时间序列趋势转折点的提取算法与应用探究（地质勘探论文） ㊣ 精品文档 值得下载

法在实际数据分析工作中的效果，本文以山西断陷带北部映震性能较好的小磨流动水准测线为例进行分析。

该测线位于山西省朔州市怀仁县云中镇小磨村，监测大同盆地西侧边界的口泉断裂活动，断裂走向为，倾角为⋅⋅⋅⋅向量和向量是根据给定的最小周期窗口进行线性拟合得到的，如果拟合误差偏大就不能较为真实地反映趋势转折的幅度，因此需要对拟合误差进行判断。

若向量是由时间序列，进行线性拟合所得，利用线性插值的方法对向量进行填充，得到衍生的拟合时间序列记为则时间序列图。

研究发现，该时间序列的极大值点对应原始观测曲线图的极值点及速率改变较大点的位臵，即观测曲线偏离背景变化的转折点，因此在求得矢量转角时间序列的基础上求该时间序列的极大值，即可准确求取原始观测序列趋势转折点的位臵。

由图可知，时间序列的转折点包含了极值点和单调区间内速率变化较大的点，此时位于异常点前后的时间序列变化趋势完全不同，可用该方法有效提取时间序列趋势转折的自然分割点。

在经过前期数据整理后得到的预处理时间序列如图黑色实线所示，红色虚线为线性拟合的趋势线。

可以看出，测线自观测以来整体呈继承性张性活动曲线向上为张性，向下为压性，期间也出现过偏离背景的波动变化扣除稳定的线时间序列趋势转折点的提取算法与应用探究地质勘探论文⋅⋅⋅⋅向量和向量是根据给定的最小周期窗口进行线性拟合得到的，如果拟合误差偏大就不能较为真实地反映趋势转折的幅度，因此需要对拟合误差进行判断。

若向量是由时间序列，进行线性拟合所得，利用线性插值的研究，陈阜超，塔拉，陈聚忠基于水准剖面的山西断陷带现今活动性研究大地测量与地球动力学，李宏伟，刘瑞春，陈永前山西南部区域应变场演化与地震关系的数值模拟山西地震，刘瑞春，沈晓松，王翾潞利用陆态网络基准站资料研究山西断陷带近期地壳形变特征高原地震，李宏伟，闫伟时间序列的趋势转折点提取算法及应用研究大地测量与地球动力学，基金山西省青年科技研究基金中国地震局震情跟踪定向工作任务中国地震局地震科技星火计划山西省重点研发计划。

图观测曲线时间序列应用实例及结果分析数据选取为验证矢量转角和极值点相结合的方法在实际数据分析工作中的效果，本文以山西断陷带北部映震性能较好的小磨流动水准时间序列趋势性转折点提取算法进行改进，提出了震前观测异常定量化研究的自动识别算法，并用具体的实例展示了该方法的可行性。

对比前人的研究成果，本文提出的算法可以较准确地提取出趋势性转折点及速率变化较大的点，简单易行且适应范围广，可为定量化提取地震异常信息提供客观的基础信息。

下步尝试将其应用于地球物理场观测数据类似异常的提取，以提高在地震观测大数据信息化背景下分析预报人员的工作效率及分析预报工作的科学性。

参考文献刘冠中，马瑾，杨永林，等川西地区长周期气温变化对跨断层位移观测的影响及芦山地震前的异常断层活动地球物理学报，孔庆敏，王广才，史浙明云南地区震前地下流体异常特征统计分析地震学报，林意，朱志因此，该时段形变场多次超过阈值的趋势性转折变化可能与远场强震引起的应力变化有关。

图矢量转角时间序列极大值及最优阈值下地震对应情况表小磨流动水准趋势转折出现时间以及对应地震情况图为在震例对应规则下预测地震的空间分布情况，其中红色为报准地震，蓝色为未报准地震。

从空间分布来看，小磨测线对山西断陷带中北部的地震有很好的指示意义。

图震例对应规则下预测地震的空间分布情况结语本文在总结归纳前人对分段直线表示方法的基础上，提出了种极值点与矢量转角相结合的趋势转折型异常自动识别方法，利用矢量转角计算公式滑动扫描原始观测序列，得到矢量转角的维时间序列，并在此基础上提取该序列的极大值点，从而准确获得转折现象。

图预报效能图谱分布表小磨流动水准测线趋势转折异常及效能评估图为小磨流动水准测线逐点扫描矢量转角时间序列极大值及最优阈值下地震对应情况，其中红色虚线为最优阈值线，蓝色虚线为最优预报期，箭头指示地震发生时刻，红色代表在最佳预测期内发生的地震，黑色代表发生在最优预测期外的地震。

表给出在最优阈值下小磨流动水准测线趋势转折出现的时间是否报准地震及距地震发生的时间间隔。

结果显示，年以前数据趋势转折比较频繁，且幅度较大，该时段内超过阈值线的转折点共出现次，发生次以上地震，其中次地震发生在最优预测期内，相关研究也证实了年间山西北部的流动水准测线多次出现张性速率减缓的趋势性地震发生在最优预测期内，相关研究也证实了年间山西北部的流动水准测线多次出现张性速率减缓的趋势性转折变化。

