- Editorial Board
- Policies & Ethics
- 个人中心
- 退出登录
浏览全部资源
扫码关注微信
- Editorial Board
- EBMs
- Young EBMs
- Policies & Ethics
- Ethics
- Review and Editing
- Copyright and Archive
Image Time‑series Data Analysis Method Considering Time and Frequency Domain Characteristics: A Case Study of Ground Motion Data
- Journal of Disaster Prevention and Mitigation Engineering Vol. 45, Issue 1, Pages: 110-118(2025)
- 作者机构：
1.北京建筑大学土木与交通工程学院，北京 100044
2.北京科技大学城镇化与城市安全研究院，北京 100083
3.清华大学土木工程安全与耐久教育部重点试验室，北京 100084
- 作者简介：
- 基金信息：
DOI：10.13409/j.cnki.jdpme.20240312002
CLC： P315.9Received：12 March 2024，
Revised：2024-05-31，
Published：15 February 2025
- 稿件说明：
移动端阅览
程庆乐,任昊天,田源等.考虑时域和频域特征的图片时序数据解析方法[J].防灾减灾工程学报,2025,45(01):110-118.
CHENG Qingle,REN Haotian,TIAN Yuan,et al.Image Time‑series Data Analysis Method Considering Time and Frequency Domain Characteristics: A Case Study of Ground Motion Data[J].Journal of Disaster Prevention and Mitigation Engineering,2025,45(01):110-118.
程庆乐,任昊天,田源等.考虑时域和频域特征的图片时序数据解析方法[J].防灾减灾工程学报,2025,45(01):110-118. DOI： 10.13409/j.cnki.jdpme.20240312002.
CHENG Qingle,REN Haotian,TIAN Yuan,et al.Image Time‑series Data Analysis Method Considering Time and Frequency Domain Characteristics: A Case Study of Ground Motion Data[J].Journal of Disaster Prevention and Mitigation Engineering,2025,45(01):110-118. DOI： 10.13409/j.cnki.jdpme.20240312002.
摘要
时序数据对于理解和应对地震等自然灾害具有重要意义，但由于保密、获取途径的限制等原因，需要从时域、频域数据的图片中获取时序数据。传统方式下通过直接对图片中时序数据数字化得到的时序数据在时域和频域上均存在较大误差。针对该问题，提出了考虑时域和频域特征的图片时序数据解析方法。该方法首先从图片中通过数字化方法获取时域和频域数据，以识别得到的较为准确的频域数据曲线作为目标频域数据，采用连续小波变换修正从图片中直接识别得到的时序数据，从而提高图片时序数据的解析精度。以地震动这一典型时序数据为例对所提出的方法进行了展示与说明，并与传统直接从图片识别的数字化地震动方法和基于反应谱匹配的频域方法进行了对比。进一步将该方法应用于2022年台湾省台东县6.5级地震的破坏力评估中。主要结论有：提出的图片时序数据解析方法能够兼顾图片中时域和频域的信息，从而能够解析得到更为准确的时域数据，用于后续工程防灾分析时的误差也更小，为从时序数据图片中识别数据提供了重要方法。
Abstract
Time-series data is crucial for understanding and responding to natural disasters such as earthquakes. However
due to confidentiality
access restrictions
and other reasons
time-series data are often extracted from images containing time and frequency domain data. Traditional methods of directly digitizing time-series data from these images tend to have significant errors in both the time and the frequency domains. To address this issue
an image time-series data analysis method with the inclusion of time and frequency domain characteristics was proposed. First
the time and frequency domain data were extracted from the images using digital method
with the more accurate frequency domain data curve identified as the target frequency domain data. Continuous wavelet transform was then used to correct the time-series data directly extracted from the images
so as to improve the accuracy of the time-series data analysis. The proposed method was demonstrated and explained using the typical time-series data of ground motion as an example. A comparison was made with the traditional method of digitizing earthquake motion directly from images and frequency domain method based on response spectrum matching. Furthermore
the method was applied to the damage assessment of the 6.5-magnitude earthquake in Taitung County
Taiwan Province in 2022. The primary conclusions are as follows: the proposed image time-series data analysis method can take into account both the time and frequency domain information
allowing for more accurate extraction of time domain data. This results in smaller errors when used in subsequent engineering disaster prevention analysis
providing an important method for data identification from time-series images.
关键词
Keywords
references
王振宇 ， 赵培培 ， 谢志南 ， 等 . 川滇甘陕地区长周期地震动反应谱特征参数的研究 ［J］. 自然灾害学报 ， 2022 ， 31 （ 2 ）： 198 - 203 .
