1.一种基于MK趋势检测的K值自拾取方法,其特征在于,包括如下步骤:S1、地震动数据预处理;S2、利用MK趋势检测算法对地震动傅氏谱进行曲线特征识别;具体包括:首先,以滑动窗的形式将平滑后地震动傅氏谱分段作为数据输入,其中所用滑动窗的窗宽为3Hz,每次滑动的长度为1Hz,直至傅氏谱结束;然后,通过MK趋势检测算法计算得到不同滑动窗下曲线特征识别关键参数统计变量S、标准正态分布值Z mk 、统计变量的方差V(S)和升降趋势快慢的指标β,整合后得到傅氏谱整条曲线的上升和下降特征值H值;所述整条曲线的上升和下降特征值H值由Z mk 值和β值计算得到,具体流程如下:(1)将大于1.96的Z mk 值赋值为1,小于-1.96的Z mk 值赋值为-1,其余赋值为0;(2)根据计算出的β值,并对其正、负值分别除以正值最大值和负值最小值的绝对值,将处理后的β值绝对值小于0.1的部分赋值为0,其余赋值为1;(3)将Z mk 和β值相乘得到傅氏谱特征曲线H,H只会有三个值,1、-1、0分别代表显著上升、显著下降和水平;S3、根据傅氏谱升降特征曲线,拾取地震动高频下降段的起止频率;具体包括如下步骤:S31、判断傅氏谱升降特征曲线中第一个H值是否为-1,即是否为下降段;如果不是-1则继续判断第二个值,直至出现第一个H值为-1;S32、当出现第一个H值为-1时,需要依次使用三种拾取方法进行判断,满足任意一个则该H值的顺序值就是要寻找的值,这个顺序值中包含着起始频率的信息;如果三种拾取方法均不满足则需按顺序提取下一个H值进行判断,直至找出符合要求的点;所述三种拾取方法分别为:1)第一种拾取方法:需要判断该点之后的4个点的H值是否整体呈下降趋势,即这5个值的和是否小于等于-4;这表明这5个滑动窗内只允许出现一个水平段,其余均为显著下降段,该水平段可以出现在任意位置;如果满足第一种拾取方法则结束,如果不满足则进入第二种拾取方法;2)第二种拾取方法:需要判断该点之后的6个点的H值是否整体呈下降趋势,即这7个值的和是否小于等于-4;这表明这7个滑动窗内最多允许出现1个上升段和一个水平段,其余均为显著下降段,该上升段和水平段可以出现在任意位置;如果满足第二种拾取方法则结束,如果不满足则进入第三种拾取方法;3)第三种拾取方法:需要判断该点之后的8个点的H值是否整体呈下降趋势,即这9个值的和是否小于等于-5;这表明这9个滑动窗内最多允许出现2个上升段,其余均为显著下降段;S33、寻找到符合要求的H值后记录这是第几个点,这个点表示是第几个滑动窗,通过计算滑动窗最后两个频率的平均值得到起始频率f l ;S34、将识别到的起始频率f l 输入到F(f U )中计算不同f U 时函数值的大小,选取使函数值最小时的f U ,即为截至频率,公式表达如下:式中,f l 为起始频率,f U 为截止频率,A(f)为傅氏谱,a、b为在选定起止频率范围内的线性拟合参数,f i 表示傅氏谱在f l 和f U 之间的其他频率;S4、根据起止频率提取下降频段,拟合计算得到K值。
2.根据权利要求1所述的基于MK趋势检测的K值自拾取方法,其特征在于:在步骤S1中,具体包括如下:S11、对地震动数据进行基线校正,公式如下:式中,A 0 为基线校正后数据,N r 为加速度时程采样点数,a(t)为t时刻的加速度,i为不同加速度时程采样点数,a(1)为第一个时刻的加速度;S12、对地震动数据进行滤波;S13、进行傅里叶变换;S14、使用帕曾窗对傅氏谱进行平滑,得到平滑后地震动傅氏谱。
3.根据权利要求1所述的基于MK趋势检测的K值自拾取方法,其特征在于:所述参数S、Z mk 、V(S)和β的计算流程如下:①构造统计变量S计算每个数据点的等级值的和,即将每一个数据点与其之前的所有数据点相减,若差值大于0则S增加1,差值小于0则S减少1;S值的表达式如下:式中,n为数据总个数,所有的i,j≤n,且i≠j,x i 和x j 分别为数据中第i个值和第j个值;当输入进MK趋势检测算法的数据总数大于8时,统计变量S大致服从正态分布,其均值为0;②通过如下公式将S值变换为标准正态分布值Z mk ;式中,V(S)为S的方差,通过Z mk 值判断输入段的升降特征,当Z mk 的绝对值大于等于1.96时,表示通过了置信度95%显著性检验,即具备显著上升或显著下降趋势;③β值为升降趋势快慢的指标,通过如下公式计算:式中,Median()为中位数,1<j<i<n。
4.根据权利要求1所述的基于MK趋势检测的K值自拾取方法,其特征在于:在步骤S4中,根据步骤S3中得到的地震动高频下降段的起止频率,提取出对应频段的地震动傅氏谱采用最小二乘法进行线性拟合,得到拟合曲线的斜率和截距,斜率转化得到地震动高频衰减参数K值,K值计算公式如下:式中,A(f)为加速度傅里叶幅值谱,f l 为起始频率,f U 为截止频率,d表示变化量,f表示频率。