经验模态分解(EMD)在地球物理资料中的应用(附MATLAB程序)

经验模态分解(EMD)在地球物理资料中的应用(附MATLAB程序)

摘 要 经验模态分解(EMD)是由Huang等人提出的一种新的分析非线性、非平稳信号的方法。本文研究经验模态分解原理及其在地球物理资料中的应用。首先研究经验模态分解的基本原理和算法，对地球物理资料（地震资料，重磁资料）进行EMD分解试验分析，然后研究基于 ...

摘  要
经验模态分解(EMD)是由Huang等人提出的一种新的分析非线性、非平稳信号的方法。本文研究经验模态分解原理及其在地球物理资料中的应用。首先研究经验模态分解的基本原理和算法，对地球物理资料（地震资料，重磁资料）进行EMD分解试验分析，然后研究基于EMD的Hilbert变换原理及其在提取地震属性信息中的应用，对实际地震时间剖面和时间切片进行EMD时频分析试验。
本文的方法研究和数据试验分析表明：经EMD分解变换得到的IMF序列是直接从原始时序数据中分离出来的,事先无需确定分解阶次,能更好反映原始数据固有的物理特性,每阶IMF序列都代表了某种特定意义的频带信息；EMD分解获得的IMF序列具有稳态性,对IMF进行Hilbert变换，就可以得到单个固有模态函数的瞬时振幅、瞬时相位和瞬时频率，这些信息可以清楚的显示信号的时频特征；EMD分析方法用于分解地球物理资料和作时频分析是有效的。
关键词：经验模态分解；地球物理；Hilbert变换；固有模态函数；时频分析

 
ABSTRACT
Empirical Mode Decomposition(EMD), which was developed by huang, is a new method to analyse nonlinear and nonstationary signals. In this paper, we study the theory of EMD and its applications in handling geophysical data. Firstly, we introduce the theory and the Methodology about EMD ,then we will use this method to analyse the geophysical information, including the gravity anomaly data and seism’s data. Based on the EMD, we will study the theory of the Hilbert transform, and then use it to obtain the images,from which we can deal with the seism’s slice by time- frequency analysis in order to distill the seism’s information.

The studying of EMD and the data testing in this paper indicate: intrinsic mode functions(IMF) is comes from the original signal by the EMD, in this course, we need not fix on the Decomposition number and would not influenced by some men’s factors. Every intrinsic mode function stand for some given information and can reflect the

intrinsic physical Information very well. Meantime, take the IMF for Hilbert transform, then we can get the IMF’ frequency and the amplitude, which can show the signal’s characteristics very clearly. So it is very useful to use the EMD to study the geophysical data.
Key words: Empirical Mode Decomposition; geophysics; Hilbert transform;
intrinsic mode function; time- frequency analysis

目前，信号处理[1]方法主要有傅立叶变换、小波变换等，这些方法在处理线性、平稳的信号时，具有简单、效率高等优点，然而，在实际的地球物理数据测量中，许多信号是非平稳的或非线性的，如果在处理这些信号时，仍假设数据是平稳或线性的，会使我们得到错误的分析结果，为了正确有效地分解非平稳信号，本文研究一种新的方法，即经验模态分解(EMD) [2]，该方法是由Huang等人提出的一种新的分析非线性、非平稳信号的方法。
经验模态分解（EMD）方法可将信号分解为若干个固有模函数(Instrinsic Mode Function，IMF)，这些IMF是完备的并且正交的。由于EMD方法是依据数据本身的时域信息进行的时域分解，得到的IMF的个数通常是有限的和平稳的，基于这些IMF分量进行的Hilbert变换，得到IMF的瞬时振幅，瞬时频率，以及瞬时相位，从这些频谱图上我们可以得到真实清楚的物理信息，因此，其Hilbert谱也能够准确反映出信号能量、频率在空间或时间尺度上的分布，在非线性和非平稳过程的分析中具有很高的应用价值。
由于经验模态分解法主要用于分析非线性非稳定性数据，所以它在各种资料处理中应用非常广泛。在过去的几年,EMD方法已经被广泛用于非线性的海洋波动数据分析[3]、地震信号和结构分析[4]、位场数据分析[5]、机械故障诊断[6]、医学信号[7]、桥梁和建筑物状况监测的分析、太阳辐射的变化分析等领域的研究。也可以将经验模态分解法扩展至二维，应用于图象处理[8]，将图像分解为一系列不同尺度的信息，为深入处理图象提供足够的不同尺度的信息，在实际应用中取得了很好的效果。

