本发明涉及地球内部结构变化监测，尤其涉及一种地球内部结构变化云图的绘制方法、系统及设备。
背景技术：
1、地球内部结构的变化与地震、板块运动、岩浆活动以及水文等多种重要地球活动密切相关，长期依赖一直是地球物理学、环境科学以及工程领域关注的焦点。然而通常情况下在发生剧烈的地质活动之前，地球内部结构的变化十分微小，往往在百分之一以下的量级。因此监测地下结构活动的难度非常大，尤其是如同气象云图一样高精度分辨出不同区域发生的变化非常困难。目前监测地下结构变化的方法主要分为主动源和被动源两种类型，主动源方法主要通过测量相同震源位置激发的人工或者天然震源到同一台站的到时差距来测量地震波传播路径上介质波速变化。被动源方法则是利用背景噪声互相关技术恢复地震台与台之间传播的波场，并测量恢复的波场中震相的到时变化来测量地下的介质波速变换。但是无论是主动源方法还是被动源方法目前都难以在空间上高精度分辨出地下结构发生变化的位置，使得难以精确地推测出地下可能发生的活动。
2、因此，现有技术还有待改进和发展。
技术实现思路
1、本发明要解决的技术问题在于现有的地下结构监测方法精确度低，针对现有技术的上述缺陷，提供一种地球内部结构变化云图的绘制方法、系统及设备，旨在解决现有技术中地下结构监测中具体空间数据难以获得的问题。
2、本发明解决问题所采用的技术方案如下：
3、第一方面，本发明实施例提供一种地球内部结构变化的云图绘制方法，其中，所述方法包括：
4、获取台阵背景噪声数据，并基于预设长度对所述台阵背景噪声数据进行滑动时间窗分割，得到若干窗口数据；
5、计算每个窗口数据的互相关函数，并基于所述互相关函数确定频散曲线提取频率和相速度范围；
6、对每个窗口数据进行预设次数的随机泰森多边形划分，得到泰森多边形分区；
7、基于所述频散曲线提取频率、相速度范围和泰森多边形分区对所述每个窗口数据进行频散曲线提取，得到每个窗口数据的频散曲线；
8、使用随机多次泰森多边形成像法将所述每个窗口数据的频散曲线网格化，并绘制出云图。
9、在一种实现方式中，所述预设长度包括滑动时间窗长度和滑动长度，所述基于预设长度对所述台阵背景噪声数据进行滑动时间窗分割，包括：
10、获取台阵尺度，并基于所述台阵尺度确定滑动时间窗长度和滑动长度；
11、基于所述滑动时间窗长度和所述滑动长度对所述台阵背景噪声数据进行滑动时间窗分割；
12、其中，
13、若所述台阵尺度小于1km，则所述滑动时间窗长度设置为5-30分钟；
14、若所述台阵尺度处于1-50km范围内，则所述滑动时间窗长度设置为0.5-2小时；
15、若所述台阵尺度大于50km，则所述滑动时间窗长度设置为2-10小时；
16、所述滑动长度设置为所述滑动时间窗长度的20％-50％。
17、在一种实现方式中，所述基于所述互相关函数确定频散曲线提取频率和相速度范围，包括：
18、将所述每个窗口数据的互相关函数线性叠加，得到叠加互相关函数；
19、采用频率-贝塞尔变换法从所述叠加互相关函数中提取得到全域参考频散曲线；
20、基于所述全域参考频散曲线确定所述频散曲线提取频率和相速度范围。
21、在一种实现方式中，所述对每个窗口数据进行预设次数的随机泰森多边形划分，得到泰森多边形分区，包括：
22、获取台阵中的台站总数和所述台阵中子台阵所包含的台站数；
23、基于所述台站总数和子台阵所包含的台站数计算得到每次进行随机泰森多边形划分时生成的泰森多边形个数；
24、对所述每个窗口数据进行预设次数的随机泰森多边形划分，得到泰森多边形分区。
25、在一种实现方式中，所述基于所述频散曲线提取频率、相速度范围和泰森多边形分区对所述每个窗口数据进行频散曲线提取，得到每个窗口数据的频散曲线，包括：
26、使用频率-贝塞尔变换法对所述泰森多边形分区中的泰森多边形所包围的子台阵进行频散曲线提取，得到频散谱；
