一种基于小波变换的卫星磁场数据地震前兆异常提取方法技术

本发明专利技术地震监测领域，为一种基于小波变换的卫星磁场数据地震前兆异常提取方法，包括：读取卫星的磁场数据，并根据标志位选取有效数据；根据地磁指数选取地磁活动较平静的静磁轨道；通过差分和离散小波变换对静磁轨道的磁场三分量数据进行预处理，去除幅值大和变化缓慢的静磁场部分，得到磁场数据的变化情况；利用主成分分析对预处理后的磁场三分量数据进行降维处理，去除冗余信息的同时保留信号中主要的特征；对降维后的磁场数据进行连续小波变换，通过小波系数定义轨道能量强度，并利用其进行异常轨道提取。本发明专利技术弥补了单独使用其中某一分量不能充分使用数据有用信息和其异常提取结果不能全面反映地震前兆对磁场数据影响的不足。

【技术实现步骤摘要】
一种基于小波变换的卫星磁场数据地震前兆异常提取方法
本专利技术地震监测领域，具体地来讲为一种基于小波变换的卫星磁场数据地震前兆异常提取方法。
技术介绍
地震前兆指地震发生前出现的异常现象，其中包括震源及附近物质发生的地磁、地电、重力等地球物理异常。其观测方法可以包括地面观测和卫星观测两种类型，从全球范围来看地面观测台站分布较为稀疏，而卫星观测弥补了地面观测观测范围有限，且需要铺设大量台站的不足。同时岩石圈-大气层-电离层耦合机制的提出，表明地震前兆产生的异常可以通过岩石圈、大气层传播至电离层，并对其产生影响。因此，利用卫星数据提取地震前兆异常是可行的。磁场在地震孕育的过程中会发生异常变化，卫星测量的磁场数据包括标量总场和三分量矢量数据，矢量数据反映了不同方向磁场的变化情况，包含了更多可以反映地震前的异常情况的信息。CN106021710A公开了一种基于大气电离层参数的震前卫星轨道异常识别方法，包括原始电离参数的野值剔除及标准化处理；在不同地震震级下，使用不同阈值划分概率密度函数，建立震前卫星异常轨道识别模型；使用综合评价方法得到面向多参数的轨道识别模型等内容。针对大气层电离参数数据量本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种基于小波变换的卫星磁场数据地震前兆异常提取方法，其特征在于，该方法包括：a、读取卫星的磁场数据，并根据标志位选取有效数据；b、根据地磁指数选取地磁活动较平静的静磁轨道；c、通过差分和离散小波变换对静磁轨道的磁场三分量数据进行预处理，去除幅值大和变化缓慢的静磁场部分，得到磁场数据的变化情况；d、利用主成分分析对预处理后的磁场三分量数据进行降维处理，去除冗余信息的同时保留信号中主要的特征；e、对降维后的磁场数据进行连续小波变换，通过小波系数定义轨道能量强度，并利用其进行异常轨道提取；f、排除非地震因素影响导致的异常；g、输出地震前兆异常的提取结果。

【技术特征摘要】
1.一种基于小波变换的卫星磁场数据地震前兆异常提取方法，其特征在于，该方法包括：a、读取卫星的磁场数据，并根据标志位选取有效数据；b、根据地磁指数选取地磁活动较平静的静磁轨道；c、通过差分和离散小波变换对静磁轨道的磁场三分量数据进行预处理，去除幅值大和变化缓慢的静磁场部分，得到磁场数据的变化情况；d、利用主成分分析对预处理后的磁场三分量数据进行降维处理，去除冗余信息的同时保留信号中主要的特征；e、对降维后的磁场数据进行连续小波变换，通过小波系数定义轨道能量强度，并利用其进行异常轨道提取；f、排除非地震因素影响导致的异常；g、输出地震前兆异常的提取结果。2.按照权利要求1所述的方法，其特征在于，步骤a包括：读取卫星观测结果中的磁场数据的磁场三分量Bx、By和Bz，并根据数据的标志位去除无效数据。3.按照权利要求1所述的方法，其特征在于，步骤b根据地磁指数选取静磁轨道包括：通过地磁指数ap和Dst去除受地磁活动干扰较大的轨道，静磁轨道满足的条件为：当前时刻ap＜12，|Dst|≤20；前23个小时ap≤32，|Dst|≤30。4.按照权利要求1所述的方法，其特征在于，步骤c包括先对选取的磁场三分量数据按轨道分别进行一阶差分处理得到磁场变化量，再分别对差分处理后数据进行离散小波变换，去除其中的低频成分。5.按照权利要求4所述的方法，其特征在于，离散小波变换获取每层高频成分和低频成分的公式为：其中，j为分解层数，L表示低频成分，H表示高频成分，g为低通滤波器，h为高通滤波器，dB为磁场差分数据，每条轨道磁场三分量差分数据与低频成分的残差为预处理结果。6.按照权利要求1所述的方法，其特征在于，步骤d，...

【专利技术属性】
技术研发人员：朱凯光，樊蒙璇，李凯艳，池成全，于紫凝，贺小丹，孙慧慧，
申请(专利权)人：吉林大学，
类型：发明
国别省市：吉林,22