CN102132305A - 地震损坏预测和防止系统及其方法 - Google Patents

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Abstract

提出了一种用于确定地震对与不同地理位置(A、B、C、D)相关联的对象造成的冲击或损坏的地震损坏预测和防止系统(1)。具有滤波器模块的中央单元选择和收集多个网络单元的地震相关数据。存储至少一个冲击比率表(151)，冲击比率表(151)具有用于存储不同地理位置(A、B、C、D)的地理和/或地形数据坐标的第一数据结构。地理位置(A、B、C、D)与震源/震中(2)的几何距离由具有坐标处理器的强度计算模块(104)产生。强度计算模块(104)的传播计算单元基于所产生的几何距离和给定的地震幅度、利用包括可变权重参数的所存储的参数化设置来产生局部强度值，而被分配给对应地理位置(A、B、C、D)的所产生的几何距离是利用冲击比率表(151)的第二数据结构来存储的。从多个用户接收以下中的至少一个：可变权重参数和/或表示地震对对象造成的冲击或损坏的不同地震强度水平的至少一个冲击比率和/或定义对象的地震暴露结构的至少一个对象参数。指数计算模块(105)通过在每种情况下根据冲击比率表(151)确定相应地理位置(A、B、C、D)处局部强度的冲击比率、并将在每种情况下由分配给相应地理位置(A、B、C、D)的权重因子加权的冲击比率相加来产生地理位置(A、B、C、D)的冲击指数。

Description

地震损坏预测和防止系统及其方法
技术领域
本发明涉及一种地震损坏预测和防止系统及其方法。具体来说，表示地震造成的冲击或损坏的冲击指数参数是由该系统产生的，而激活或报警信号是基于可变指数参数产生的，并被发送到适当的报警和损坏防止或损坏干预设备。具体来说，本发明涉及一种用于确定表示地震对与不同地理和/或地质位置相关联的财产或非财产性质的对象或值的预定组合造成的冲击或损坏的冲击指数的系统和方法。
背景技术
在现有技术中，地震预测系统或地震损坏预测系统是能够产生如下预测的系统：即，预测将在特定地点特定时间(或其范围)发生特定幅度的地震以及该地震将分别对何种对象造成何种损坏。尽管工程师和地震学家付出了很多研究和开发努力，但是科学上可再现的预测仍难以作出，并且还不能精确到小时、天或月。只有对于充分了解的地质断层，地震灾害评估图才能估计给定大小的地震将在某些年内影响给定区域的可能性以及该地震可能对该位置的不同结构化对象造成何种损坏。一旦地震已经开始，存在现有技术的早期警告设备，其可以在主振动到达给定位置之前提供几秒钟的警告。该技术利用了所产生的各种类型的振动的不同传播速度。主震之后可能还有余震，在地震灾难响应方案中通常考虑到余震。
专家建议特别是在已知经历过频繁的或大的地震的区域进行一般性的地震准备，以防止在有或无警告的情况下发生地震时造成的受伤、死亡和财产损坏。为了实现适当的准备，有必要预测可能的地震对位于该位置的对象的冲击。在现有技术中，所述系统使用所谓地震冲击(或损坏)指数、只基于地震现象本身的物理上测得的及可公开获得的参数来定量估计地震对非物理值(例如，商业中断、意外商业中断值或被暴露的群体)以及与不同地理位置相关联的财产或非财产性质的预定对象或甚至对象或值的组合造成的冲击或损坏(例如，涉及建筑、桥梁、公路、电线、通信线、制造厂或电厂的损坏)。然后，可以使用冲击指数参数电子地产生适当的报警或激活信号，所述信号可被发送到相关模块和报警设备。
地震冲击指数参数通常基于预定的一组规则并且可以在地震之后立即加以评估。仅基于测得的地震幅度定义地震冲击指数具有没有考虑该组合及其关于对象的地理分布的缺点。因此，仅基于地震幅度的地震冲击指数与对包含在该组合中的资产(对象)造成的真实损坏的相关性很差。具体来说，随着所述地理位置所分布于的地理区域的增大，基于幅度的冲击指数表现出与真实损坏的相关性愈加变差。因此，其它方法使用不同于幅度的地震事件物理参数，即，峰值地面加速度或峰值地面速度形式的地震振动强度。这种参数在世界上配备有地震站密网的区域内描绘地震振动强度的空中范围的图，而不仅是幅度的单个点测量结果。将地震振动强度的空中范围与对象的分布式组合相结合可以使由此推出的地震冲击指数与对该组合的真实发生的冲击或损坏的相关性好得多，同时不牺牲地震事件之后应用的即时性以及对想要建立计算程序的任何人的透明性。然而，由于安装和维护成本的原因，当前在大多数国家不能获得具有由地理上密集分布的地震测量站构成的网络的基础设施。
在为预测地震进行的努力中，工程师试图将即将来临的地震与变化的现象比如地震活动性图像、电磁场、地面运动、天气状况和不寻常的云、土壤或地下水的氡或氢气含量、井中水位、动物行为和月相相关联。作出了许多伪科学理论和预测，这被科研人员发现是有问题的。某些区域中的频繁活动性和地震的自然随机性可被用来作出“预测”，这可能产生无保证的可信度。它们通常留下某些细节未指明，从而提高了含糊的预测标准将被满足的概率，而忽略了未被预测出的地震。然而，即使预测模型相对较好，穿过不同地质结构的传播也难以确定和在某一区域内加权。在现有技术中，存在官方地震预测评估理事会，例如，在加州设立有加州地震预测评估理事会，在美国联邦政府设立有国际地震预测评估理事会，但是这些理事会还没有认可任何地震预测方法是可靠的。预测方法的技术评估对于方法寻求以下输入要素：明确的位置或区域、明确的时间跨度、明确的幅度范围和/或明确的发生概率。归因于看似可信的物理机制倾向于具有可信度，并且暗示用于未来改进的手段。再现性和统计分析被用于区分因偶然机会而成为现实的预测(预计需要一定次数的预测)与具有更有用的预测能力的预测，并且被用于验证长期概率的模型。这种模型难以测试或验证，因为大的地震很少见，并且因为地震活动是在空间和时间上自然地群集的。仅在事实之后作出的“预测”是寻常的，但一般是打折扣的。