27、将所述频散谱进行线性叠加，得到叠加频散谱；
28、基于所述频散曲线提取频率、相速度范围和叠加频散谱对所述每个窗口数据进行频散曲线提取，得到每个窗口数据的频散曲线。
29、在一种实现方式中，所述使用随机多次泰森多边形成像法将所述每个窗口数据的频散曲线网格化，并绘制出云图，包括：
30、使用随机多次泰森多边形成像法对所述每个窗口数据的频散曲线进行网格化，得到网格化点频散曲线；
31、计算所述网格化点频散曲线的平均值；
32、计算所述网格化点频散曲线相对于所述网格化点频散曲线的平均值的相速度变化率；
33、将所述每个窗口数据的相速度变化率绘制成二维图片，生成云图。
34、在一种实现方式中，在所述计算每个窗口数据的互相关函数之前还包括：
35、对所述每个窗口数据进行数据预处理，所述数据预处理包括去趋势和去均值。
36、第二方面，本发明实施例还提供一种地球内部结构变化的云图绘制系统，其中，所述系统包括：
37、数据分割模块，用于获取台阵背景噪声数据，并基于预设长度对所述台阵背景噪声数据进行滑动时间窗分割，得到若干窗口数据；
38、提取范围确定模块，用于计算每个窗口数据的互相关函数，并基于所述互相关函数确定频散曲线提取频率和相速度范围；
39、泰森多边形分区模块，用于对每个窗口数据进行预设次数的随机泰森多边形划分，得到泰森多边形分区；
40、窗口频散曲线提取模块，用于基于所述频散曲线提取频率、相速度范围和泰森多边形分区对所述每个窗口数据进行频散曲线提取，得到每个窗口数据的频散曲线；
41、云图绘制模块，用于使用随机多次泰森多边形成像法将所述每个窗口数据的频散曲线网格化，并绘制出云图。
42、在一种实现方式中，所述数据分割模块包括：
43、预设长度确定单元，用于获取台阵尺度，并基于所述台阵尺度确定滑动时间窗长度和滑动长度；
44、数据分割单元，用于基于所述滑动时间窗长度和所述滑动长度对所述台阵背景噪声数据进行滑动时间窗分割；
45、其中，
46、若所述台阵尺度小于1km，则所述滑动时间窗长度设置为5-30分钟；
47、若所述台阵尺度处于1-50km范围内，则所述滑动时间窗长度设置为0.5-2小时；
48、若所述台阵尺度大于50km，则所述滑动时间窗长度设置为2-10小时；
49、所述滑动长度设置为所述滑动时间窗长度的20％-50％。
50、在一种实现方式中，所述提取范围确定模块包括：
51、函数叠加单元，用于将所述每个窗口数据的互相关函数线性叠加，得到叠加互相关函数；
52、参考曲线提取单元，用于采用频率-贝塞尔变换法从所述叠加互相关函数中提取得到全域参考频散曲线；
53、提取范围确定单元，用于基于所述全域参考频散曲线确定所述频散曲线提取频率和相速度范围。
54、在一种实现方式中，所述泰森多边形分区模块包括：
55、台阵数据获取单元，用于获取台阵中的台站总数和所述台阵中子台阵所包含的台站数；
56、泰森多边形数量确定单元，用于基于所述台站总数和子台阵所包含的台站数计算得到每次进行随机泰森多边形划分时生成的泰森多边形个数；
57、泰森多边形分区单元，用于对所述每个窗口数据进行预设次数的随机泰森多边形划分，得到泰森多边形分区。
58、在一种实现方式中，所述窗口频散曲线提取模块包括：
59、频散谱确定单元，用于使用频率-贝塞尔变换法对所述泰森多边形分区中的泰森多边形所包围的子台阵进行频散曲线提取，得到频散谱；
60、频散谱叠加单元，用于将所述频散谱进行线性叠加，得到叠加频散谱；
61、窗口频散曲线提取单元，用于基于所述频散曲线提取频率、相速度范围和叠加频散谱对所述每个窗口数据进行频散曲线提取，得到每个窗口数据的频散曲线。
62、在一种实现方式中，所述云图绘制模块包括：
