信息熵在地下流体资料处理中的应用.pdfVIP

维普资讯 第 19卷第 2期 华 北 地 震 科 学 Vo[，19，No．2 20O1年 6月 NORTH CHINA EARTHQUAKE SCIENCES Jun．，2o01 文 章编号 ：1003—1375(2001)02—0001—07 信息熵在地下流体资料处理中的应用 李圣 强 ，杜建 国，康 春丽 (中国地震局分析预报 中心 北京 100036) 摘要 ：简要介绍了信 息熵的原理及其方法 ，并对八宝山断裂带逸 出氧和 昌黎台的水位资料进 行处理 。结果表明，用信息熵的原理和方法M前兆观测 资料中提取地震前兆异常信息是可行 帕 。八宝 山断裂带选 出氧 的信息熵减熵异常对 应地震较好 分别从氡 日均值和五 日均值 中提 取的信息熵都能得 出一些很有意义的异常信息，但五 日均值 的熵值更明显、直观 昌黎水位处 理结果也说明地震 前后信患熵台出现较为明显的减熵异常，并且水位观测值趋势变化对信 皂 墒影响不大 。 关键词 ：信 息熵 ；地震 ；地下流体 ；八宝山断层气；昌黎 台 中圉分类号 ：P315．72 3 文章标识码 ：A 0 ；j言 熵增加原理是热力学基本定律之一，而熵函数是与体系紊乱程度相联系的热力学性 质 ，熵值小 的体系对应 比较有序的状态 ；熵值大 的体系则对应 比较无序 的状态C 。一个远 离平衡态的开放系统 ，不断地与外界进行物质和能量交换 ，当外界条件变化达到一定的阀 值时，系统就可能从原 来的无序状态转变为一种在时间上 、空间上有序的状态 ，震源 区是 一 种开放系统 ，认为地震的孕育及其发生发展过程 同耗散结构的形成、稳定、演变是相近 的 ，即震源 区具有耗散结构 的特点 。 地震前兆信息可能通过 出现各种各样 的异常反映出来 。在地震 的孕育过程 中，孕震区 有可能从原来的无序状态转变为一种在时间上 、空间上的有序状态，与之相关联的各种信 息量 (如各种前兆观删1手段等)的有序性程度也都有可能增加 。因此 ，如何从这些观{赠资料 中识别和提取同地震有关的异常信息对认识地震和地震预报都具有十分重要的意义 。许 多学者引用信息熵来描述这些信 息量的有序性程度，则其在地震前后应该有减小过 程 迄今 为止．信息熵多用来研究地震活动性 ，即以地震活动性资料 (如小震活动、地震 目录等)为样本．借助信息熵的理论和方法从中提取出与地震活动有关的减熵信息 ；此 外 ，用信息熵的方法用来处理前兆观测数据 (如地倾斜资料和水氡资料等)，也取得了很有 收稿 日期 ：2000—10—15 基金项 且 ：中国地震局 九五”科技攻关项 日(95～04—0101—07】资助 作者简介 ：车圣强 (1969．7一)-男(汉族)．福建省妊溪县^，中国地】睡局分析预报中心助理研 究员 ．硕士 ．主要从 事计算机应用、采统集成及数据处理工作． 维普资讯 2 华 北 地 震 科 学 19卷 意义的前兆异常信息0 ，但是这方面的工作较少。本文在介绍信息熵原理基础上 ，探讨 了 信息熵方法在提取可靠地震地下流体异常方面的应用。 1 信息嫡方法简介 Shannon(1948)定义了这样一种信息量 ，即这种信息量撇开了事件发生的时、空及 内 容 ，只顾及事件发生的状态数 目及每种状态发生的可能性大小。这就使该信息量具有普遍 的意义和广泛 的适用性 6【。 设 x是取有限个值 的随机变量 ， P = P {X — }，i= 1，2，… ， (1) Shannon熵定义为t H (x)= P．1。 (1／P．)