现有技术中已知的预测模型例如是将氡的发射作为地震先兆。该方法仍然不具有可靠的结果。其在2009年被NASA研究。VAN是由Varotsos、Alexopoulos和Nomicos教授在上世纪八十年代提出的现有技术中的另一种地震预测方法。该方法基于通过插入地下的导电金属棒的遥测网络来检测“地震电信号”(SES)。该方法源于雅典的National and Capodistrian大学的固体物理学家P.Varotsos的理论预测。从VAN传感器所拾取的大量电噪声中识别SES的方式在不断改进。研究人员已声称能够预测距震中位置100km以内、在0.7个幅度单位以内、在2小时到11天的时间窗口以内的幅度大于5的地震。其它系统基于测量前震，前震是主震之前中等大小的地震。中国国家地震局根据前震活动的增大(结合传说的迹象，如地下水位和奇怪的动物行为)在1975年2月4日M7.3级海城地震的前一天成功撤离一百万人。尽管50％的主震之前有前震，但是只有约5％-10％的小地震证明是前震，这导致许多错误的警告。根据Bar-llan大学物理系Shlomo Havlin教授的新系统和方法，地震形成图案，这可提高预测地震复现时间的能力。这些系统使用物理学的“比例缩放”办法开发一种基于数学的方法来表征大范围的幅度的地震，而较小幅度地震参数担当输入值或初始参数来产生关于较大幅度地震的预测。该方法提出地震的复现强烈依赖于先前地震的复现时间。该方法中使用的这种记忆效应不仅为理解观测到的地震群集提供了线索，而且还暗示目前在东京和旧金山所看到的地震发生的延迟是自然现象。另一种可能的地震预测方法基于断口发光(fractoluminescence)。该方法测量天空中红光和蓝光的闪光，它们常常早在地震前一小时开始积聚。研究表明，硅石断裂时在约100毫秒的时段内持续释放红光和蓝光。这归因于当硅氧键由于岩石内的应力而断裂时留下的自由键和不稳定氧原子的弛豫。最后，一些方法依赖于通过卫星检测从地震区域发出的电磁发射。这些系统应用了已观测到在某些类型的低频电磁活动与地球上地震最活跃地区之间存在强相关性这一事实。例如，在日本南部发生7.1级地震之前七天，那里附近的电离层电子密度和温度存在尖锐的信号。在现有技术中，还有在此没有提到的其它早期警告系统和损坏预测系统。专利文献JP60014316、GR1003604、GR96100433、CN1547044、JP2008165327、JP2008077299、US2009/0164256或US2009/0177500可以作为进一步的例子。在现有技术中，高效的地震损坏预测和防止系统在技术上是难以实现的。它们可包括例如地震检测单元或者方法和单元以产生地震震源或震中的传播值。即使在震中区域内，也由于不同的地质组成、受影响的对象对地面的控制以及受影响的对象的内部结构和组装而常常难以分别对局部冲击和冲击值适当地加权。然而，对于产生并发送正确的激活信号或报警信号给例如自动应急设备或损坏干预设备或系统和/或一般工作故障干预设备(例如，用于对受影响的对象进行直接技术干预的监控设备、报警设备或系统)，迅速知道在某一区域内地震对受影响的对象的冲击可能是重要的。此外，当前技术水平的地震损坏预测和防止系统不是很可靠并且常常很慢。现有技术的问题之一是：由于大数法则，即，地震领域中与特定地质组成有关的低统计量的法则，系统的信号可能难以被正确地加权。最后，现有技术的那些系统实现起来很昂贵并且劳动成本非常高。
发明内容
本发明的一个目的是提供一种不具有现有技术的上述缺点的、新的并且更好的地震损坏预测和防止系统和方法。具体来说，本发明的一个目的是提供一种用于预测地震对与不同地理位置相关联的对象造成的冲击或损坏的地震损坏预测和防止系统和方法，其产生可靠的并且可被容易地加权的地震冲击信号。应当在发生地震之前很早就产生适当的信号或值。在理想情况下，该系统在工作期间应当是自适应的。地震冲击指数或信号应当表示地震对与不同地理位置相关联的某一对象或甚至值或对象的组合造成的损坏或冲击。具体来说，本发明的一个目的是提供一种考虑到值或对象的组合的地理分布而产生冲击指数信号的地震损坏预测和防止系统和方法。此外，本发明的一个目的是提供一种在不需要具有由地理上密集分布的地震测量站构成的网络的技术上复杂的基础设施的情况下产生冲击指数信号的地震损坏预测和防止系统。
根据本发明，这些目的具体是通过独立权利要求的特征来实现的。此外，更多的有利实施例是从从属权利要求和说明书中得出的。
具体来说，这些目标是这样通过本发明实现的：为了确定地震对与不同地理位置(A、B、C、D)相关联的对象造成的冲击或损坏，地震损坏预测和防止系统包括中央单元，该中央单元具有用于选择和收集多个网络单元的地震相关数据的滤波器模块和用于通过滤波器模块访问至少一个所述网络单元的网络接口模块；该系统包括用于存储至少一个冲击比率表的装置，而冲击比率表包括用于存储不同地理位置(A、B、C、D)的地理和/或地形数据坐标的第一数据结构；该系统包括强度计算模块，强度计算模块具有用于产生地理位置(A、B、C、D)与震源/震中的几何距离的坐标处理器；强度计算模块包括传播计算单元，传播计算单元用于基于所产生的几何距离和给定的地震幅度、利用包括可变权重参数的所存储的参数化设置来产生局部强度值，而被分配给对应地理位置(A、B、C、D)的所产生的几何距离是利用冲击比率表的第二数据结构来存储的；该系统包括用户接口，用户接口用于从多个用户接收以下中的至少一个：可变权重参数和/或表示地震对对象造成的冲击或损坏的不同地震强度水平的至少一个冲击比率和/或定义对象的地震暴露结构的至少一个对象参数；并且该系统包括指数计算模块，指数计算模块通过在每种情况下根据冲击比率表确定相应地理位置(A、B、C、D)处局部强度的冲击比率、并将在每种情况下由分配给相应地理位置(A、B、C、D)的权重因子加权的冲击比率相加来产生地理位置(A、B、C、D)的冲击指数，而指数计算模块包括用于基于由所述多个用户接收到的可变权重参数和/或所产生的冲击比率和/或对象参数对所述可变权重参数和/或所产生的冲击比率和/或对象参数加权的装置。