63、网格化单元，用于使用随机多次泰森多边形成像法对所述每个窗口数据的频散曲线进行网格化，得到网格化点频散曲线；
64、平均值计算单元，用于计算所述网格化点频散曲线的平均值；
65、相速度变化率计算单元，用于计算所述网格化点频散曲线相对于所述网格化点频散曲线的平均值的相速度变化率；
66、云图绘制单元，用于将所述每个窗口数据的相速度变化率绘制成二维图片，生成云图。
67、在一种实现方式中，所述系统还包括：
68、预处理模块，用于对所述每个窗口数据进行数据预处理，所述数据预处理包括去趋势和去均值。
69、第三方面，本发明实施还提供一种终端设备，包括有存储器，以及一个或者一个以上的程序，其中一个或者一个以上程序存储于存储器中，且经配置以由一个或者一个以上处理器执行所述一个或者一个以上程序包含用于执行如上述任意一项所述的地球内部结构变化的云图绘制方法。
70、第四方面，本发明实施例还提供一种非临时性计算机可读存储介质，当所述存储介质中的指令由电子设备的处理器执行时，使得电子设备能够执行如上述中任意一项所述的地球内部结构变化的云图绘制方法。
71、本发明的有益效果：与现有技术相比，本发明提供一种地球内部结构变化云图的绘制方法、系统及设备，本发明首先获取台阵背景噪声数据，并基于预设长度对所述台阵背景噪声数据进行滑动时间窗分割，得到若干窗口数据；然后，计算每个窗口数据的互相关函数，并基于所述互相关函数确定频散曲线提取频率和相速度范围；进一步地，对每个窗口数据进行预设次数的随机泰森多边形划分，得到泰森多边形分区；再基于所述频散曲线提取频率、相速度范围和泰森多边形分区对所述每个窗口数据进行频散曲线提取，得到每个窗口数据的频散曲线；最后，使用随机多次泰森多边形成像法将所述每个窗口数据的频散曲线网格化，并绘制成云图。本发明通过多次随机泰森多边形分区成像和基于频散曲线监测地下结构变化获得具有高精度水平分辨能力的地下结构变化云图，从而实现检测不同区域地下结构随着时间的变化。
1.一种地球内部结构变化的云图绘制方法，其特征在于，所述方法包括：
2.根据权利要求1所述的地球内部结构变化的云图绘制方法，其特征在于，所述预设长度包括滑动时间窗长度和滑动长度，所述基于预设长度对所述台阵背景噪声数据进行滑动时间窗分割，包括：
3.根据权利要求1所述的地球内部结构变化的云图绘制方法，其特征在于，所述基于所述互相关函数确定频散曲线提取频率和相速度范围，包括：
4.根据权利要求1所述的地球内部结构变化的云图绘制方法，其特征在于，所述对每个窗口数据进行预设次数的随机泰森多边形划分，得到泰森多边形分区，包括：
5.根据权利要求1所述的地球内部结构变化的云图绘制方法，其特征在于，所述基于所述频散曲线提取频率、相速度范围和泰森多边形分区对所述每个窗口数据进行频散曲线提取，得到每个窗口数据的频散曲线，包括：
6.根据权利要求1所述的地球内部结构变化的云图绘制方法，其特征在于，所述使用随机多次泰森多边形成像法将所述每个窗口数据的频散曲线网格化，并绘制出云图，包括：
7.根据权利要求1所述的地球内部结构变化的云图绘制方法，其特征在于，在所述计算每个窗口数据的互相关函数之前还包括：
8.一种地球内部结构变化的云图绘制系统，其特征在于，所述系统包括：
9.一种终端设备，其特征在于，所述终端设备包括存储器、处理器及存储在存储器中并可在处理器上运行的地球内部结构变化的云图绘制方法的程序，所述处理器执行所述地球内部结构变化的云图绘制方法的程序时，实现如权利要求1-7任一项所述的地球内部结构变化的云图绘制方法的步骤。
10.一种计算机可读存储介质，其特征在于，所述计算机可读存储介质上存储有地球内部结构变化的云图绘制方法的程序，所述地球内部结构变化的云图绘制方法的程序被处理器执行时，实现如权利要求1-7任一项所述的地球内部结构变化的云图绘制方法的步骤。
