news 2026/2/28 22:26:40

【地震信号去噪】基于matlab同步压缩连续小波变换的自动微地震去噪与起始点检测【含Matlab源码 B7Z040期】

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张小明

前端开发工程师

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文章封面图
【地震信号去噪】基于matlab同步压缩连续小波变换的自动微地震去噪与起始点检测【含Matlab源码 B7Z040期】

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⛄一、同步压缩连续小波变换的自动微地震去噪与起始点检测

微地震震动是一类低幅值的地震事件,其震级通常在 −3.0 到 0.0 之间,主要由有效应力降低引起的脆性破裂所致(Maxwell, 2005)。被动式微地震监测在采矿业中已有超过百年的应用,用于评估岩爆风险及矿山应力状态(Mendecki, 1993);在水库地震研究中已有至少 50 年的应用(Simpson et al., 1988);在地热产业中的应用可追溯到上世纪 80 年代(Pearson, 1981);而在石油和天然气行业的应用则相对较新。然而,在过去 30 年里,微地震监测在水力压裂与采矿诱发地震中的应用发展迅速(Maxwell, 2005; Duncan and Eisner, 2010; Shemeta and Anderson, 2010; Rosca and Maisons, 2012)。

在采矿和油气勘探环境中,微地震信号可通过布设在地表或监测井中的传感器进行记录。被动监测中事件定位的精度和准确性取决于数据的信噪比(S/N)和接收器的空间分布。通常情况下,井下监测因信噪比较高而能提供更好的检测效果,但在单井布设时,事件的精确定位尤其是震源深度估计会存在困难(Eisner et al., 2009)。相比之下,地表监测虽然信噪比较低,但由于可在多个方位和距阵布设接收器,其震中定位更为精确。然而,地表监测的一个主要挑战依旧是如何有效区分信号与噪声(Eisner et al., 2010)。

对于被动微地震数据处理而言,准确可靠的自动检测和起始时间估计 是关键步骤,这不仅受数据信噪比影响,还会直接影响震源定位、震源机制解算以及地震灾害评估等后续分析(Maxwell et al., 2008)。因此,在过去三十年中,研究人员提出了多种自动检测算法(包括同时检测与到时拾取),其原理涵盖能量分析与特征函数(CFs;Saari, 1991; Ruud and Husebye, 1992; Earle and Shearer, 1994; Panagiotakis et al., 2008)、短时平均与长时平均比值(STA/LTA;Allen, 1978; Berand and Kradolfer, 1997)、偏振分析(Vidale, 1986; Magotra et al., 1987, 1989; Jurkevic, 1988; Anderson and Nehorai, 1996)等方法,以及人工神经网络、模糊逻辑、时延与图论、自回归建模、最大似然方法、子空间检测器、小波变换、PageRank、高阶统计量(HOS)、以及 HOS 与时频/偏振分析的混合方法等。

然而,噪声的存在往往严重影响这些方法的性能。因此,开发一种健壮且精确的自动算法,使其能够适应不同震源类型、震源距、噪声水平及仪器响应的差异,仍然是一个活跃且具有挑战性的研究方向(Withers et al., 1998)。

1 系统架构
1.系统概述
本系统旨在实现 微地震信号的自动去噪与起始点检测,核心思想是利用 同步压缩连续小波变换(SS-CWT) 结合 自定义阈值方法,在提升信噪比的同时,实现事件检测与到时拾取的一体化处理。系统整体架构分为数据输入、时频分析、噪声抑制、事件检测与输出结果四个功能模块,既能处理单道实测数据,也能适配合成信号测试,确保方法的普适性与鲁棒性。

系统主要特点包括:
单通道数据处理能力:无需依赖阵列观测或互相关模板匹配,即可实现小事件的检测。
自适应时频分析:通过 SS-CWT 提供高分辨率的时频表示,有效抑制随时间和频率变化的非平稳噪声。
智能阈值策略:采用改进的阈值函数,对不同频段特征进行自适应处理,避免传统硬/软阈值的缺陷。
事件自动检测:利用阈值化后的小波系数构建特征函数(Characteristic Function, CF),在局部极大值处自动识别事件到时。
适用性验证:系统既在合成数据上进行对比试验,也在实地采集的微地震数据上验证,证明其在提高信噪比、检测灵敏度和到时精度方面优于传统方法。