基于由所述多个用户接收到的参数对可变权重参数和/或所产生的冲击比率和/或对象参数的加权可由该系统动态地进行。所提出的系统和方法使得例如可以基于来自过去的地震、来自人工地震场景、绝大部分来自最近(例如，在依赖于地震冲击指数值的结构化金融产品的合同期限内)发生的地震事件的幅度和位置参数来产生冲击指数。所提出的系统和方法使得可以将新形式的指数量度、参数模型指数与用于结构化金融产品的现有指数量度相加。所提出的系统和方法使用简化的地震模型方法作为参数模型指数的基础。所提出的系统和方法还结合用于保险损失和风险评估的自动系统而使得可以简化现有的地震损坏预测和防止系统。具体地，在可应用于特定结构化金融产品的事件之后，所提出的方法和系统使得可以只基于预定地震机构公布的地震(震源)的幅度、深度和坐标来产生冲击指数。此外，所提出的方法和系统使得不需要由与包含在组合中的地理位置相关联的地震测量站构成的网络就可以产生反映该组合的地理分布的冲击指数。在一个实施例中，权重因子在每种情况下表示与地理位置相关联的标称值。此外，由权重因子加权的冲击(或损坏)比率在每种情况下表示地理位置处的标称损失(或冲击)。因此，冲击指数表示总标称事件损失或事件冲击。
在一个实施例变体中，该系统包括报警装置，报警装置用于产生并发送电刺激脉冲以激活自动报警系统和/或损坏干预设备。这例如具有如下优点：本系统可被放置在自激活损坏干预设备或系统的技术环境中。通过发送由本发明的系统自动产生的刺激信号，甚至可以高效和主动地拦截灾难触发的不确定性或证券交易波动。自动报警系统可例如由该系统的中央单元通过允许由可定义的阈值触发自动报警系统的状态转移的网络接口来访问和激活。
在另一个实施例变体中，该系统包括早期警告装置，并且其中地理位置(A、B、C、D)是基于所述早期警告装置的发送信号来确定的。这例如具有如下优点：该系统可通过例如激活适当的损坏干预装置和/或设备或者甚至激活自动管理金融衍生物(例如，灾难债券或其它与风险挂钩的证券或保险证券)的单元来对发生的灾难事件实时地作出反应。所述早期警告装置可以被分散定位，从而建立受控地震检测中心的网络。此外，所述早期警告装置可包括用于检测氡发射的传感器和/或插入地下以检测地震电信号的导电金属棒的遥测网络和/或用于测量地震的前震的地震传感器和/或包括较小幅度地震的历史数据的历史模块，该历史数据担当传播计算单元的输入值和初始参数，传播计算单元基于较小幅度地震产生较大幅度地震的局部强度值。
在又一个实施例变体中，权重因子基于与地理位置(A、B、C、D)相关联的标称值，由权重因子加权的冲击比率在每种情况下表示地理位置(A、B、C、D)处的标称损失，并且/或者冲击指数表示总标称事件损失，而指数计算模块还包括用于产生事件损失因子的装置，事件损失因子是超过最小总标称事件损失但不超过最大总标称事件损失的事件损失除以最大总标称事件损失与最小总标称事件损失之差而得到的比率。该系统还可包括组合数据存储器，组合数据存储器包括对象或对象组合的保险金额，并且该系统还包括支出模块，支出模块用于通过将事件损失因子与保险金额相乘来产生支出金额。
在实施例变体中，所述目的具体是这样实现的：为了确定表示地震对与不同地理位置相关联的值或对象的组合造成的冲击或损坏的冲击指数，存储为基于地理位置与地震震源的给定距离和地震的给定地震幅度计算该地理位置的局部地震强度而定义的等式。计算局部强度值(例如，局部振动强度值)使得在相应地理位置处无需地震测量站就可以估计局部地震冲击。例如，用坐标即经度和纬度值定义地理位置。为地理位置存储一个或多个冲击比率表。冲击比率表在每种情况下定义不同地震强度水平的冲击(或损坏)比率。例如，为不同的地理位置分配不同的冲击比率表。存储包括地理位置和分配给地理位置的各个权重因子的组合数据。计算地理位置与地震事件的震源的几何距离。通过在每种情况下使用所存储的等式根据地震事件的幅度和相应地理位置与震源的几何距离计算局部强度，来确定地理位置的局部强度值。然后，通过在每种情况下根据冲击比率表确定相应地理位置处局部强度的冲击(或损坏)比率，并将在每种情况下由分配给相应地理位置的权重因子加权的冲击(或损坏)比率相加，来计算地理位置的冲击指数。
在一个实施例中，权重因子在每种情况下表示与地理位置相关联的标称值。此外，由权重因子加权的冲击(或损坏)比率在每种情况下表示地理位置处的标称损失(或冲击)。因此，冲击指数表示总标称事件损失或事件冲击。
在一个实施例中，为该组合存储最小和最大总标称事件损失(或冲击)，并且计算事件损失因子，即，超过最小总标称事件损失但不超过最大总标称事件损失的事件损失或冲击除以最大总标称事件损失与最小总标称事件损失之差而得到的比率。例如，为该组合存储保险金额，并通过将事件损失因子与保险金额相乘来计算支出金额。因此，使用事件损失因子，实际支出可以按不同大小的地震进行比例缩放(不考虑小地震或者限制很大地震的支出)。
根据该实施例，提供一种用户接口，该用户接口用于从用户接收不同地震强度水平的冲击比率、分配给地理位置的权重因子和/或用于定义该等式的参数和数学运算。
