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基于三分量宽频带台阵数据的福建地区地震背景噪声源分析
1
作者 张丽娜 刘祥龙 +2 位作者 董培育 陈智勇 宋政宏 《地球物理学报》 北大核心 2025年第2期531-546,共16页
背景噪声成像已经在地震学研究中得到广泛应用,但其精度会受到噪声源分布的严重影响,亟待开展相关研究.本文选取2016年福建及其邻区的94个宽频带地震台的三分量连续记录,采用频率域偏振分析的方法分析了该地区0.085~0.2Hz和0.2~0.5Hz两... 背景噪声成像已经在地震学研究中得到广泛应用,但其精度会受到噪声源分布的严重影响,亟待开展相关研究.本文选取2016年福建及其邻区的94个宽频带地震台的三分量连续记录,采用频率域偏振分析的方法分析了该地区0.085~0.2Hz和0.2~0.5Hz两个频段内噪声的主要来源方向,并对其季节变化进行分析,发现0.085~0.2Hz频段的噪声来源随季节变化较大,冬季噪声主要来源于阿拉斯加海域;夏秋两季噪声主要来源于印度洋南部以及南极洲附近的区域.0.2~0.5Hz频段噪声来源方向的季节变化较小,主要来自东南方向,表明其主要来源可能是我国东南沿海海域.部分台站方向估计存在较大偏差,分析表明是由偏振分析方法的180°模糊问题引起的.最后,本文结合噪声互相关函数的非对称性,以及莫兰蒂台风期间的台阵聚束分析结果,对偏振分析结果进行了验证. 展开更多
关键词 噪声源 偏振分析 噪声互相关函数非对称性 聚束分析
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利用分布式光纤地震传感数据反演冰层参数
2
作者 谢军 曾祥方 +5 位作者 倪四道 储日升 梁超 迟本鑫 包丰 宋政宏 《地球物理学报》 北大核心 2025年第1期153-163,共11页
冰层的厚度及其强度是冰上运动、运输、工程建设以及全球变化研究的关键参数.利用冰层中传播的地震波信号研究冰层参数是一种高精度非侵入式方法,且能够持续地对冰川进行监测研究.然而冰川环境复杂,传统节点式地震仪的密集架设和观测较... 冰层的厚度及其强度是冰上运动、运输、工程建设以及全球变化研究的关键参数.利用冰层中传播的地震波信号研究冰层参数是一种高精度非侵入式方法,且能够持续地对冰川进行监测研究.然而冰川环境复杂,传统节点式地震仪的密集架设和观测较为困难.近年来,分布式光纤地震传感技术被发现在冰川环境下的地震观测中具有适用性高的优势.本研究利用分布式光纤传感在甘肃张掖一个冰湖面上观测到了纵波和挠曲重力波信号,并分别提取了到时和频散曲线.挠曲重力波主要受控于冰层厚度,其次是杨氏模量.我们探讨了利用挠曲重力波反演冰层厚度的可行性,提出了基于特征函数的误差函数,并发展了联合两种数据的蒙特卡罗非线性反演方法,同时反演冰层厚度和杨氏模量.利用上述方法反演得到的冰厚为0.49±0.02 m,冰层杨氏模量为8.70±0.15 GPa,表明该冰层强度较大.本文基于分布式光纤传感观测的冰层参数反演方法可应用于冰架、工程建设、冰上运动中的冰层物理参数测定研究. 展开更多
关键词 分布式光纤地震传感 冰层 挠曲重力波 冰厚 杨氏模量
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利用分布式光纤声波传感器监测大容量气枪震源信号 被引量：6
3
作者 李孝宾 宋政宏 +2 位作者 杨军 曾祥方 王宝善 《地震地质》 EI CSCD 北大核心 2020年第5期1255-1265,共11页
近年来出现的新型高密度地震观测系统——分布式光纤声波传感器(Distributed Acoustic Sensing,DAS)有望提高地震成像的空间分辨率。为探索该技术在监测介质动态变化方面的应用,在云南省宾川县布设了长约180m的传感光缆,对9.6km外的宾... 近年来出现的新型高密度地震观测系统——分布式光纤声波传感器(Distributed Acoustic Sensing,DAS)有望提高地震成像的空间分辨率。为探索该技术在监测介质动态变化方面的应用,在云南省宾川县布设了长约180m的传感光缆,对9.6km外的宾川大容量气枪震源的激发信号进行了监测。在为期2d的实验期间,对气枪震源进行了24次高重复激发,采用时频域加权相位叠加算法对多炮和多道记录进行叠加处理,得到了高质量的地震波信号,与共址观测的地震仪记录具有较高的一致性。通过此次观测实验,初步验证了利用DAS监测大容量气枪震源信号的可行性,未来有望将其推广应用于高分辨率4D地震成像研究中。 展开更多
