MATLAB在地震信號處理中的應用實例

譚雨文I劉國明2

(I.豐滿地震臺，吉林 豐滿132108 : 2長白山天池火山監測站，吉林 安圖133613)

摘要 實現數抿的可視化是地震監測和硏究工作中最重要的問題之一。本文介紹了 MATLAB在信號處理 工作中的主要特點，結合實例以代碼的形式介紹了幾個臺站工作中最常遇到的數據可視化編程方法，通過 分析指出MATLAB實現地卷數據可視化和其它實現數據可視化方法相比具有方便靈活，圖形質雖高的特 點,

關鍵詞：MATLAB:可視化；數據處理；地喪

中圖分類號P315. 6文獻標志碼：A 文章編號:1674-8565 (2011) 03-0061-06

0引言

U前我國已經基本完成了由模擬地震信號 監測到數字化地震觀測的轉變。數字化地震監 測的大力開展給地震研究人員提供了更廣闊的 研究平臺，也加快了地震研究工作向更深層次 的發展，隨著計算機技術的普及和數字信號處 理技術的發展，對地震臺站產出的地震和前兆 數據進行有效的加工處理已成為可能"

MATLAB是20世紀70年代發展起來的一 門新的計算機高級語言。MATLAB語言更直觀' 更簡潔的代碼代替了傳統的C和FORTRAN等 其它語言的冗長代碼，給用戶提供了最簡潔最 直觀的開發環境：該語言主要有以下特點：d 語言簡潔緊湊，使用方便靈活，有相當豐富有 效的庫函數；②既具有結構化的控制語句，也 可以實現面向對象編程；③具有強大的圖形處 理功能；④有功能強大的工具箱，工具箱包含 了最新的數據處理方法，可以方便快捷地實現 數據處理的*的；⑤應用MATLAB繪出的圖形 具有可編輯性且圖形質量高，能滿足出版要求：

基于以上特點.MATLAB正在越來越廣泛 地應用于地震觀測研究實踐中。

1 MATLAB用于地震頻譜分析

I. 1地震頻譜分析方法簡介

所謂地震頻譜分析是通過快速傅麗葉變換 (FFT)獲得一個地震事件的優勢頻率.從而實 現信號從時間域到頻率域的轉化。頻譜分析的 方法可以獲得地震事件的優勢頻率，從而判斷 地震的類型，在火山地震類型識別和爆破分析 中有非常廣泛的應用，

MATLAB信號處理工具箱函數FFT用于快 速傅麗葉變換，可以快速實現地震頻譜分析, 具體實現的時候需要將地震記錄原始數據通過 EDAS-IAS軟件或者NEWSEIS等地震分析軟何 將原始地震數據轉換成ASCII碼，并將ASCII 碼文件中的數據頭文件去掉，使數據文件變成

收稿日期：2011-06-10 修訂日期：2011-07-11

作者簡介：譚雨文(1966-).男.漢族吉林省舒蘭市人.1990年畢業于長春地質學院地球物理系.T-程師.現主要從事地後分 析與預報研究工作，

可被MATLAB識別的形式。圖1是一個 MATLAB實現地震頻譜分析的實例，所用的數 據是長口山天池火山監測站記錄到的一個火山 地震.通過FFT變換得到了該火山地震的優勢 頻率為4H乙

1. 2 MATLAB實現地震頻譜分析實例代碼 地震頻譜分析MATLAB代碼：

fid=fopen (*200412172303. dat) ; %讀取三 分向地震波形數據

a = fscanf

(fid ‘％門;

n = length

(a) 13;

for i = 1 ： n

i1= (i-

11*3+1： i2 = il + 1; i3打2+1;

uz (i)

=a (il) ;(?小

ue (i) =a (i2) ; un

(i3) =a (i3) ; %提取垂直向波形數據uz end

subplot (2, 1. 1):

plot (uz) ; %繪垂直向波形圖 xlabel ('Ils1);

ylabel (* Magnitude I count*);

subplot (2, 1. 2):

dt=O. 02; %設置采樣間隔為0.Q2

x=0： dt： (n-1) * dt；

n2 = n!2;

s = fft (uz) ; %實現快速傅氏變換

df = l. 01 (n * dt) ； %歸一化處理 f

=0： df： (n2-1) *df；

plot (f, abs (s (1: n2) ) I max (abs (s

(1: n2))));繪歸一化振幅譜

xlabel CflHz*);

ylabel ('Spectra');

Vs

0.8

0.6

O.4

0.2

O5

1O15

f7Hz

圖1地震信號的原始波形和頻率譜

20

25

Fig. 1 Original signal and its spectra

2地震月頻次圖實例

2. I地震月頻次圖簡介

地震月頻次圖是指以月份為橫坐標，以每月 發生的地震數量為縱坐標，畫出的統計圖形。地 震)］頻次圖簡明的反應地震數量在時間尺度上 的變化，在地震分析

總結

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