该系统的应用场景涵盖 页岩气水力压裂监测、矿山安全评估、地热开采监控 等典型微地震监测工程,能够为事件定位、震源机制反演及地震灾害风险评估提供可靠的前置数据支持。

2.系统流程图

⛄二、部分源代码和运行步骤

1 部分代码

2 运行步骤
(1)直接运行main即可一键出图。

⛄三、运行结果




⛄四、matlab版本及参考文献

1 matlab版本
2019b

2 参考文献
[1]崔少华,方振国,王江涛,姜恩华.基于小波变换的地震数据去噪的研究[J].曲阜师范大学学报(自然科学版). 2018

3 备注
简介此部分摘自互联网,仅供参考,若侵权,联系删除

🍅 仿真咨询
1 各类智能优化算法改进及应用

1.1 PID优化
1.2 VMD优化
1.3 配电网重构
1.4 三维装箱
1.5 微电网优化
1.6 优化布局
1.7 优化参数
1.8 优化成本
1.9 优化充电
1.10 优化调度
1.11 优化电价
1.12 优化发车
1.13 优化分配
1.14 优化覆盖
1.15 优化控制
1.16 优化库存
1.17 优化路由
1.18 优化设计
1.19 优化位置
1.20 优化吸波
1.21 优化选址
1.22 优化运行
1.23 优化指派
1.24 优化组合
1.25 车间调度
1.26 生产调度
1.27 经济调度
1.28 装配线调度
1.29 水库调度
1.30 货位优化
1.31 公交排班优化
1.32 集装箱船配载优化
1.33 水泵组合优化
1.34 医疗资源分配优化
1.35 可视域基站和无人机选址优化

2 机器学习和深度学习分类与预测
2.1 机器学习和深度学习分类
2.1.1 BiLSTM双向长短时记忆神经网络分类
2.1.2 BP神经网络分类
2.1.3 CNN卷积神经网络分类
2.1.4 DBN深度置信网络分类
2.1.5 DELM深度学习极限学习机分类
2.1.6 ELMAN递归神经网络分类
2.1.7 ELM极限学习机分类
2.1.8 GRNN广义回归神经网络分类
2.1.9 GRU门控循环单元分类
2.1.10 KELM混合核极限学习机分类
2.1.11 KNN分类
2.1.12 LSSVM最小二乘法支持向量机分类
2.1.13 LSTM长短时记忆网络分类
2.1.14 MLP全连接神经网络分类
2.1.15 PNN概率神经网络分类
2.1.16 RELM鲁棒极限学习机分类
2.1.17 RF随机森林分类
2.1.18 SCN随机配置网络模型分类
2.1.19 SVM支持向量机分类
2.1.20 XGBOOST分类

2.2 机器学习和深度学习预测
2.2.1 ANFIS自适应模糊神经网络预测
2.2.2 ANN人工神经网络预测
2.2.3 ARMA自回归滑动平均模型预测
2.2.4 BF粒子滤波预测
2.2.5 BiLSTM双向长短时记忆神经网络预测
2.2.6 BLS宽度学习神经网络预测
2.2.7 BP神经网络预测
2.2.8 CNN卷积神经网络预测
2.2.9 DBN深度置信网络预测
2.2.10 DELM深度学习极限学习机预测
2.2.11 DKELM回归预测
2.2.12 ELMAN递归神经网络预测
2.2.13 ELM极限学习机预测
2.2.14 ESN回声状态网络预测
2.2.15 FNN前馈神经网络预测
2.2.16 GMDN预测
2.2.17 GMM高斯混合模型预测
2.2.18 GRNN广义回归神经网络预测
2.2.19 GRU门控循环单元预测
2.2.20 KELM混合核极限学习机预测
2.2.21 LMS最小均方算法预测
2.2.22 LSSVM最小二乘法支持向量机预测
2.2.23 LSTM长短时记忆网络预测
2.2.24 RBF径向基函数神经网络预测
2.2.25 RELM鲁棒极限学习机预测
2.2.26 RF随机森林预测
2.2.27 RNN循环神经网络预测
2.2.28 RVM相关向量机预测
2.2.29 SVM支持向量机预测
2.2.30 TCN时间卷积神经网络预测
2.2.31 XGBoost回归预测
2.2.32 模糊预测
2.2.33 奇异谱分析方法SSA时间序列预测

