Python整理PEER所下載的地震波源數據——提取地震波至txt+生成地震波反應譜

• 導語
• gitee代碼托管
• • 一、實現目標
  • • 運行效果
    • 1 已下載的文件
    • 2 實現的效果
  • 二、代碼過程
  • • 1 需要的庫
    • 2 主要函數：共5個
    • • 函數1：得到‘.py’程序所在的文件目錄及下一級子目錄的路徑列表a，返回列表a
      • 函數2：將每一路徑下的‘.csv’文件轉為‘.xlsx’（‘.csv’文件存有地震波名稱，此步轉化方便將地震波名稱從‘.xlsx’中提取出來）
      • 函數3：處理地震波源數據，返回地震波的dt、npst、數據列表
      • 函數4：根據所給路徑創建文件夾
      • 函數5：由保存有地震波的列表，計算地震波反應譜（此處參考[Dino陳博](https://zhuanlan.zhihu.com/p/401823576)所推薦的Nigam積分法）
    • 3 實現思路

導語

在進行動力時程分析前，選取合適的地震波是必須的。當前最熱門的地震波下載網站當屬PEER（太平洋地震工程研究中心）。從此網站下載地震波以后，往往需要將地震波數據進行二次轉化，一方面得到用于導入其他軟件的特種格式，另一方面生成地震波的反應譜。得到反應譜并不難，但是如何及時得到反應譜而略掉繁瑣的‘點、點、點~’呢？本篇文章將解決此問題。

gitee代碼托管

全部功能實現代碼已托管至我的gitee賬號MY，如有代碼問題，可在gitee中提交，或與我聯系。對于地震波數據整理所需的關鍵函數已全部展示于上，亦可根據提示編輯屬于自己的實現程序。
創作不易，歡迎關注、點贊、轉發、支持，謝謝！

一、實現目標

本篇文章的前提是處理從PEER上下載的地震波，目標是將所下載的地震波的地震波數據（存于txt中）、dt（時間步長）、ntps（時間步）、加速度反應譜四類信息進行處理。得到的結果，將地震波數據按不同時間步長整理的文件夾；含有地震波名稱、dt、npts、加速度譜信息的表格。

運行效果

1 已下載的文件

為了展示，此處只下載了兩條地震波，并在此目錄文件內及下一級子目錄文件內將地震波進行解壓。可以看到，在這種狀態下，當每級目錄下的地震波若有100條時，或者，一條一條下載所得的地震波，處理起來的工程量不小。雖然能處理地震波的軟件不少，但是地震波導入以后再依次復制出目標信息的方式非常的繁瑣。

2 實現的效果

運行后，會將處理后的信息進行匯總于“處理后輸出匯總”文件夾內。

“處理后輸出匯總”文件夾，是根據地震波所在的目錄，將地震波按目錄重新創建文件夾，并將其按時間步長類型進行整理。“地震波信息匯總.xlsx”表格保存有每級目錄下的地震波的名稱、dt、npts、加速度譜。

二、代碼過程

1 需要的庫

import os import glob import openpyxl from pyexcel.cookbook import merge_all_to_a_book as sss import math

2 主要函數：共5個

函數1：得到‘.py’程序所在的文件目錄及下一級子目錄的路徑列表a，返回列表a

def file_name(file_dir): # 將目標路徑和它下一級的子目錄文件夾路徑全部輸出至列表a1 = 1a = []for root, dirs, files in os.walk(file_dir):if a1 == 1:b = dirsa.append(file_dir)for i in range(0,len(b)):h = file_dir + '\\' + b[i]a.append(h)breakreturn a

函數2：將每一路徑下的‘.csv’文件轉為‘.xlsx’（‘.csv’文件存有地震波名稱，此步轉化方便將地震波名稱從‘.xlsx’中提取出來）

def csv_to_xlsx(path_1): # path_1為列表h1 = file_name(path_1)bb1 = 1print('共有' + str(len(h1)) + '個含有' + '.scv' + '文件夾目錄')for i in range(0,len(h1)):print('現在處理第' + str(bb1) + '個文件夾內的所有'+ ''''.csv'文件！''')b1 = h1[i] + '\\' '*.csv'b2 = glob.glob(b1) # 獲取bb文件夾內的所有‘.csv’文件的路徑print(b2)b3 = []if b2 == []:continueelse:for j in range(0,len(b2)):b3.append(b2[j])sss(b3, h1[i] + '\\' + b2[j].split('\\')[-1].replace('.csv','.xlsx'))b3 = []bb1 += 1print('’.scv‘文件處理完畢')