除了用于确定表示地震对与地理位置相关联的组合造成的冲击或损坏的冲击指数的计算机系统和计算机实施的方法以外，本发明还涉及一种包括用于控制计算机系统的一个或多个处理器使得该计算机系统执行该方法的计算机程序代码装置的计算机程序产品，尤其涉及一种包括其中包含该计算机程序代码装置的计算机可读介质的计算机程序产品。
优选地，该计算机程序产品包括计算机程序代码装置，该计算机程序代码装置用于控制计算机，使得用于确定地震冲击指数的该计算机系统和该计算机实施的方法可应用于结构化金融产品。具体地，该计算机程序产品包括计算机程序代码装置，该计算机程序代码装置用于控制计算机，使得计算机将冲击指数应用于该结构化金融产品。
所提出的系统和方法使得任何人都可以在仅由幅度、深度和坐标定义的地震事件(或任何设想的地震)之后立即评估地震冲击指数。该计算机程序产品可以按电子格式与该结构化金融产品的其它支持信息并行地分布。因此，通过使结构化金融产品的投资者能够基于可公开获得的数据进行他们自己的前和/或后评估，所提出的系统和方法基于冲击指数提供对所述投资者的完全透明性。
附图说明
下面参照附图以举例的方式更详细地描述本发明，其中：
图1是示意性示出用于实践本发明实施例的地震损坏预测和防止系统的示例配置的框图，所述配置包括具有显示器和数据输入装置的处理器。
图2是示出根据本发明为产生地震冲击指数而执行的预备步骤序列的例子的流程图。
图3示出具有相关联的组合资产的单个地理位置。
图4示出与对象或值的组合相关联的地理位置和地震地域的例子。
图5是示出根据本发明为确定地震冲击指数而执行的步骤序列的例子的流程图。
具体实施方式
在图1中，参考标号1指示用于确定冲击指数的地震损坏预测和防止系统，冲击指数表示地震对与地理位置相关联的对象或者值或对象的组合造成的冲击或损坏。例如，该组合可能涉及财产或非财产性质的对象或值，例如非物理值，如商业中断、意外商业中断值或被暴露的群体。如图1中所示，系统1包括连接到显示器11和数据输入装置12如键盘和/或指点设备的处理器装置1’(例如，计算机)。计算机1’设有一个或多个处理器，并且例如以个人计算机来实现。
在图1中，参考标号10指示地震损坏预测和防止系统1的功能模块：控制模块100、组合定义模块101、支出模块102、地震数据模块103、强度计算模块104、指数计算模块105和应用模块106。功能模块10可包括存储在固定或可拆卸地连接到处理器装置1’的处理器的计算机可读介质上的程序化模块。然而，本领域技术人员应理解，功能模块10还可以全部或部分利用硬件来实现。为了确定地震对与不同地理位置A、B、C、D相关联的对象造成的冲击或损坏，地震损坏预测和防止系统1还包括中央单元，该中央单元具有用于选择和收集多个网络单元的地震相关数据的滤波器模块和用于通过滤波器模块访问至少一个所述网络单元的网络接口模块。滤波器模块可包括模块罩和至少一个基于电子、软件和/或硬件的滤波器元件。滤波器模块的滤波器元件可包括至少一个滤波器层以及收集和/或分布层，它们在数据流的意义上布置在彼此的顶上。就数据输入和输出而言，收集/分布层是开放的滤波器层，或者设有以数据流的方向定向的接口装置。系统1包括用于存储至少一个冲击比率表151的装置，而冲击比率表151包括用于存储不同地理位置A、B、C、D…的地理和/地形数据坐标的第一数据结构。不同的地理位置A、B、C、D…可由系统1分配，例如以网状覆盖某一地理和/或地质区域。位置A、B、C、D还可被分配给选定的对象和/或对象的组合，如果该组合集中于特定区域内的话。对象的组合可包括预先选择的对象。预先选择的选择标准可以基于可定义的地理和/或地质条件、它们的基本结构或建筑体积、它们的值等等、或者这些标准的组合。
地震损坏预测和防止系统1还包括强度计算模块104，强度计算模块104具有用于产生地理位置A、B、C、D与震源/震中2的几何距离的坐标处理器。强度计算模块104包括传播计算单元，传播计算单元基于所产生的几何距离和给定的地震幅度、利用包括可变权重参数的所存储的参数化设置来产生局部强度值。被分配给对应地理位置A、B、C、D的所产生的几何距离是利用冲击比率表151的第二数据结构来存储的。通过地球的地震波的传播计算单元可包括一个或多个逼真三维地球模型的至少一个参数化设置。该参数化设置可以基于经验传播数据和/或地球深处内部的结构的全局或局部地震学知识。在第一种情况下，该参数化设置可包括描述地球的动态行为(比如地幔对流、板片俯冲(slab subduction)或热点活动)的公式。可以例如通过将合成三维地震图与全局记录数据相比较的数值方法来实现所述参数化设置。可以例如通过利用地球动力学上重要的地球内区域的三维波效应、通过上述参数化设置的校正来改进断层模型的结构清晰度。通过地震活跃地区的地震之后的可能地面运动的传播单位产生准确的预测值可以基于在主要事件之前要采取的措施(例如，应用严格的建筑法规)。这允许对传播计算单元自动或部分自动的运算加权。使用三维建模参数化设置允许通过传播计算单元捕捉局部(例如，放大)效应，比如低速地带或地形。这些所谓地点效应还可以通过存储在传播计算单元中的几个危险地区(例如，旧金山湾区)的额外参数化设置来捕捉。活火山地区表现出非常独特的复杂地面运动，这可由系统1使用监控喷发的活动性和风险的局部网络来记录。火山区等特殊危险地区的地震记录信号包括在顶点区域具有强的三维异质性、地形和源的结构复杂性。为了应对这种复杂性，传播计算可例如包括分配给特定区域或地质结构的专用且特定的自适应参数化设置。
