第十章 数据处理与异常识别方法.ppt

第十二章 地下流体观测数据处理与异常识别方法 地震地下流体的资料处理工作内容：□地下流体观测资料质量的评价(可靠性与精确度)□地下流体观测资料处理(日常计算、基本图件的绘制、日常监测数据处理软件系统)；□主要干扰因素的识别与排除,提取与地震孕育、发生过程有关的信息。（数学方法） 授课内容 地下流体观测资料的评价及预处理 原始观测数据的日常处理 数据处理基本方法 地下流体异常识别方法 地下流体震兆异常的调查与落实 地下流体前兆异常的规律与特征 一、评价及预处理 观测资料可靠性评价 数据获取过程复杂，可靠性受多种因素制约。利用资料进行预报须评价观测资料可靠性。 观测资料预处理 （一）观测资料可靠性评价 （二）观测资料预处理 1.观察计算机屏幕上显示观测值，是否出现缺数、突跳和阶跃. 分析突跳\阶跃原因，可舍弃观测偶然事件引起的突跳。 2. 缺数断点，采用插值方法（线性插值法 、抛物线插值法 、多元线性回归拟合外推插值法 ）补值。 二、原始数据日常处理 日常计算 基本图件绘制 三、数据处理基本方法 预备知识 相关分析与回归分析方法及其应用 滤波分析及其应用 调和分析方法及其应用 周期分析方法及其应用 （一）预备知识 时间序列 平稳随机时间序列 序列的期望（均值、方差、相关等）不随时间的推移而变化，而且可以用时间平均代替总体平均。 非平稳随机序列 序列的统计特性 （1）均值 算术平均值 加权平均值 （2）标准差（方差） 观测资料的预处理 线性插值 抛物线插值 拉格朗日插值 多元线性回归拟合插值 相关分析 相关分析是研究两个或两个以上随机变量间的关系，并描述它们之间的相关程度。相关分析有线性相关和非线性相关，线性相关是最简单的相关关系。 回归分析 回归分析是一种处理两个或两个以上变量间依存关系的统计方法，并用于说明变量间依存变化程度的定量关系。 一元回归 多元回归 表示观测值y对于另一组观测值（x1,x2,…）的相关性，模型将y分解为两部分，一部分表示因变量（x）的变化引起的波动，它表示某些已知因素对y的贡献；另一部分是残差，是由一些不确定的因素或测量误差产生的。 逐步回归 应用 1）作出散点图，观察变量间的趋势。如果是多个变量，则还应当作出散点图矩阵、重叠散点图和三维散点图。 2）考察数据的分布，进行必要的预处理。 3）选择合适的回归方程进行回归分析 对于影响因素单一观测量的可采用一元回归，即先分析它们之间的相关性，如果相关，是何种关系，线性还是非线性，是非线性的哪一种，相关关系确定以后，再选择相应的回归方程进行回归。 如果影响因素为两个或两个以上，采用多元逐步回归方法。 相关分析与回归分析实例 怀来断层气二氧化碳的年动态与地温的相关关系显著，其年变化基本受地温的影响。其一元线性回归分析方程： y=2.446+0.101x 北京某温泉水氡y同气温（x1）、管路中水温（x2）、井中水温（x3）之间关系。 Y=-60.9-0.015x1+1.545x2+0.00323x3 滤波分析的原理 在所观测的数据中，通常包含两部分内容，一是需要的信息，称之为信号，二是不需要的信息，称之为干扰或噪声。使用数字计算的方法来增强信号，压低干扰。 别尔采夫滤波（多点滑动平均法） 单道维纳滤波（基于最小二乘法） 多道维纳滤波 最佳滤波（最佳频率滤波） 滑动滤波 ——光滑曲线，消除高频波动，保留较长周期的变化部分，属低通数字滤波器。 等权平滑滤波 不等权平滑滤波 最佳数字滤波 高通滤波——只有频率高于设定频率的信号能通过，其它频率的信号被过滤掉。 带通滤波——与设定频率一致的信号保留下来，而其它信号被过滤掉。 低通滤波——频率低于设顶频率的信号能够通过，而其它信号被过滤掉。 原理 周期分析方法 周期分析方法 周期分析方法 数据处理专用软件： 陆远忠，李胜乐，邓志辉，等.2002.基于GIS地震分析预报系统 张少泉，蒋骏，黄辅琼，等.数据处理方法 周克昌等.地震分析预报应用软件。 四、地下流体异常识别方法 动态曲线分析法 差分法 自适应阈值法 剩余曲线法 从属函数法 滑动均值异常法，用来判别短临异常。 用30个观测值作滑动平均（滤去周期小于30天的短期成分），求出滑动平均值序列作为基线，用下一个观测值与其基线相比较，看是否大于2倍或3倍均方差。 五、地下流体震兆异常的调查与落实 异常调查与落实的思路和方法 异常判别 干扰异常的排除 为了进行科