[发明专利]一种基于ICA-RA的钻孔应变数据的分频段级联校正方法

说明书

本发明涉及钻孔应变领域，具体地而言为一种基于ICA‑RA的钻孔应变数据的分频段级联校正方法，目的是去除外界环境干扰引起的应变变化，首先是将同一观测站点的钻孔应变数据、气温数据、气压数据、降水数据和计算的理论固体潮数据进行4层小波分解；在分解后的5个频段中，逐频段进行多因素与应变的相关性分析；利用ICA‑RA级联校正方法，在各个频段内找到与钻孔应变数据相关性最大的影响因素。引入独立成分分析(ICA)方法，计算由于水位变化引起的应变变化并消除；对于非是气温、气压、和固体潮这类数据，利用回归分析(RA)方法，计算对应频段内主要因素产生的影响并校正。通过本发明能够有效的对钻孔应变数据各频段进行分析，对真实的应变情况有着重要的校正作用。

技术领域

本发明涉及钻孔应变领域，具体地而言为一种基于ICA-RA的钻孔应变数据的分频段级联校正方法，目的是去除外界环境干扰引起的应变变化。

背景技术

国家“十五”期间，中国首创的四分量钻孔应变仪观测点发展较快，全国观测站点增加到50多个。在数种主流大地测量观测方法(测震、GPS和钻孔应变观测)中，钻孔应变仪填补了测震和GPS的测量盲区，在数月至数小时时段上观测精度最高。然而经过几十年的观测实践中发现，影响钻孔应变观测变化的因素很多，这就给提取有效的地下应变信息增加了难度。一般认为气象变化不是钻孔应变的观测的目标。消除掉这种气象影响是提高数据准确性的重要途径。中国地震局“十五”以来建设的钻孔应变观测点，很多都配备气象三要素(气温、气压和降雨量)观测，为后来的数据分析提供了必要的参考资料。

要消除这种影响，首先必须把这种影响的规律或者特征搞清楚。对于气温，一方面，温度和地面向深部的衰减很迅速；另一方面，温度向深部传导也很缓慢。所以，温度对于应变的影响是长周期的，一般可忽略不计。与气温不同，气压变化的主要影响是相对短周期的，且影响明显。周龙寿等(地壳应变场对气压短周期变化的响应，2008)和张凌空等(不同周期气压波对钻孔体应变仪观测结果的影响，2009)针对体应变仪，研究了不同周期的气压对应不同周期应变的影响。但需指出，目前对四分量钻孔应变仪观测数据的分析还很匮乏。在气象变化影响中，降水对钻孔应变的影响是最复杂的，对这个问题深入研究也很少。除去气象影响之外，钻孔应变数据还清晰的记录着固体潮汐的作用。

发明内容

本发明所要解决的技术问题在于提供一种基于ICA-RA的钻孔应变数据的分频段级联校正方法，解决四分量钻孔应变仪观测数据干扰引起的应变变化问题。

本发明是这样实现的，

一种基于ICA-RA的钻孔应变数据的分频段级联校正方法，该方法包括：

a、录入钻孔应变数据，录入同站点的气温、气压和水位数据共4组；

b、应用滑动平均法计算步骤a录入的4组数据的小时值数据；

c、计算同一站点位置的等时间跨度的理论固体潮数据；

d、对步骤b的4组数据的小时值数据和步骤c的理论固体潮数据，共5组数据均进行4层小波分解并重构，将数据分解到5个不同频段内，其中5个不同频段包括低频段作为第一频段，以及细节频段作为第二频段；

e、选取N＝1频段作为第一频段时的各因素作为初始状态；

f、计算各因素与对应频段应变的相关系数，并按降序排列；

g、判断是否存在一个相关系数大于0.8，是，进行步骤h；否，进行步骤p；

h、判断应变是否受水位数据影响最大，是，下一步；否，跳至步骤j，判断气温；

i、利用独立成分分析方法计算水位变化引起的应变变化并校正；

j、判断应变是否受气温数据影响最大，是，下一步；否，跳至步骤l，判断气压；