系统1包括用户接口111，用户接口111用于从多个用户接收以下中的至少一个：可变权重参数和/或表示地震对对象造成的冲击或损坏的不同地震强度水平的至少一个冲击比率和/或定义对象的地震暴露结构的至少一个对象参数。系统1包括指数计算模块105，指数计算模块105用于通过在每种情况下根据冲击比率表151确定相应地理位置A、B、C、D处局部强度的冲击比率、并将在每种情况下由分配给相应地理位置A、B、C、D的权重因子加权的冲击比率相加来产生地理位置A、B、C、D的冲击指数，而指数计算模块105包括用于基于由所述多个用户接收到的可变权重参数和/或所产生的冲击比率和/或对象参数修改这些参数的装置。然而，系统1也可以例如在不从多个用户接收以下中的至少一个的情况下工作：可变权重参数和/或表示地震对对象造成的冲击或损坏的不同地震强度水平的至少一个冲击比率和/或定义对象的地震暴露结构的至少一个对象参数。在此情况下，指数计算模块105不基于由所述多个用户接收到的可变权重参数和/或所产生的冲击比率和/或对象参数修改这些参数，并且信号产生不能以相同的准确度来完成。
该系统还可包括用于产生和发送电刺激脉冲以激活自动报警系统和/或损坏干预设备的报警装置。该激活可与该系统的可定义阈值绑定。作为实施例变体，该阈值可以对于自动报警系统和/或损坏干预设备以高的电刺激脉冲速率变化。该报警装置还可包括用于刺激被唤起的自动报警系统和/或损坏干预设备的附加干预电位的信号控制发生器。这可以例如通过在施加恒定电流的刺激脉冲之前和期间维持刺激信号的共模电压基本恒定来实现。自动报警系统可由系统1的中央单元通过允许自动报警系统的状态转移的网络接口来访问和激活。
此外，该系统可包括早期警告装置，其中冲击比率表151所包括的地理位置A、B、C、D是基于所述早期警告装置的发送信号来确定的。所述早期警告装置可被分散定位，从而建立受控地震检测中心的网络。早期警告装置可例如包括或者其实现可例如基于：用于检测氡发射的传感器和/或插入地下以检测地震电信号的导电金属棒的遥测网络和/或用于测量地震的前震的地震传感器和/或包括较小幅度地震的历史数据的历史模块，该历史数据担当传播计算单元的输入值和初始参数，传播计算单元基于较小幅度地震产生较大幅度地震的局部强度值。
权重因子可以基于与地理位置A、B、C、D相关联的标称值，由权重因子加权的冲击比率在每种情况下表示地理位置A、B、C、D处的标称损失，并且/或者冲击指数表示总标称事件损失，而指数计算模块105还包括用于产生事件损失因子的装置，事件损失因子是超过最小总标称事件损失但不超过最大总标称事件损失的事件损失除以最大总标称事件损失与最小总标称事件损失之差而得到的比率。系统1可包括组合数据存储器152，组合数据存储器152包括对象或对象组合的保险金额，并且系统1还包括至少部分自动的支出模块102，支出模块102用于通过将事件损失因子与保险金额相乘来产生支出金额。在一个实施例变体中，用户接口111还包括用于从所述多个用户接收以下中的至少一个的装置：不同地震强度水平的冲击比率、分配给地理位置A、B、C、D的权重因子以及用于定义等式的参数和数学运算。
如图1中示意性所示，地震损坏预测和防止系统1可包括用于通过电信网络9与一个或多个地震数据提供器91交换数据的通信模块13。电信网络9包括固定网络和/或移动无线电网络。利用通信模块13，可通过通信链路81与外部实体8如打印机、显示器、数据库或其它网络单元如计算机交换数据。尽管没有示出，通信链路81可以以电信网络9的一部分来实现。地震损坏预测和防止系统1还包括以关系数据库、电子表格或其它结构化数据文件实现的数据库15。
控制模块100被配置成向地震损坏预测和防止系统1的用户提供用户接口111来选择和激活功能模块10，以及输入稍后更详细描述的各种参数。用户接口111显示在显示器11上。用户使用数据输入装置12输入数据和控制命令。当选择组合定义模块101时，处理器装置1’执行如图2中所示的步骤S1和S2。当选择地震数据模块103时，计算机1’执行如图5中所示的步骤S3。当选择计算选项时，强度计算模块104执行如图5中所示的步骤S4并且指数计算模块105执行如图5中所示的步骤S5。地震数据模块103可以自动触发计算模块104和105的执行。
利用组合定义模块101，用于定义与地理区域相关联的值或对象的组合的用户接口111被提供给系统1的用户。如图2中所示，在步骤S1，该组合由用户定义。例如，该组合被赋予标识符，如名称或数字。组合数据存储在数据库15的组合数据存储器152中。在步骤S11，如图4中所示那样定义待与该组合相关联的地理位置A、B、C、D。例如，通过从列表中进行选择或者通过在显示器11上以图形显示的地图中指定地理位置来定义地理位置A、B、C、D。定义地理位置A、B、C、D的坐标或其它位置信息存储在数据库15的组合数据存储器152中，被分配给在步骤S1中定义的组合。图3示出与坐标系5的坐标相关联并且与包括局部组合对象4’的局部组合资产4相关的单个地理位置A的例子。
在步骤S12，例如通过用户接口111从用户接收待与该组合相关联的地理位置A、B、C、D的权重因子。例如，根据功率输出(例如1M U5D/MW(震矩幅度))、根据重建值或者用户选择的其它标准选择用于加权的权重因子。权重因子存储在数据库15的组合数据存储器152中，在每种情况下被分配给定义该组合的地理位置的地理数据。表1示出被分配给地理位置A、B、C、D的权重因子的不同例子。
表1
Figure BPA00001314600500121