2.3 机器学习和深度学习实际应用预测
CPI指数预测、PM2.5浓度预测、SOC预测、财务预警预测、产量预测、车位预测、虫情预测、带钢厚度预测、电池健康状态预测、电力负荷预测、房价预测、腐蚀率预测、故障诊断预测、光伏功率预测、轨迹预测、航空发动机寿命预测、汇率预测、混凝土强度预测、加热炉炉温预测、价格预测、交通流预测、居民消费指数预测、空气质量预测、粮食温度预测、气温预测、清水值预测、失业率预测、用电量预测、运输量预测、制造业采购经理指数预测

3 图像处理方面
3.1 图像边缘检测
3.2 图像处理
3.3 图像分割
3.4 图像分类
3.5 图像跟踪
3.6 图像加密解密
3.7 图像检索
3.8 图像配准
3.9 图像拼接
3.10 图像评价
3.11 图像去噪
3.12 图像融合
3.13 图像识别
3.13.1 表盘识别
3.13.2 车道线识别
3.13.3 车辆计数
3.13.4 车辆识别
3.13.5 车牌识别
3.13.6 车位识别
3.13.7 尺寸检测
3.13.8 答题卡识别
3.13.9 电器识别
3.13.10 跌倒检测
3.13.11 动物识别
3.13.12 二维码识别
3.13.13 发票识别
3.13.14 服装识别
3.13.15 汉字识别
3.13.16 红绿灯识别
3.13.17 虹膜识别
3.13.18 火灾检测
3.13.19 疾病分类
3.13.20 交通标志识别
3.13.21 卡号识别
3.13.22 口罩识别
3.13.23 裂缝识别
3.13.24 目标跟踪
3.13.25 疲劳检测
3.13.26 旗帜识别
3.13.27 青草识别
3.13.28 人脸识别
3.13.29 人民币识别
3.13.30 身份证识别
3.13.31 手势识别
3.13.32 数字字母识别
3.13.33 手掌识别
3.13.34 树叶识别
3.13.35 水果识别
3.13.36 条形码识别
3.13.37 温度检测
3.13.38 瑕疵检测
3.13.39 芯片检测
3.13.40 行为识别
3.13.41 验证码识别
3.13.42 药材识别
3.13.43 硬币识别
3.13.44 邮政编码识别
3.13.45 纸牌识别
3.13.46 指纹识别

3.14 图像修复
3.15 图像压缩
3.16 图像隐写
3.17 图像增强
3.18 图像重建

4 路径规划方面
4.1 旅行商问题(TSP)
4.1.1 单旅行商问题(TSP)
4.1.2 多旅行商问题(MTSP)
4.2 车辆路径问题(VRP)
4.2.1 车辆路径问题(VRP)
4.2.2 带容量的车辆路径问题(CVRP)
4.2.3 带容量+时间窗+距离车辆路径问题(DCTWVRP)
4.2.4 带容量+距离车辆路径问题(DCVRP)
4.2.5 带距离的车辆路径问题(DVRP)
4.2.6 带充电站+时间窗车辆路径问题(ETWVRP)
4.2.3 带多种容量的车辆路径问题(MCVRP)
4.2.4 带距离的多车辆路径问题(MDVRP)
4.2.5 同时取送货的车辆路径问题(SDVRP)
4.2.6 带时间窗+容量的车辆路径问题(TWCVRP)
4.2.6 带时间窗的车辆路径问题(TWVRP)
4.3 多式联运运输问题

