数据中包含了各种不同信号的问题，采用了功率谱密度分析法结合低通滤波技术有效地压制其中的高频地震波、震前重力异常扰动、台风等信号，最优地提取出了其中的同震重力信号，并且对地震前的数据进行最小二乘拟合获得一阶变化值和震后数据也进行一阶最小二乘拟合，取其差值与同震重力变化理论值进行对比，从而验证提取的同震重力信号的有效性。

技术领域

本发明属于大地测量领域，具体涉及基于超导重力资料提取同震重力信号的方法及验证方法。

背景技术

超导重力仪（Superconducting Gravimeter, SG）是目前观测精度最高、最稳定的相对重力仪，它具有极宽的动态线性测量范围、极低的噪声水平和漂移率。它的秒采样数据能够观测到1纳伽（10^-9 m/s2）的重力变化，随着全球地球动力学计划（GGP）的实施，超导重力数据被广泛应用于固体潮和海潮模型分析、地球自由震荡谱中基频和谐频振型的检测、地球内核运动的探测以及重力长周期变化对地壳垂直运动的影响等研究中。由于超导重力仪的昂贵性以及维护困难度，该仪器并未进行普及，但该仪器的观测精度非常高，观测数据又被广泛使用，GGP网站上显示全球有31台超导重力仪在正常运行着，高精度的超导重力数据已广泛应用于地球动力学的各项研究，超导重力仪在同震重力变化检测中的作用，对震源机制、地震预警、灾后重建等研究具有重力意义，还可为高精度断层滑动分布的反演提供约束条件。

现有获取同震重力信号的方式包括：实际观测和理论计算。

实际观测法主要靠地面重力仪（绝对重力仪、超导重力仪等）的观测并从中扣除其他信号进而提取出同震重力信号；理论计算法主要采用地震位错理论并联合断层滑动模型从而计算出同震重力变化理论值。实际观测法提取的同震重力值精度受数据提取方法的影响，不同的人提取的同震重力值不一样；

理论计算法给出的同震重力值精度受地震位错理论中地球模型和反演断层的原始观测数据（GPS、InSAR等）、反演方法等的影响，也存在一些差异。但总体上来说，两种方法给出的同震重力值具有比较高的吻合度，误差都在合理范围内，可以通过相互对比来检验方法的有效性。

目前获取同震重力信号的方式存在以下问题：

1、由于超导重力仪及其数据的稀缺性，对该观测数据的研究和提取并不多，尤其对于同震重力信号的提取方法比较稀缺。

2、针对超导重力观测数据中包含了各种不同信号的问题，如何压制其中的高频地震波、震前重力异常扰动、台风等信号，最优地提取出其中的同震重力信号的问题急待解决。

发明内容

针对上述现有技术的不足，本发明所要解决的技术问题是：如何提供基于超导重力资料提取同震重力信号的方法，以及一种验证基于超导重力资料提取的同震重力信号的方法，从而能最优地提取出其中的同震重力信号并进行验证。

为了解决上述技术问题，本发明采用了如下的技术方案：

基于超导重力资料提取同震重力信号的方法，通过以下步骤实现：

通过超导重力仪采集观测数据；

对观测数据进行预处理后得到重力变化值；

找出重力变化值中的同震重力信号和高频地震波的最佳显示频段；

过滤高频地震波，提取到同震重力信号。

在一些实施例中，上述基于超导重力资料提取同震重力信号的方法中，在对观测数据进行预处理中，预处理包括修正和格值改正：

修正包括：

修正观测数据中含尖峰和突跳信号的数据观测段；

删除不正常和无意义的数据观测段；

得到修正后的观测数据；