在步骤S13，例如通过用户接口111从用户接收或者基于在步骤S12中定义的标称值自动确定最小总标称事件损失和最大总标称事件损失(或冲击)。在数据库15的组合数据存储器152中为该组合存储最小和最大总标称事件损失的定义值。在步骤S14，从用户接收保险金额，并在数据库15的组合数据存储器152中为该组合存储该保险金额。在步骤S2，组合定义模块101接收并存储待与该组合相关联的地震相关参数。在步骤S21，例如通过用户接口111从用户接收定义地理区域的地震地域数据。该组合局限于在由地震地域数据定义的地理区域即地震地域3中发生的地震事件。例如，地震地域3由定义相应地理区域的周界的一组坐标定义。在一个实施例中，地震地域数据还定义被排除的地理子区域31，子区域31是从地震地域3排除的区域，例如，水坝周围确定半径的区域。在数据库15的组合数据存储器152中为该组合存储地震地域数据。在一个实施例中，用户还可以指定该组合的最小幅度水平，例如5.5Mw(震矩幅度)；对于该组合，幅度低于该水平的地震将被忽略。
在步骤S22，例如通过用户接口111从用户接收参数和数学运算来定义等式I＝f(M，Dist)，该等式用于基于地理位置与地震事件的震源的给定距离Dist和该地震事件的给定地震幅度Magn(例如，震矩幅度)来计算该地理位置的局部地震强度I。例如，如下所示那样定义该数学等式，并且用户指定和/或改变其参数c1，c2，c3，c4：
I＝c1+c2Magn-c3logDist-c4Dist                   (1)
例如，这些参数的默认值是c1＝6.4，c2＝7.45，c3＝7.95，c4＝0.0。可替选地，用户可以定义其自己的用于确定局部强度的等式或衰减公式和相关联的参数。在数据库15的组合数据存储器152中为该组合存储该等式及其相关联的参数。
在步骤S23，例如通过用户接口111从用户接收不同地震强度水平的冲击(或损坏)比率。表2示出振动强度的冲击比率的例子。在范围VI-VII内的振动强度导致对普通砖石建筑造成损坏，但是几乎不倒塌。在范围VII-VIII内的水平，混凝土建筑将损坏。在数据库15的冲击(或损坏)比率表151中为该组合存储冲击比率。
表2
Figure BPA00001314600500131
  ＞＝VIII.2   70％   ＞＝…   ％
  ＞＝VIII.4   80％   ＞＝…   ％
  ＞＝VIII.6   90％   ＞＝…   ％
  ＞＝VIII.8   100％   ＞＝y   ％
利用地震数据模块103执行步骤S3。如图5中所示，在步骤S3，在处理器装置1’中接收包括震源或震中2的位置(由其经度、维度和深度定义)和真实或仿真的(假设的)地震的幅度的地震数据。利用地震数据模块103，向系统1的用户提供用户接口来利用数据输入装置12输入地震数据。可替选地或附加地，可通过电信网络9接收来自地震数据提供器91的地震数据。地震数据提供器91包括地震测量站和/或数据中心。地震数据存储在数据库15中。在一个实施例中，在步骤S21，例如通过用户接口111从用户接收报告机构例如NEIC(国家地震信息中心)的确定地震位置和幅度的识别数据，并在数据库15的组合数据存储器152中为该组合存储该识别数据。
在步骤S4，利用强度计算模块104，产生与该组合相关联的地理位置的局部强度值。在步骤S41，产生地理位置A、B、C、D与如在步骤S3接收到的地震数据所定义的地震震源2的距离。例如，如下所示，基于地震震源2的坐标(经度、维度)和深度计算距离Dist：
D＝cos(lat1)·cos(lon1)·cos(lat2)·cos(lon2)
+cos(lat1)·sin(lon1)·cos(lat2)·sin(lon2)
+sin(lat1)·sin(lat2)                         (2)
Dist＝((a·cos(D)·6378km)2+Depth2)1/2        (3)
在步骤S42，在每种情况下产生该组合的地理位置A、B、C、D的局部(振动)强度。使用在步骤S22中被定义并为该组合存储的等式、基于地震幅度和与地震震源2的相应距离来计算各个局部强度值。
在步骤S5，利用指数计算模块105产生地震冲击(或损坏)指数，作为地震对与地理位置A、B、C、D相关联的值或对象的组合造成的冲击或损坏的指标。
在步骤S51，对于地理位置A、B、C、D，在每种情况下根据步骤S23中定义的冲击(或损坏)比率表151确定对应于局部强度值的冲击(或损坏)比率。
在步骤S52，该组合的地理位置A、B、C、D的冲击(或损坏)比率在每种情况下由相应的权重因子加权。表3示出基于来自表1的标称值的例子，假定局部强度值对于地理位置B和C分别导致60％和10％的冲击比率而对于地理位置A和D导致0.0％的冲击比率。将标称值用相应的冲击比率加权得到地理位置A、B、C、D的标称损失值。
表3
Figure BPA00001314600500151
在步骤S53，通过将该组合的地理位置A、B、C、D的加权冲击比率相加来计算冲击(或损坏)指数，即，总标称损失值。换句话说，计算总标称损失值，即，与该组合相关联的每个地理位置处的标称损失之和。
在(可选的)步骤S54，产生事件损失因子，即，超过最小总标称事件损失但不超过最大总标称事件损失的事件损失或冲击除以步骤S13中定义的最大总标称事件损失与最小总标称事件损失之差而得到的比率。如表4、表5中所示，在最大总标称事件损失为13000的情况下，对于表3的1770的总标称事件损失，得到13.6％的事件损失因子。对于超过或等于最大总标称事件损失的总标称事件损失，事件损失因子为100％。
表4
Figure BPA00001314600500152
  1770   13.6％
  …   …   …
  7870   60％
  …   …   …
  ＞＝13000   100％   ＞＝y