本文研究经验模态分解原理及其在地球物理资料中的应用。本文首先研究经验模态分解的基本原理和算法，对地球物理资料（地震资料，重磁资料）进行EMD分解试验分析，然后研究基于EMD的Hilbert变换原理及其在提取地震属性信息中的应用，对实际地震时间剖面和时间切片进行试验分析。

本文首先研究了EMD信号分析方法的基本原理和算法，对地球物理资料（地震资料，重磁资料）进行EMD分解试验分析，然后研究了基于EMD的Hilbert变换原理及其在提取地震属性信息的应用，对实际地震时间剖面和时间切片做了试验分析。
本文的方法研究和数据试验分析表明：
1、经EMD分解变换得到的IMF序列是直接从原始时序数据中分离出来的,事先无需确定分解阶次,不存在机械分解。因此IMF序列能更好反映原始数据固有的物理特性,其分解是客观的,内在的和自适应的。每阶IMF序列都代表了某种特定意义的频带信息,给实际应用与解释工作带来了方便；
2、原始信号经过EMD分解获得的IMF序列具有稳态性,对IMF进行Hilbert变换，就可以得到单个固有模态函数的瞬时振幅图，瞬时频率图，瞬时相位图，这些图可以清楚的显示信号的时频特征；
3、EMD分析方

法用于分解地球物理资料和作时频分析是有效的。

目    录
第一章  绪  论 1
第二章  经验模态分解(EMD) 2
第一节  EMD基本原理 2
第二节  EMD算法流程 3
第三节  EMD示例 5
第三章  EMD分解地球物理信号 8
第一节  EMD分解位场资料 8
一、EMD分解一维重力异常数据 8
二、EMD分解二维重力异常数据 9
第二节  EMD分解地震资料 13
一、EMD分解一维地震数据 13
(毕业设计)
二、EMD分解地震时间剖面 14
三、EMD分解地震时间切片 17
第三章  基于EMD的Hilbert变换与地震信号属性信息 19
第一节  基于EMD的Hilbert变换原理 19
第二节  提取地震信号属性信息 20
一、提取地震时间剖面属性信息 20
二、提取地震时间切片属性信息 22
结  论 23
致  谢 24
参考文献 25
附录：经验模态分解MATLAB程序 26

附录：经验模态分解MATLAB程序
经验模态分解程序
function [imf,ort,nbits] = emd(varargin);

[x,t,sd,sd2,tol,display_sifting,sdt,sd2t,ner,nzr,lx,r,imf,k,nbit,NbIt,MAXITERATIONS,FIXE,FIXE_H,MAXMODES,INTERP,mask] = init(varargin{:}); 

if display_sifting
  figure
end

% maximum number of iterations
% MAXITERATIONS=2000;

%main loop : requires at least 3 extrema to proceed
while ~stop_EMD(r) & (k < MAXMODES+1 | MAXMODES == 0) & ~any(mask)

 % current mode
 m = r;
 

 % mode at previous iteration
 mp = m;

   
 if FIXE
  [stop_sift,moyenne] = stop_sifting_fixe(t,m,INTERP);
 elseif FIXE_H
  stop_count = 0;
  [stop_sift,moyenne,stop_count] =

stop_sifting_fixe_h(t,m,INTERP,stop_count,FIXE_H);
  stop_count = 0;
 else
  [stop_sift,moyenne] = stop_sifting(m,t,sd,sd2,tol,INTERP);
 ...

摘  要：农村金融作为支持农村经济发展的金融中介，在国民经济的健康发展中发挥了重要作用。但我国农村金融呈现结构失衡的现状，直接导致我国农村金融结构效率低下。本文围绕我国农村金融结构效率，从机构、品种等五个方面阐述了农村金融结构效率的现状，分析了农村金融结构效率低的主要原因，并提出了优化农村金融结构，提高金融效率

的具体途径。

关键词：金融结构；农户需求；效率；结构优化；
 

Hunan Rural Financial Structure and Efficiency Optimization Analysis

Abstract:The rural financial support rural economic development as the financial intermediary, in the healthy development of the national economy plays an important role. But our country rural financial present situation of structural imbalances, led directly to the rural financial structure inefficient. This paper focus on rural financial structure in China from institutions, varieties, efficiency in five aspects such as hunan rural financial structure described the situation, analyzed the efficiency of hunan rural financial structure, the main reasons for low efficiency and puts forward optimum hunan rural financial structure, improve the financial efficiency of the specific way.