4.4 机器人路径规划
4.4.1 避障路径规划
4.4.2 迷宫路径规划
4.4.3 栅格地图路径规划

4.5 配送路径规划
4.5.1 冷链配送路径规划
4.5.2 外卖配送路径规划
4.5.3 口罩配送路径规划
4.5.4 药品配送路径规划
4.5.5 含充电站配送路径规划
4.5.6 连锁超市配送路径规划
4.5.7 车辆协同无人机配送路径规划

4.6 无人机路径规划
4.6.1 飞行器仿真
4.6.2 无人机飞行作业
4.6.3 无人机轨迹跟踪
4.6.4 无人机集群仿真
4.6.5 无人机三维路径规划
4.6.6 无人机编队
4.6.7 无人机协同任务
4.6.8 无人机任务分配

5 语音处理
5.1 语音情感识别
5.2 声源定位
5.3 特征提取
5.4 语音编码
5.5 语音处理
5.6 语音分离
5.7 语音分析
5.8 语音合成
5.9 语音加密
5.10 语音去噪
5.11 语音识别
5.12 语音压缩
5.13 语音隐藏

6 元胞自动机方面
6.1 元胞自动机病毒仿真
6.2 元胞自动机城市规划
6.3 元胞自动机交通流
6.4 元胞自动机气体
6.5 元胞自动机人员疏散
6.6 元胞自动机森林火灾
6.7 元胞自动机生命游戏

7 信号处理方面
7.1 故障信号诊断分析
7.1.1 齿轮损伤识别
7.1.2 异步电机转子断条故障诊断
7.1.3 滚动体内外圈故障诊断分析
7.1.4 电机故障诊断分析
7.1.5 轴承故障诊断分析
7.1.6 齿轮箱故障诊断分析
7.1.7 三相逆变器故障诊断分析
7.1.8 柴油机故障诊断

7.2 雷达通信
7.2.1 FMCW仿真
7.2.2 GPS抗干扰
7.2.3 雷达LFM
7.2.4 雷达MIMO
7.2.5 雷达测角
7.2.6 雷达成像
7.2.7 雷达定位
7.2.8 雷达回波
7.2.9 雷达检测
7.2.10 雷达数字信号处理
7.2.11 雷达通信
7.2.12 雷达相控阵
7.2.13 雷达信号分析
7.2.14 雷达预警
7.2.15 雷达脉冲压缩
7.2.16 天线方向图
7.2.17 雷达杂波仿真

7.3 生物电信号
7.3.1 肌电信号EMG
7.3.2 脑电信号EEG
7.3.3 心电信号ECG
7.3.4 心脏仿真

7.4 通信系统
7.4.1 DOA估计
7.4.2 LEACH协议
7.4.3 编码译码
7.4.4 变分模态分解
7.4.5 超宽带仿真
7.4.6 多径衰落仿真
7.4.7 蜂窝网络
7.4.8 管道泄漏
7.4.9 经验模态分解
7.4.10 滤波器设计
7.4.11 模拟信号传输
7.4.12 模拟信号调制
7.4.13 数字基带信号
7.4.14 数字信道
7.4.15 数字信号处理
7.4.16 数字信号传输
7.4.17 数字信号去噪
7.4.18 水声通信
7.4.19 通信仿真
7.4.20 无线传输
7.4.21 误码率仿真
7.4.22 现代通信
7.4.23 信道估计
7.4.24 信号检测
7.4.25 信号融合
7.4.26 信号识别
7.4.27 压缩感知
7.4.28 噪声仿真
7.4.29 噪声干扰

7.5 无人机通信

7.6 无线传感器定位及布局方面
7.6.1 WSN定位
7.6.2 高度预估
7.6.3 滤波跟踪
7.6.4 目标定位
7.6.4.1 Dv-Hop定位
7.6.4.2 RSSI定位
7.6.4.3 智能算法优化定位
7.6.5 组合导航

8 电力系统方面
微电网优化、无功优化、配电网重构、储能配置

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