在(可选的)步骤S55，支出模块102基于在步骤S14中定义的保险金额和事件损失因子来产生支出金额。例如，对于100M USD的总保险金额，13.6％的事件损失因子导致13.6M USD的支出。如表4中所示，并不限于最大总标称事件损失和线性支出方案，在步骤S13，用户还可以例如通过用户接口111为该组合定义可替选(例如，非线性)支出方案。
表5
Figure BPA00001314600500161
表5示出不同地理位置的地震事件和作为结果的事件损失因子的三个例子。
应用模块105可执行用于进一步处理冲击(或损坏)指数的一个或多个功能。仿真功能为假设影响地理位置A、B、C、D的假设地震定义不同组的地震数据。对于每个组，仿真功能存储被分配给地震数据的冲击指数。仿真功能使得可以预报针对不同地震估计的冲击/损坏。为城市规划起见，至少有一些组合对象仅是虚拟的(规划的)对象，而该仿真功能有助于鉴于最小地震冲击/损坏选择规划对象的位置。接口功能通过通信链路81向外部实体8发送冲击指数，以便分别打印、显示、存储或进一步处理冲击指数。触发功能比较冲击指数与定义的阈值，并且在冲击指数超过阈值时触发进一步功能的执行。例如，该进一步功能是激活或显示报警指示器并且/或者发送报警消息的报警功能。在结构化金融产品如地震保险基金的情况下，该组合代表资产组合，例如投保对象的保险组合，并且所述标称值定义资产值，例如组合对象的投保值。
为了示例和说明的目的，给出了本发明实施例的上述公开内容。该公开内容不意图是穷举性的，并且也不意图将本发明局限于所公开的确切形式。对于本领域的技术人员来说，根据上述公开内容，在此描述的实施例的众多变化和修改是显而易见的。本发明的范围仅由所附权利要求及其等同物限定。具体地，在本说明书中，处理器装置的执行或程序代码与特定的功能模块相关联，并且以特定的顺序给出5个步骤的序列，然而，本领域的技术人员应该理解，在不偏离本发明的范围的情况下，可以不同地构造该计算机程序代码并且可以改变至少一些步骤的顺序。

Claims (19)

1.一种用于确定地震对与不同地理位置(A、B、C、D)相关联的对象造成的冲击或损坏的地震损坏预测和防止系统(1)，其特征在于：
所述系统包括中央单元，所述中央单元具有用于选择和收集多个网络单元的地震相关数据的滤波器模块和用于通过所述滤波器模块访问至少一个所述网络单元的网络接口模块；
所述系统包括用于存储至少一个冲击比率表(151)的装置，而所述冲击比率表(151)包括用于存储所述不同地理位置(A、B、C、D)的地理和/或地形数据坐标的第一数据结构；
所述系统包括强度计算模块(104)，所述强度计算模块(104)具有用于产生所述地理位置(A、B、C、D)与震源/震中(2)的几何距离的坐标处理器；
所述强度计算模块(104)包括传播计算单元，所述传播计算单元用于基于所产生的所述几何距离和给定的地震幅度、利用包括可变权重参数的所存储的参数化设置来产生局部强度值，而被分配给对应地理位置(A、B、C、D)的所产生的所述几何距离是利用所述冲击比率表(151)的第二数据结构来存储的；
所述系统(1)包括用户接口(111)，所述用户接口(111)用于从多个用户接收以下中的至少一个：所述可变权重参数和/或表示地震对所述对象造成的冲击或损坏的不同地震强度水平的至少一个冲击比率和/或定义所述对象的地震暴露结构的至少一个对象参数；并且
所述系统(1)包括指数计算模块(105)，所述指数计算模块(105)用于通过在每种情况下根据所述冲击比率表(151)确定相应地理位置(A、B、C、D)处局部强度的冲击比率、并将在每种情况下由分配给相应地理位置(A、B、C、D)的权重因子加权的冲击比率相加来产生所述地理位置(A、B、C、D)的冲击指数，而所述指数计算模块(105)包括用于基于由所述多个用户接收到的所述可变权重参数和/或所产生的冲击比率和/或对象参数对所述可变权重参数和/或所产生的冲击比率和/或对象参数加权的装置。
2.根据权利要求1所述的系统(1)，其中所述系统包括用于产生并发送电刺激脉冲以激活自动报警系统和/或损坏干预设备的报警装置。
3.根据权利要求2所述的系统(1)，其中所述系统(1)的所述中央单元能通过允许所述自动报警系统的状态转移的网络接口访问和激活所述自动报警系统。
4.根据权利要求2或3所述的系统(1)，其中所述激活与所述系统的可定义阈值绑定，而所述阈值对于所述自动报警系统和/或损坏干扰设备以高的电刺激脉冲速率变化。
5.根据权利要求1至4中的一项所述的系统(1)，其中所述系统包括早期警告装置，并且其中所述地理位置(A、B、C、D)是基于所述早期警告装置的发送信号来确定的。
6.根据权利要求5所述的系统(1)，其中所述早期警告装置被分散定位，从而建立受控地震检测中心的网络。
7.根据权利要求5或6所述的系统(1)，其中所述早期警告装置包括用于检测氡发射的传感器和/或插入地下以检测地震电信号的导电金属棒的遥测网络和/或用于测量地震的前震的地震传感器和/或包括较小幅度地震的历史数据的历史模块，所述历史数据担当所述传播计算单元的输入值和初始参数，所述传播计算单元基于所述较小幅度地震产生较大幅度地震的局部强度值。
8.根据权利要求1至7中的一项所述的系统(1)，其中所述权重因子基于与所述地理位置(A、B、C、D)相关联的标称值，由所述权重因子加权的所述冲击比率在每种情况下表示地理位置(A、B、C、D)处的标称损失并且/或者所述冲击指数表示总标称事件损失，而所述指数计算模块(105)还包括如下装置：其用于产生事件损失因子，即，超过最小总标称事件损失但不超过最大总标称事件损失的事件损失除以所述最大总标称事件损失与所述最小总标称事件损失之差而得到的比率。
