一种地磁扰动时段确定方法技术

本发明专利技术公开了一种地磁扰动时段确定方法，该地磁扰动时段的确定方法包括：获取N个地磁台站数据；N≥2；针对每个地磁台站数据，截取地磁台站数据的滑动时窗；在每一个滑动时窗内，均求取地磁台站数据的二阶导数，并根据二阶导数结果计算对应地磁台站之间的相关系数；判断在同一个滑动时窗内，N个地磁台站数据的相关系数是否大于第一预设阈值；若是，则判定该滑动时窗内发生磁扰；并判断K个连续的滑动时窗内，N个地磁台站数据的相关系数是否大于第一预设阈值；K≥2；若是，则将K个连续的滑动时窗的时间段判定为磁扰发生时段。本发明专利技术的时间分辨率更高，对磁扰发生时段确定更为精确。对磁扰发生时段确定更为精确。对磁扰发生时段确定更为精确。

【技术实现步骤摘要】
一种地磁扰动时段确定方法


[0001]本专利技术涉及地球科学地磁学领域，具体涉及一种地磁扰动时段确定方法。

技术介绍

[0002]地磁日变改正是磁测数据处理中的一个重要环节，而地磁日变化影响是否消除完全直接影响着磁测成果数据的精度。地磁日变化分为平静变化和扰动变化。为了更好的消除地磁日变影响，需要对不同的日变化采取不同的日变改正方法，通常需要对磁扰发生时段的地磁数据进行数据分离，得到静日变化和地磁扰动，并分别进行改正，因此能否合理区分静日变化和地磁扰动，并确定磁扰发生时间段对于地磁日变改正尤为重要，直接影响着地磁日变改正效果，进而影响磁测成果数据精度。
[0003]目前国内外对于地磁平静时和扰动时区分方法是基于多种参数判断，而利用地磁指数判断地磁扰动情况是目前较为通用的方法，其中K指数是目前广泛应用的地磁指数之一，它是由Bartels等人在1939年设计的，其描述单个地磁台站扰动强度，用0～9分10级描述地磁场不规则变化的扰动程度，通常K>3时认为发生磁扰；后来为了表示全球地磁活动性，由全球地磁台网中13个地磁台站的K指数计算得到Kp指数，取值范围从0到9分为28个级别，一般Kp>3时认为发生磁扰，同时把Kp＝5,6时成为中心地磁暴，Kp＝7,8,9称为大地磁暴；将Kp指数换成等效幅度的形式，便出现了Ap指数，其范围由0到400，值越大，地磁扰动幅度越大；另外还有Dst指数，它主要是测量地磁水平分量的强度变化，由4个低纬度地磁台站计算得到，通常认为Dst<
‑
30时发生磁扰，且Dst值越小，磁扰程度越大，除了以上常用的几个地磁指数外，还有aa、am、F107、AU、AL、AE等指数，使用时往往是多个参数联合使用，判断磁扰发生时段。除此之外，也有部分学者采用日变幅度值作为判断标准，通常在海洋磁力测量中，将日变幅度大于100nT视为磁扰，卞光浪等人层提出，采用日变幅度、日变幅差、日变标准差、扰动幅度、扰动幅差、扰动标准差6个量化指标联合判断磁扰发生情况，例如认为日变幅度大于50、幅差大于10、标准差大于10、扰动幅度大于20、扰动幅差大于1、扰动标准差大于2时发生扰动。地磁指数判别方法虽然为目前国内外较为常用的方法，但每个指数数值均是由一段时间内地磁数据计算得到，例如Kp指数是3小时一个数值，Dst指数是1小时一个数值，F107指数则是一天一个数值，其对于时间的分辨程度有限，尤其对于持续时间小于1小时的磁扰，会因为计算时窗偏大的问题被淹没掉，导致无法分辨。而采用日变幅值量化指标判定时，虽然可以根据实际情况控制计算时窗，使得时间分辨率更高，但其由日变幅度对磁扰进行区分，则不够准确，导致一些磁扰因扰动幅度不大而无法被识别出来。针对上述地磁扰动发生时间和幅值两方面问题的存在，行业内急需研究合理适宜的方法对地磁扰动发生时段进行确定。