函數3：處理地震波源數據，返回地震波的dt、npst、數據列表

def Ssw(inFilename):dt = 0.0npts = 0a = []inFileID = open(inFilename, 'r')flag = 0for line in inFileID:if line == '\n':continueelif flag == 1: # 此處用flag來進行標記，讀取到帶有DT的行后，后面的行都標記為1（進而將后面的行進行寫出）###################################words = line.split()lengthLine = len(words)if words[0] == '***':breakelse:for i in range(0, lengthLine):a.append(float(words[i])) # 將地震波數據提取并存儲至列表a中#######################################else: # 此處為對數據進行讀取，并標記開始進行數據寫入的開始行（只不過并沒有標記處是從哪一行開始，而是以從這一行開始后面都是需要寫入的地震波數據words = line.split()lengthLine = len(words)if lengthLine >= 4:if words[0] == 'NPTS=':for word in words:if word != '':if flag == 1:dt = float(word)break # 此處的break中斷的點是單個line的判斷if flag == 2:npts = int(word.strip(','))flag = 0if word == 'DT=' or word == 'dt':flag = 1if word == 'NPTS=':flag = 2elif words[-1] == 'DT':count = 0for word in words:if word != '':if count == 0:npts = int(word)elif count == 1:dt = float(word)elif word == 'DT':flag = 1break # 此處的break中斷的點是單個line的判斷count += 1return dt, npts, a

函數4：根據所給路徑創建文件夾

def mkdir(path): # 此項為創文件import os# 去除首位空格path = path.strip() # 刪除空白符（包括'\n', '\r', '\t', ' '）path = path.rstrip("\\") # 去除尾部 \ 符號# 判斷路徑是否存在isExists = os.path.exists(path)if not isExists:# 如果不存在則創建目錄# 創建目錄操作函數os.makedirs(path)print(path + ' 創建成功')return Trueelse:# 如果目錄存在則不創建，并提示目錄已存在print(path + ' 目錄已存在')return False

函數5：由保存有地震波的列表，計算地震波反應譜（此處參考Dino陳博所推薦的Nigam積分法）

def nigam_clac(k,m,dt,damp,nstep):tt=w=h=w2=hw=0.0hw=wd=e=a11=a12=a21=a22=ss=cc=s1=c1=s2=c2=s3=c3=0.0wdt=cwdt=swdt=b11=b12=b21=b22=x=sa=sv=sd=0.0ddx=dx=dxf=xf=ddym=ddyf=0.0nn=mm=0dis=[]vel=[]acc=[]tim=[]pi = math.pi##tt =2*pi*math.sqrt(m/k)w =2*pi/tt ##cir freqh =dampw2 =w*whw =h*wwd =w*math.sqrt(1-h*h)wdt =wd*dte =math.exp(-hw*dt)cwdt =math.cos(wdt)swdt =math.sin(wdt)##a11 =e*(cwdt+hw*swdt/wd)a12 =e*swdt/wda21 =-e*w2*swdt/wda22 =e*(cwdt-hw*swdt/wd)ss =-hw*swdt-wd*cwdtcc =-hw*cwdt+wd*swdts1 =(e*ss+wd)/w2c1 =(e*cc+hw)/w2s2 =(e*dt*ss+hw*s1+wd*c1)/w2c2 =(e*dt*cc+hw*c1-wd*s1)/w2s3 =dt*s1-s2c3 =dt*c1-c2b11 =-s2/wdtb12 =-s3/wdtb21 =(hw*s2-wd*c2)/wdtb22 =(hw*s3-wd*c3)/wdt##acc.append(2*hw*gm[0]*dt)vel.append(-1*gm[0]*dt)dis.append(0.0)tim.append(0.0)x =0.0sa =0.0sv =0.0sd =0.0nn =nstepfor mm in range(nn):tim.append(mm*dt)dxf =dxxf =xddym =gm[mm+1]ddyf =gm[mm]x = a12*dxf+a11*xf+b12*ddym+b11*ddyfdx =a22*dxf+a21*xf+b22*ddym+b21*ddyfddx =-2*hw*dx-w2*xacc.append(ddx)vel.append(dx)dis.append(x)sa =max(sa,abs(ddx))sv =max(sv,abs(dx))sd =max(sd,abs(x))##alpha =sa/9800.0kdisp =sd##return tim,dis,vel,accreturn alpha,kdisp

3 實現思路

1 從‘.py’文件所在目錄，得到當前目錄及下一級子目錄的路徑列表a1
2 遍歷路徑列表a1，并將其下的‘.csv’文件轉化為‘.xlsx’，并保存在當前目錄下
3 創建輸出目錄并得到其路徑，遍歷路徑列表a1，先將先前生成的‘.xlsx’文件打開并得到指定方向的地震波名稱列表a2，根據地震波名稱列表a2，逐個處理地震波源數據文件，并將所得信息進行輸出至所創建的輸出目錄中。
4 完成地震波文件的處理

總結

以上是生活随笔為你收集整理的Python整理PEER所下载的地震波源数据——提取地震波至txt+生成地震波反应谱的全部內容，希望文章能夠幫你解決所遇到的問題。

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