年之后，流动水准数据变化较为缓慢，该时段预测区内共发生次地震，而超过阈值线的转折点共出现次，虚报次数较多，但该时段预测区外发生了年汶川级和年日本级强震，些研究表明，在这次地震前后山西断陷带形变场发生了不同程度的趋势转折变化，。

刘峡等依据观测结果，利用有限元方法对年汶川级地震前后山西断陷带的地壳形变进行了数值模拟，结果显示，山西断陷带形变场与构造应力场出现显著变化，由相对均匀的构造拉张转为强烈的构造挤压。

张希等利用约的鄂尔多斯周缘跨断层短水准资料，借助灰色关联度垂向综合指标方法分震关系的数值模拟山西地震，刘瑞春，沈晓松，王翾潞利用陆态网络基准站资料研究山西断陷带近期地壳形变特征高原地震，李宏伟，闫伟时间序列的趋势转折点提取算法及应用研究大地测量与地球动力学，基金山西省青年科技研究基金中国地震局震情跟踪定向工作任务中国地震局地震科技星火计划山西省重点研发计划。

图为小磨流动水准测线预报效能图谱在预报期阈值坐标系下的空间分布，其中黑色角星位臵为最佳阈值及最优预测期下的值，表为该测线趋势性转折异常及效能评估统计。

结果显示，小磨测线预测指标的最佳阈值为矢量转角，最优预测期为，值为，图谱较为直观地展现了该测线的预，本文提出的算法可以较准确地提取出趋势性转折点及速率变化较大的点，简单易行且适应范围广，可为定量化提取地震异常信息提供客观的基础信息。

下步尝试将其应用于地球物理场观测数据类似异常的提取，以提高在地震观测大数据信息化背景下分析预报人员的工作效率及分析预报工作的科学性。

参考文献刘冠中，马瑾，杨永林，等川西地区长周期气温变化对跨断层位移观测的影响及芦山地震前的异常断层活动地球物理学报，孔庆敏，王广才，史浙明云南地区震前地下流体异常特征统计分析地震学报，林意，朱志静基于趋势的时间序列分段线性化算法重庆大学学报，孙达辰基于的时间序列相似性搜索的研究大庆大庆石油学院，尚福华，孙达辰基于时间序时间序列趋势转折点的提取算法与应用探究地质勘探论文转折变化。

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刘峡等依据观测结果，利用有限元方法对年汶川级地震前后山西断陷带的地壳形变进行了数值模拟，结果显示，山西断陷带形变场与构造应力场出现显著变化，由相对均匀的构造拉张转为强烈的构造挤压。

张希等利用约的鄂尔多斯周缘跨断层短水准资料，借助灰色关联度垂向综合指标方法分析了远场大震孕育发生对该区的影响，结果显示，年日本，山西断陷带的北段和南段出现短暂的加速或转折变点前后拟合窗长及计算的滑动步长，基于矢量转角滑动进行直线拟合，并计算转折角度在此基础上对矢量转角的时间序列进行极大值的提取，实现时间序列转折点的准确提取，结合震例对应规则对提取的趋势转折异常进行地震预测效能评估图。

图为小磨流动水准测线预报效能图谱在预报期阈值坐标系下的空间分布，其中黑色角星位臵为最佳阈值及最优预测期下的值，表为该测线趋势性转折异常及效能评估统计。

结果显示，小磨测线预测指标的最佳阈值为矢量转角，最优预测期为，值为，图谱较为直观地展现了该测线的预测效能评估结果。

根据实际回溯结果，预测期内发生的次地震在震前原始观测序列上均存在不同程度的趋势性流动水准趋势转折出现时间以及对应地震情况图为在震例对应规则下预测地震的空间分布情况，其中红色为报准地震，蓝色为未报准地震。

从空间分布来看，小磨测线对山西断陷带中北部的地震有很好的指示意义。

图震例对应规则下预测地震的空间分布情况结语本文在总结归纳前人对分段直线表示方法的基础上，提出了种极值点与矢量转角相结合的趋势转折型异常自动识别方法，利用矢量转角计算公式滑动扫描原始观测序列，得到矢量转角的维时间序列，并在此基础上提取该序列的极大值点，从而准确获得原始观测序列的趋势转折点。

利用小磨流动水准测线对该方法进行验证，结果显示，提取的结果与震例总结人工判读的结果基本致，预测效能评析了远场大震孕育发生对该区的影响，结果显示，年日本，山西断陷带的北段和南段出现短暂的加速或转折变化。

针对以上问题，为减少主观判断带来的偏差，科学快速及时地提取该类型地震的异常信息，本文提出种基于极值点和矢量转角相结合的方法，研究定量提取时间序列的趋势转折点，并通过矢量转角的大小定义异常幅度，根据震例对应规则结合区域构造特征断层分布及以往震例对应情况，确定测点可预测的地震空间范围与震级下限深入挖掘观测数据所蕴藏的地震异常信息，并对提取结果进行预报效能评估。

方法和模型本文方法的主要计算流程为在获取观测数据的基础上进行数据预处理，包括去除突跳点，去趋势低通滤波及数据的归化处理根据研究的问题设定转折测效能评估结果。

根据实际回溯结果，预测期内发生的次地震在震前原始观测序列上均存在不同程度的趋势性转折现象。

图预报效能图谱