关键词 大容量气枪 分布式光纤声波传感 台阵技术
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分布式光纤声波传感系统在近地表成像中的应用Ⅰ：主动源高频面波 被引量：33
4
作者 宋政宏 曾祥方 +3 位作者 徐善辉 胡久鹏 孙天为 王宝善 《地球物理学报》 SCIE EI CAS CSCD 北大核心 2020年第2期532-540,共9页
近年来发展的新型地震观测系统--分布式光纤声波传感器(DAS,Distributed Acoustic Sensing)可以实现低成本高密度观测,有望提高浅层结构成像的精度以及分辨率.最近国内研发了一系列具有自主知识产权的DAS设备,为验证国产设备在浅层结构... 近年来发展的新型地震观测系统--分布式光纤声波传感器(DAS,Distributed Acoustic Sensing)可以实现低成本高密度观测,有望提高浅层结构成像的精度以及分辨率.最近国内研发了一系列具有自主知识产权的DAS设备,为验证国产设备在浅层结构研究中的可行性以及应用效果,2018年7月我们开展了一次DAS观测实验.实验采集了50kg落锤震源激发的地震信号,并采用多道面波分析方法提取了8~20Hz频段的主动源Rayleigh波相速度频散曲线,得到了实验区浅层30m的S波速度结构.获得的主动源面波频散曲线与共址检波器的结果吻合,也与背景噪声提取的结果具有较好的一致性,表明国产设备的可靠性和DAS在浅层结构主动源面波成像研究中的可行性. 展开更多
关键词 主动源 分布式光纤声波传感器 多道面波分析方法 浅层结构
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分布式光纤声波传感系统在近地表成像中的应用Ⅱ:背景噪声成像 被引量：34
5
作者 林融冰 曾祥方 +4 位作者 宋政宏 徐善辉 胡久鹏 孙天为 王宝善 《地球物理学报》 SCIE EI CAS CSCD 北大核心 2020年第4期1622-1629,共8页
随着城市化的发展,城市地球物理日益成为地球物理研究的重要方向,地震成像是构建城市地下空间三维/四维图像的重要手段,但面临观测成本高的困难.近年来国际上新发展的分布式光纤声波传感器作为高密度地震观测系统已经在地震层析成像方... 随着城市化的发展,城市地球物理日益成为地球物理研究的重要方向,地震成像是构建城市地下空间三维/四维图像的重要手段,但面临观测成本高的困难.近年来国际上新发展的分布式光纤声波传感器作为高密度地震观测系统已经在地震层析成像方面得到了应用,在提高成像分辨率的同时,又降低了观测成本.本研究使用国产分布式光纤声波传感器开展了观测实验,利用480m埋地光缆记录了13h背景噪声,计算得到噪声互相关函数,获得了高频Rayleigh面波信号.采用多道面波分析方法提取相速度频散曲线,其结果与传统检波器记录和主动源结果较为一致.采用遗传算法反演得到了研究区内二维S波速度剖面,获得了下方沉积物横向变化特征.通过本次实验,初步验证了国产设备开展地震背景噪声成像研究、构建地下浅层结构模型的可行性. 展开更多
关键词 分布式光纤声波传感器 地震背景噪声成像 浅层结构
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光缆布设方式对DAS主、被动源记录的影响 被引量：6
6
作者 林融冰 包丰 +3 位作者 谢军 张宫博 宋政宏 曾祥方 《地球物理学报》 SCIE EI CAS CSCD 北大核心 2022年第10期4087-4098,共12页
近年来分布式光纤声波传感器在近地表结构的主、被动源地震成像中得到了广泛应用,前人研究发现不同布设方式光缆记录的数据质量差别较大,有可能影响成像结果.因此本文针对光缆布设方式对分布式光纤声波传感器记录的主、被动源数据的影... 近年来分布式光纤声波传感器在近地表结构的主、被动源地震成像中得到了广泛应用,前人研究发现不同布设方式光缆记录的数据质量差别较大,有可能影响成像结果.因此本文针对光缆布设方式对分布式光纤声波传感器记录的主、被动源数据的影响开展了观测实验,设计了水泥胶结、路面摆放、架空三种布设方式模拟实际情况中的光缆,开展了主、被动源信号观测.基于光缆记录的被动源信号计算噪声互相关函数,采用多道面波分析法测量不同光缆的相速度频散曲线,并对比三种布设方式的光缆记录的主动源信号波形与到时等信息.结果表明水泥胶结和路面摆放布设方式可以提供质量较好且一致的主、被动源数据,但是悬空光缆的信号质量与频谱受到光缆自振的影响.利用滤波去除光缆自振影响后,其频散曲线与水泥胶结和地面摆放光缆提取的频散曲线误差在5 m·s以内.通过相应优化手段后,三种布设方式的光缆记录的主、被动源数据都可以用于面波和体波走时成像,而主动源信号波形信息差异较大,难以直接用于相关成像研究,有待开展进一步工作. 展开更多
