历史地震图数字化问题的研究

发布时间：2019-12-05 21:21

【摘要】：在数字化地震台建立之前的近百年间,人们通过笔纸的方式记录了大量的历史地震图。这些地震图蕴含着历史地震信息的第一手资料,对地震学家具有重要的研究价值。为了能够使用现代地震学方法研究历史地震图,同时也为了延长历史地震图的保存期限,对历史地震图进行数字化工作意义重大。本文首先介绍了历史地震图数字化的研究背景及意义,而后针对数字化过程中的关键问题给予研究,并给出了相应的解决方案,本文的主要工作和贡献是：1)研究了地震图波形提取问题。分析了地震波曲线的剖面灰度特性,给出了相应的地震波曲线点以及地震波切线方向的提取方法。同时为了方便后续的分析,以及过滤掉提取出来的噪声点,本文依据地震波曲线的切线特征,设计了相应的算法将提取出来的地震波曲线点连接成线,并在连接过程中消除了噪声点。实验结果表明,本文方法可以准确的从地震图中提取出相应的曲线结构,为后续的工作做出了很好的铺垫。2)研究了地震图波形自动跟踪问题,本研究依托于地震图波形提取工作。本文利用地震图波形的固有特点,如拐点处地震波曲线的相似性以及地震波曲线围绕其中轴线做震荡运动的特性,结合分支限界算法的思路,对提取出来的曲线段进行跟踪操作。实验结果表明,本文算法可以全自动地完成对于地震图波形的跟踪,并且可以较好的处理地震图中曲线的交叉和断裂部分。3)研究了地震图自动倾斜校正问题,本研究依托于地震图波形提取工作。地震图含有大量的平行线段,这些平行线段的走向代表了地震图的倾斜度。本文设计相关算法从提取出来的曲线段中筛选出形状最趋近于直线的曲线段,并对该曲线段做一维线性回归,求取其倾斜角度,利用该角度对原始地震图做旋转变换,完成地震图的倾斜校正。实验结果表明该校正算法可以快速的完成地震图的倾斜校正工作,并且具有较高的精度。4)研究了地震图中时标的提取问题,本研究依托于地震图波形提取工作。地震图中含有大量的记录地震时间信息的时标,这些时标在地震图中以规则的短线形式存在,并且长度固定。本文给出的曲线提取算法可以将地震图中的所有曲线结构都提取出来,包括时标,因此可以直接依据提取出来的曲线段的长度,从曲线段中筛选出时标。实验结果表明该算法可以很好的完成时标提取工作。5)最后为了进一步总结地震图的数字化工作,本文研究了地震图的弧形校正问题,本研究依托于对地震图图像的秩的分析。图像的秩可以用来衡量图像内部的相似性,当地震图未发生失真时,其秩要比发生弧形失真的图像要低,因此可以将弧形失真问题,看作是寻找一种变化使图像秩最低的问题。本文设计相应的算法验证了上述思路并且实验结果表明,该方法可以较好的处理地震图弧形失真问题。
【图文】：

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如果人们能够对这些历史地震图进行数字化，那么人们对于地震发生机理的研究将逡逑得到进一步的完善，对于地球知识的获取也将更加全面。尽管人们可以通过对这些历史逡逑地震图进行扫描（如ＩＲＩＳ），将其保存在电脑中，然而这种方法仅仅延长了这些历史地逡逑震图的寿命，人们还是无法直接利用现代数字化的研究方法对其进行研究，因此数字化逡逑这些历史地震图意义重大。逡逑

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地增加了地震图的数字化工作的难度，仅有的一些自动化软件也仅仅能够全自动处理一逡逑些简单的地震图，对于复杂的地震图还是需要一定的人工干预过程。历史地震图数量庞逡逑大，，手动完成对它们的数字化是非常耗时，也是非常枯燥的，因此关于地震波的数字化逡逑工作还需进一步的发展。逡逑
【学位授予单位】：大连理工大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2015
【分类号】：P315

【共引文献】