4、现有主要贷款品种难以满足农业生产特点要求向大额中长期转变6
（三）农村金融机构的结构效率：贷款的可获得性与农户排斥7
（四）农村金融机构的结构效率：基于城市金融与农村金融的二元结构8
（五）农村金融机构的结构效率：基于正规金融与非正规金融的二元结构8
三、优化湖南省农村金融结构效率的主要途径9
（一）合理布局机构网点，提供基础金融服务9

（二）合理加大信贷投入，加快金融服务创新，增强金融服务功能9
1、拓展金融渠道，优化金融结构效率9
2、增强服务功能，优化金融结构效率9
3、发展和规范抵押担保，优化金融结构效率10
（三）完善普惠制金融，提高金融结构效率10
1、积极推进村镇银行的设立10
2、加快农村小额贷款公司试点步伐11
3、大力发展农村资金互助社11

（四）统筹城乡金融，提高金融结构效率11

（五）有效衔接正规金融与非正规金融，提高金融结构效率11
四、结束语12
参考文献 12

致谢13

WTO框架下的粮食贸易规则及我国的应对措施(字)

摘  要：中国是粮食的生产和消费大国，在WTO框架下，粮食贸易规则在执行上出现了两大特点，即以美国的粮食战略为主导和技术性贸易壁垒的盛行。本文首先对WTO框架下的《农业协议》以及粮食贸易规则的特点进行了分析，然后结合数据分析了我国的粮食

贸易现状。最后得出结论，从政府支持、法律体系、粮食生产等角度，提出了我国应对当前粮食贸易规则的措施。

关键词：中国；粮食贸易规则；WTO；应对措施；

Grain Trading Regulations under the Framework of WTO and Our Corresponding Measures
Abstract：China is gigantic in grain production and consumption; Grain trading regulations have two big executive characteristics under the WTO framework: leaded by the American grain strategy and the Technical Barriers to Trade is more and more popular. Firstly, this paper analyzes the <Agreement on Agriculture> and the characteristics of grain trading regulations. Then it analyzes the situation of Chinese grain trading with some data. Finally, it puts forward our response to the current grain trading regulations from the support of our government, the legal system and the production of grain and so on.

Key words: China; Grain Trading Regulations; WTO; Measures 

摘  要
本设计为长春市老干部活动中心设计，全楼共八层，建筑面积约为6000㎡。设计分为两部分：第一部分是建筑部分，包括对建筑的平面设计，建筑立面的设计,建筑剖面设计等。本设计采用了大空间设计，这样更能符合使用者的需求，使用者可以根据个人喜好进行内部分隔，充分体现使用者的意志。第二部分为结构设计，包括框架梁、板、柱的设计以及楼梯设计等。本设计的结构采用框架承重，柱距为6.3m×6m，内、外墙均采用陶粒混凝土空心砌块砌筑，有利于减轻建筑物自重；其中框架梁、柱的设计都采用弹性理论方案，板的设计采用塑性铰线法理论设计。设计过程中还进行了地震作用下弹性位移验算。通过对建筑的造形、建筑的立面和基础部分的施工、楼面的做法、顶部的做法等一些施工工艺的设计，进一步理解建筑设计要求和结构设计要求。设计后达到了强度、刚度和稳定性方面的要求。(所有权: 毕业设计网 )

关键词：活动中心 大空间设计  框架承重 弹性理论 塑性铰线理论

Abstract
The design of the Changchun City cadres center , The whole

buildingses total 8 F , about floor space6000 square meters.Design is divided into two parts：The first part of the building,including the construction of graphic,construction Facade design,Building profile design ,construction structure procedure and so on.This design has used the big spatial structure,so the users can better meet the demand fully reflects the architectural .The second part is divided into structural design,Including the frame beam, slab, column, design as well as staircase design and so on. This cadres center uses the frameload-bearing system,Column for the 6.3 m × 6m,theconcrete hollow blockmasonry has adopted,theceramic wall andreduces the load of building; The frame beams and columns are designed uses elastic theory, Board design uses plastic hinge method of design theory. Design process also conducts seismic elastic displacement calculation.