关键词 分布式光纤声波传感器 主动源 被动源 光缆布设方式
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分布式光纤声波传感器及其在天然地震学研究中的应用 被引量：19
7
作者 张丽娜 任亚玲 +2 位作者 林融冰 宋政宏 曾祥方 《地球物理学进展》 CSCD 北大核心 2020年第1期65-71,共7页
分布式光纤声波传感器(Distributed Acoustic Sensing,DAS)是近年来兴起的超密集地震观测系统,具有一系列观测密度高、观测成本低、耐受恶劣环境等优势,在油气行业得到了广泛应用,也引起了天然地震学界的关注.本文简要回顾了DAS系统的... 分布式光纤声波传感器(Distributed Acoustic Sensing,DAS)是近年来兴起的超密集地震观测系统,具有一系列观测密度高、观测成本低、耐受恶劣环境等优势,在油气行业得到了广泛应用,也引起了天然地震学界的关注.本文简要回顾了DAS系统的测量原理、发展历程、技术方案、介绍了测量原理及其响应特性,然后围绕多个观测实验,介绍浅部结构成像、深部结构探测和地震监测三个方向的典型应用实例,最后讨论了DAS系统在天然地震学研究中应用面临的挑战和发展趋势. 展开更多
关键词 分布式光纤声波传感器 光纤传感 地震成像 地震监测
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利用城市通信光缆进行地震观测和地下结构探测 被引量：20
8
作者 王宝善 曾祥方 +2 位作者 宋政宏 李孝宾 杨军 《科学通报》 EI CAS CSCD 北大核心 2021年第20期2590-2595,共6页
在城市地区开展地震观测和地下结构探测有助于提升城市防震减灾能力和城市地下空间利用能力.然而城市地区密集的建筑和频繁的人类活动一定程度上阻碍了在城市地区开展地震观测.利用近年来发展的分布式声波传感技术在云南省宾川县城区开... 在城市地区开展地震观测和地下结构探测有助于提升城市防震减灾能力和城市地下空间利用能力.然而城市地区密集的建筑和频繁的人类活动一定程度上阻碍了在城市地区开展地震观测.利用近年来发展的分布式声波传感技术在云南省宾川县城区开展实验,以探索城市地区地震观测新方法.总长5.2 km的地下通信光缆被分成上千个传感单元(单元间隔为数米).光缆记录信号中可以识别出车辆运动、气枪震源、人工落锤等不同振动信号.利用从光缆记录的背景噪声,提取了面波信号,并获得了地表200 m以内的横波速度结构,这为工程场地评价提供了重要信息.以上初步结果表明,城市地下通信光缆为城市精细结构探测、交通监测和地震预警等工作提供了一种新型观测手段. 展开更多
关键词 分布式声波传感 通信光缆 地震观测 地震成像 城市地区
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基于分布式光纤声波传感技术的管道侵入识别与定位 被引量：9
9
作者 林融冰 曾祥方 +3 位作者 包丰 谢军 宋政宏 张宫博 《油气储运》 CAS 北大核心 2021年第5期545-553,560,共10页
管道输送是石油工业中常见的运输方式,其安全监测受国内外研究者的广泛关注,人工侵入事件的识别与报警是其重要研究方向之一。基于光纤传感技术,可以采用同沟铺设的光缆对管道沿线进行监测,获得包括侵入事件在内的各种信号,然而传统分... 管道输送是石油工业中常见的运输方式,其安全监测受国内外研究者的广泛关注,人工侵入事件的识别与报警是其重要研究方向之一。基于光纤传感技术,可以采用同沟铺设的光缆对管道沿线进行监测,获得包括侵入事件在内的各种信号,然而传统分布式光纤震动传感器记录的信号缺少相位信息,无法定位事件。在此使用分布式光纤声波传感器,利用10 km埋地光缆记录了两个不同场地的人工侵入事件信号,采用长短窗比值法识别出这些信号。依据多道时差技术进行网格搜索定位侵入事件,根据定位结果对事件危险性进行评估。试验初步探索了利用分布式光纤声波传感技术开展侵入事件的识别与报警的可行性。 展开更多
关键词 管道监测 侵入事件 信号识别 长短窗比值法 信号定位
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