Wang Z Y ， Zhao P P ， Xie Z N ， et al . Study on characteristic parameters of response spectrum for long-period ground motion in Sichuan Yunnan Gansu Shaanxi regions ［J］. Journal of Natural Disasters ， 2022 ， 31 （ 2 ）： 198 - 203 . （in Chinese）
陆新征 ， 程庆乐 ， 孙楚津 ， 等 . 基于动力弹塑性时程分析和实测地面运动的地震破坏力速报系统 ［J］. 自然灾害学报 ， 2019 ， 28 （ 3 ）： 34 - 43 .
Lu X Z ， Cheng Q L ， Sun C J ， et al . Rapid reporting system of earthquake destructive power based on the nonlinear time-history analysis and actual ground motion records ［J］. Journal of Natural Disasters ， 2019 ， 28 （ 3 ）： 34 - 43 . （in Chinese）
许立英 ， 林友勤 ， 吴应雄 ， 等 . 近场脉冲型地震动的频谱与反应谱特征分析 ［J］. 自然灾害学报 ， 2023 ， 32 （ 3 ）： 23 - 35 .
Xu L Y ， Lin Y Q ， Wu Y X ， et al . Spectral and response spectrum characteristics of near-field pulse-like ground motions ［J］. Journal of Natural Disasters ， 2023 ， 32 （ 3 ）： 23 - 35 . （in Chinese）
任叶飞 ， 谢俊举 ， 李平 ， 等 . 《强震动观测及其工程应用》专辑序言 ［J］. 地震研究 ， 2019 ， 42 （ 4 ）： 455 - 456 .
Ren Y F ， Xie J J ， Li P ， et al . Preface to the strong ground motion observation and its engineering applications ［J］. Journal of Seismological Research ， 2019 ， 42 （ 4 ）： 455 - 456 . （in Chinese）
刘恢先 . 论地震力 ［J］. 土木工程学报 ， 1958 （ 2 ）： 86 - 106 .
Liu H X . Seismic forces on structures ［J］. China Civil Engineering Journal ， 1958 （ 2 ）： 86 - 106 . （in Chinese）
冀昆 ， 温瑞智 ， 任叶飞 . 适用于我国抗震设计规范的天然强震记录选取 ［J］. 建筑结构学报 ， 2017 ， 38 （ 12 ）： 57 - 67 .
Ji K ， Wen R Z ， Ren Y F . Ground motion recordings selection for seismic design code ［J］. Journal of Building Structure ， 2017 ， 38 （ 12 ）： 57 - 67 . （in Chinese）
李山有 ， 金星 ， 刘启方 ， 等 . 中国强震动观测展望 ［J］. 地震工程与工程振动 ， 2003 （ 2 ）： 1 - 7 .
Li S Y ， Jin X ， Liu Q F ， et al . Prospect of strong motion observation in China ［J］. Earthquake Engineering and Engineering Vibration ， 2003 （ 2 ）： 1 - 7 . （in Chinese）
温瑞智 . 我国强地震动记录特征综述 ［J］. 地震学报 ， 2016 ， 38 （ 4 ）： 550 - 563 .
Wen R Z . A review on the characteristics of Chinese strong ground motion recordings ［J］. Acta Seismologica Sinica ， 2016 ， 38 （ 4 ）： 550 - 563 . （in Chinese）
周宝峰 . 强震观测中的关键技术研究 ［D］. 哈尔滨 ： 中国地震局工程力学研究所 ， 2012 .
Zhou B F . Some key issues on the strong motion observation ［D］. Harbin ： Institute of Engineering Mechanics， China Earthquake Administration ， 2012 . （in Chinese）
Gascot R L ， Montejo L A . Spectrum-compatible earthquake records and their influence on the seismic response of reinforced concrete structures ［J］. Earthquake Spectra ， 2016 ， 32 （ 1 ）： 101 - 123 .
Vanmarcke E ， Gasparini D . Simulated earthquake ground motions ［C］∥ Structural mechanics in reactor technology . San Francisco， CA ： IASMiRT ， 1977 ： K1 / 9 .
Seismosoft . SeismoArtif - artificial earthquake accelerograms ［CP/OL］. Pavia ， Italy ： Seismosoft Ltd ， 2022 . ［ 2023-11-29 ］. https：∥seismosoft.com/products/seismoartif/ https://seismosoft.com/products/seismoartif/ .