技术实现思路

[0004]本专利技术的目的是为了克服以上现有技术存在的不足，提供了一种能精确确定磁扰发生时段的地磁扰动时段确定方法。
[0005]本专利技术的目的通过以下的技术方案实现：
[0006]一种地磁扰动时段的确定方法包括：获取N个地磁台站数据；N≥2；针对每个地磁台站数据，截取地磁台站数据的滑动时窗；在每一个滑动时窗内，均求取地磁台站数据的二阶导数，并根据二阶导数结果计算对应地磁台站之间的相关系数；判断在同一个滑动时窗内，N个地磁台站数据的相关系数是否大于第一预设阈值；若是，则判定该滑动时窗内发生磁扰；并判断K个连续的滑动时窗内，N个地磁台站数据的相关系数是否大于第一预设阈值；K≥2；若是，则将K个连续的滑动时窗的时间段判定为磁扰发生时段。
[0007]优选地，第一预设阈值为0.9。
[0008]优选地，N＝2。
[0009]优选地，N个地磁台站之间的地理位置小于第一预设范围。
[0010]优选地，N个地磁台站之间的纬度差不超过5
°
，经度差不超过50
°
。
[0011]优选地，若判断出在同一个滑动时窗内，N个地磁台站数据的相关系数不大于第一预设阈值，则判定该滑动时窗内磁平静。
[0012]优选地，地磁台站数据为地磁F值。
[0013]本专利技术相对于现有技术具有如下优点：
[0014]本专利技术参考静日变化和扰动变化的特点差异，通过滑动时窗控制，在每一个滑动时窗内，均求取地磁台站数据的二阶导数，逐点比较两个地磁台站数据变化趋势相关性，通过相关分析判断是否发生地磁扰动，为磁扰发生时段确定提供了新的方法和思路，相较于已有传统方法，该方法时间分辨率更高，对磁扰发生时段确定更为精确。
附图说明
[0015]构成本申请的一部分的说明书附图用来提供对本专利技术的进一步理解，本专利技术的示意性实施例及其说明用于解释本专利技术，并不构成对本专利技术的不当限定。在附图中：
[0016]图1为本实施例的地磁扰动时段的确定方法的流程示意图。
[0017]图2为本实施例的地磁日变数据对比图。
[0018]图3为本实施例的时段一两台站二阶导数对比图。
[0019]图4为本实施例的时段二两台站二阶导数对比图。
[0020]图5为本实施例的滑动时窗长度为15min时，窗口相关系数结果图。
[0021]图6为本实施例的滑动时窗长度为30min时，窗口相关系数结果图。
[0022]图7为本实施例的滑动时窗长度为60min时，窗口相关系数结果图。
[0023]图8为本实施例的不同滑动时窗长度的相关系数对比图。
具体实施方式
[0024]下面结合附图和实施例对本专利技术作进一步说明。
[0025]静日变化依赖于地方时，其变化比较平缓，且呈周期变化，而地磁扰动则与地方时无关，依赖于世界时的非周期性变化，变化形态复杂，选取国际地磁台网中心中DLT和GUA两个地磁台站数据进行对比说明，其中DLT台站地理位置为11.945
°
N、108.482
°
E，GUA台站地理位置为13.588
°
N、144.867
°
E，两台站纬度相近，地理位置相差约4000km，选取两地磁台站2018年5月22日至6月2日地磁场F值，并取对应时间的地磁指数Kp值同时成图，如图2所示。
[0026]从图2中看到，同时参考kp指数和Dst指数，可以判断图2的时段一发生磁扰，图2的时段二为磁平静时，对应两个台站的地磁日变曲线可以看到，时段一内两条曲线出现相同的变化形态，虽然扰动幅差不同，但扰动发生时间和持续时间一致，尤其可以明显看出每个扰动的峰值出现时间一致。而时段二内两条日变曲线形态虽然相似，但峰值出现时间不一致，这与上述提到的静日变化和地磁扰动的特点差异相契合。
[0027]根据地磁扰动特点，磁扰发生时对应全球时，即无论地磁台站位于何处，磁扰发生时各地磁台同时响应，在日变曲线上呈现同样形态的波动，并且从图2中看到，波动时曲线的各拐时间相同，分别本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种地磁扰动时段的确定方法，其特征在于，包括：获取N个地磁台站数据；N≥2；针对每个地磁台站数据，截取地磁台站数据的滑动时窗；在每一个滑动时窗内，均求取地磁台站数据的二阶导数，并根据二阶导数结果计算对应地磁台站之间的相关系数；判断在同一个滑动时窗内，N个地磁台站数据的相关系数是否大于第一预设阈值；若是，则判定该滑动时窗内发生磁扰；并判断K个连续的滑动时窗内，N个地磁台站数据的相关系数是否大于第一预设阈值；K≥2；若是，则将K个连续的滑动时窗的时间段判定为磁扰发生时段。2.根据权利要求1所述的地磁扰动时段的确定方法，其特征在于，第一预设阈值为0.9。3.根据权利要求1所述...

【专利技术属性】
技术研发人员：张向宇，关永贤，
申请(专利权)人：广州海洋地质调查局，
类型：发明
国别省市：