9.根据权利要求1至8中的一项所述的系统(1)，其中所述系统包括组合数据存储器(152)，所述组合数据存储器(152)包括对象或对象组合的保险金额，并且所述系统(1)还包括用于通过将所述事件损失因子与所述保险金额相乘来产生支出金额的支出模块(102)。
10.根据权利要求1至9中的一项所述的系统(1)，其中所述用户接口(111)还包括用于从所述多个用户接收以下中的至少一个的装置：不同地震强度水平的所述冲击比率、分配给所述地理位置(A、B、C、D)的所述权重因子以及用于定义等式的参数和数学运算。
11.根据权利要求1至10中的一项所述的系统(1)，其中基于由所述多个用户接收到的参数对所述可变权重参数和/或所产生的冲击比率和/或对象参数的加权由所述系统(1)动态地进行。
12.一种用于确定表示地震对与不同地理位置(A、B、C、D)相关联的值或对象的组合造成的冲击或损坏的冲击指数的地震损坏预测和防止系统(1)，所述系统(1)包括：
装置，用于存储为基于地理位置(A、B、C、D)与地震震源(2)的给定距离和所述地震的给定地震幅度计算所述地理位置(A、B、C、D)的局部地震强度而定义的等式；
至少一个冲击比率表(151)，用于为所述地理位置(A、B、C、D)在每种情况下存储不同地震强度水平的冲击比率；
组合数据存储器(152)，包括地理位置(A、B、C、D)和分配给所述地理位置(A、B、C、D)的各个权重因子；
强度计算模块(104)，用于计算所述地理位置(A、B、C、D)与地震事件的震源(2)的几何距离、并通过在每种情况下将所述等式应用于所述地震事件的幅度和相应地理位置(A、B、C、D)与所述震源(2)的所述几何距离来计算所述地理位置(A、B、C、D)的局部强度值；以及
指数计算模块(105)，用于通过在每种情况下根据所述冲击比率表(151)确定相应地理位置(A、B、C、D)处局部强度的冲击比率、并将在每种情况下由分配给相应地理位置(A、B、C、D)的所述权重因子加权的冲击比率相加来计算所述地理位置(A、B、C、D)的冲击指数。
13.根据权利要求12所述的系统(1)，其中所述权重因子在每种情况下表示与所述地理位置(A、B、C、D)相关联的标称值，由所述权重因子加权的所述冲击比率在每种情况下表示地理位置(A、B、C、D)处的标称损失，所述冲击指数表示总标称事件损失，所述组合数据存储器(152)还包括组合的最小总标称事件损失和最大总标称事件损失，并且所述指数计算模块(105)还包括如下装置：其用于计算事件损失因子，即，超过所述最小总标称事件损失但不超过所述最大总标称事件损失的事件损失除以所述最大总标称事件损失与所述最小总标称事件损失之差而得到的比率。
14.根据权利要求12所述的系统(1)，其中所述组合数据存储器(152)还包括组合的保险金额，并且所述系统(1)还包括被配置成通过将所述事件损失因子与所述保险金额相乘来计算支出金额的支出模块(102)。
15.根据权利要求12至14中的一项所述的系统(1)，其中所述系统(1)还包括用户接口(111)，所述用户接口(111)用于从用户接收以下中的至少一个：不同地震强度水平的所述冲击比率、分配给所述地理位置(A、B、C、D)的所述权重因子以及用于定义所述等式的参数和数学运算。
16.一种用于确定表示地震对与不同地理位置(A、B、C、D)相关联的值或对象的组合造成的冲击或损坏的冲击指数的地震损坏预测和防止方法，所述方法包括：
存储为基于地理位置(A、B、C、D)与地震震源(2)的给定距离和所述地震的给定地震幅度计算所述地理位置(A、B、C、D)的局部地震强度而定义的等式(S22)；
为所述地理位置(A、B、C、D)存储一个或多个冲击比率表(151)(S23)，所述冲击比率表(151)在每种情况下定义不同地震强度水平的冲击比率；
存储组合数据(S1)，所述组合数据包括地理位置(A、B、C、D)和分配给所述地理位置(A、B、C、D)的各个权重因子；
计算所述地理位置(A、B、C、D)与地震事件的震源(2)的几何距离(S41)；
通过在每种情况下将所述等式应用于所述地震事件的幅度和相应地理位置(A、B、C、D)与所述震源(2)的所述几何距离来计算所述地理位置(A、B、C、D)的局部强度值(S42)；以及
通过在每种情况下根据所述冲击比率表(151)确定相应地理位置(A、B、C、D)处局部强度的冲击比率(S51)、并将在每种情况下由分配给相应地理位置(A、B、C、D)的权重因子加权的冲击比率相加来计算所述地理位置(A、B、C、D)的冲击指数(S5)。
17.根据权利要求16所述的方法，其中所述权重因子在每种情况下表示与所述地理位置(A、B、C、D)相关联的标称值，由所述权重因子加权的所述冲击比率在每种情况下表示地理位置(A、B、C、D)处的标称损失，所述冲击指数表示总标称事件损失；并且所述方法还包括为组合存储最小总标称事件损失和最大总标称事件损失(S13)，并计算事件损失因子(S54)，即，超过所述最小总标称事件损失但不超过所述最大总标称事件损失的事件损失除以所述最大总标称事件损失与所述最小总标称事件损失之差而得到的比率。
18.根据权利要求16所述的方法，其中所述方法还包括为组合存储保险金额(S14)，并通过将所述事件损失因子与所述保险金额相乘来计算支出金额(S55)。
19.根据权利要求16至18中的一项所述的方法，其中所述方法还包括通过用户接口从用户接收以下中的至少一个：不同地震强度水平的所述冲击比率、分配给所述地理位置(A、B、C、D)的所述权重因子以及用于定义所述等式的参数和数学运算。
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