Hancock J ， Watson-Lamprey J ， Abrahamson N A ， et al . An improved method of matching response spectra of recorded earthquake ground motion using wavelets ［J］. Journal of Earthquake Engineering ， 2006 ， 10 （ sup1 ）： 67 - 89 .
Seismosoft . SeismoMatch - response spectrum matching ［CP/OL］. Pavia ， Italy ： Seismosoft Ltd ， 2022 . ［ 2023-11-29 ］. https：∥seismosoft.com/products/seismomatch/ https://seismosoft.com/products/seismomatch/ .
Suárez L E ， Montejo L A . Generation of artificial earthquakes via the wavelet transform ［J］. International Journal of Solids and Structures ， 2005 ， 42 （ 21 ）： 5905 - 5919 .
Montejo L A ， Suarez L E . An improved CWT-based algorithm for the generation of spectrum-compatible rerecord ［J］. International Journal of Advanced Structural Engineering ， 2013 ， 5 （ 1 ）： 26 .
防災科学技術研究所 . NIED K-NET， KiK-net ［EB/OL］（ 2019-03-28 ）［ 2023-11-29 ］. https：∥nied-ir.bosai.go.jp/?action=pages_view_main&active_action= repository_view_main_item_detail&item_id=2146& item_no=1&page_id=13&block_id=245 https://nied-ir.bosai.go.jp/?action=pages_view_main&active_action=repository_view_main_item_detail&item_id=2146&item_no=1&page_id=13&block_id=245 .
Wang G ， Youngs R ， Power M ， et al . Design ground motion library： an interactive tool for selecting earthquake ground motions ［J］. Earthquake Spectra ， 2015 ， 31 （ 2 ）： 617 - 635 .
程庆乐 . 基于实测地震动的近实时震损评价方法研究 ［D］. 北京 ： 清华大学 ， 2021 .
Cheng Q L . Near-real-time seismic damage assessment method using recorded ground motion ［D］. Beijing ： Tsinghua University ， 2021 . （in Chinese）
建筑抗震设计规范 ： GB 50011—2010 ［S］. 北京 ： 中国建筑工业出版社 ， 2010 .
许镇 ， 赵鹏举 ， 郑哲 ， 等 . 中国宜宾、日本山形、美国加州Ridgecrest地震破坏力分析与对比 ［J］. 工程力学 ， 2019 ， 36 （ 11 ）： 195 - 202 .
Xu Z ， Zhao P J ， Zheng Z ， et al . Analysis and comparison of seismic damage in China Yibin， Japan Yamagata and U.S. California Ridgecrest earthquakes ［J］. Engineering Mechanics ， 2019 ， 36 （ 11 ）： 195 - 202 . （in Chinese）
周中哲 ， 吳俊霖 ， 柴駿甫 ， 等 . 2022年臺灣關山地震及池上地震勘災報告（第三版V3.0） ［R］. 台北 ： 台湾省地震工程研究中心 ， 2022 .
Zhou Z Z ， Wu J L ， Chai J F ， et al . Reconnaissance report on seismic damage caused by Guanshan earthquake and Chihshang earthquake， Taiwan， 2022（third edition， v3.0） ［R］. Taipei ： Taiwan Center for Research on Earthquake Engineering ， 2022 . （in Chinese）
程庆乐 ， 熊琛 ， 田源 ， 等 . 中国地震学会团体标准：T/SSC 1—2021《基于强震动记录的地震破坏力评估》简介 ［J］. 地震科学进展 ， 2022 ， 52 （ 3 ）： 120 - 125 .
Cheng Q L ， Xiong C ， Tian Y ， et al . Introduction to group standard of seismological society of China： T/SSC 1—2021 seismic destructive power evaluation based on strong motion records ［J］. Progress in Earthquake Sciences ， 2022 ， 52 （ 3 ）： 120 - 125 . （in Chinese）
0
Views
0
下载量
0
CSCD
- L-PDFDownload
- WORDDownload
- Meta-XMLDownload
- BibTeXDownload
- EndnoteDownload
- RefMan Download
- NoteExpressDownload
- NoteFirstDownload
Publicity Resources
Related Articles
Related Author
Related Institution
- Technical support is provided by Beijing Founder electronics co., LTD 苏ICP备05012539号-11
苏公网安备32010202012147号 - It is recommended to read the content of this site in Chrome&IE9+. Please switch to extreme mode in browser 360.
- Cookies We use cookies to help provide and enhance our service and tailor content. By continuing, you agree to the use of cookies.
