CN105954790B - 一种用于地震预警系统的快速地震震源距估计方法 - Google Patents

一种用于地震预警系统的快速地震震源距估计方法 Download PDF

Info

Publication number
CN105954790B
CN105954790B CN201610304938.1A CN201610304938A CN105954790B CN 105954790 B CN105954790 B CN 105954790B CN 201610304938 A CN201610304938 A CN 201610304938A CN 105954790 B CN105954790 B CN 105954790B
Authority
CN
China
Prior art keywords
earthquake
focal length
mrow
curve
frequency
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Expired - Fee Related
Application number
CN201610304938.1A
Other languages
English (en)
Other versions
CN105954790A (zh
Inventor
张建经
李鸿杰
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Southwest Jiaotong University
Original Assignee
Southwest Jiaotong University
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Southwest Jiaotong University filed Critical Southwest Jiaotong University
Priority to CN201610304938.1A priority Critical patent/CN105954790B/zh
Publication of CN105954790A publication Critical patent/CN105954790A/zh
Application granted granted Critical
Publication of CN105954790B publication Critical patent/CN105954790B/zh
Expired - Fee Related legal-status Critical Current
Anticipated expiration legal-status Critical

Links

Classifications

    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01V—GEOPHYSICS; GRAVITATIONAL MEASUREMENTS; DETECTING MASSES OR OBJECTS; TAGS
    • G01V1/00—Seismology; Seismic or acoustic prospecting or detecting
    • G01V1/01—Measuring or predicting earthquakes
    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01V—GEOPHYSICS; GRAVITATIONAL MEASUREMENTS; DETECTING MASSES OR OBJECTS; TAGS
    • G01V1/00—Seismology; Seismic or acoustic prospecting or detecting
    • G01V1/28—Processing seismic data, e.g. for interpretation or for event detection
    • G01V1/30—Analysis
    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01V—GEOPHYSICS; GRAVITATIONAL MEASUREMENTS; DETECTING MASSES OR OBJECTS; TAGS
    • G01V2210/00—Details of seismic processing or analysis
    • G01V2210/60—Analysis
    • G01V2210/65—Source localisation, e.g. faults, hypocenters or reservoirs

Landscapes

  • Physics & Mathematics (AREA)
  • Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Remote Sensing (AREA)
  • Acoustics & Sound (AREA)
  • Environmental & Geological Engineering (AREA)
  • Geology (AREA)
  • General Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
  • General Physics & Mathematics (AREA)
  • Geophysics (AREA)
  • Geophysics And Detection Of Objects (AREA)

Abstract

本发明公开了一种用于地震预警系统的快速地震震源距估计方法，利用位移源谱斜率求出的震源距，即：检测到信号后5秒的地震波数据估算出相对应的震源距。本发明利用位移源谱斜率从而求出的震源距适用于不同震级规模的地震具有准确性、快速性及实时性，而且震源距与位移源谱斜率有明确联系，具有明确的物理意义。本发明方法具有实时性及准确性，检测到信号后5s即能估算出相对应的震源距，并且克服了以往算法中估计震源距的离散型及不确定性，可以得出与实际震源距非常接近的估计震源距，能有效应用于地震预警系统。

Description

一种用于地震预警系统的快速地震震源距估计方法
技术领域
本发明涉及一种用于地震预警系统的快速地震震源距的估计方法，估计实时震源距的谱反演方法。
背景技术
近年来，世界各地大地震日益频繁，甚至会引发海啸、滑坡、崩塌、地裂缝等次生灾害。在我国，历史上也发生过很多破坏性很大的地震，以08年的四川大地震为甚，由此可见，地震灾害对人们生命财产安全造成了极大的威胁。
地震预警系统，是指在地震发生后，利用地震波传播速度小于电波传播速度的特点，提前对地震波尚未到达的地方进行预警。如果能够利用地震测站获取的地震信息，对地震震源距进行快速评估进而确定震中，就可以在地震波到达之前发出预警。
地震震源距是指某一指定点(一般为测站)至地震震源的距离，在地震预警中对于震源距的估算主要有三种方法：地震动幅值衰减的方法、Voronoi图定位法和P波初始阶段包络线拟合方法(B-△法)，而目前采用比较多的方法是P波初始阶段包络线拟合方法，因为其具有快速性，非常适合应用于地震预警系统，而其主要局限性包括：
(1)震源距范围有限制。一般距离震中距在20-300km之间的区域所得到的拟合参数结果较好，若震中距不在此范围内，则估算误差非常大。
(2)线性关系不理想。离散性较大，估算精确度不是十分理想。
(3)没有明确的物理意义。采用半经验方法，没有把断层的大小考虑进来,因此缺乏物理上的严密性，无法深刻揭示地震震源距与地震波的关系。
发明内容
本发明的目的就在于为了解决上述问题而提供一种用于可以快速且更为精确地估计震源距，应用于地震预警系统的方法。
为了达到上述目的，本发明采用了以下技术方案：
一种用于地震预警系统的快速地震震源距估计方法，利用位移源谱斜率求出的震源距，即：检测到信号后5秒的地震波数据估算出相对应的震源距，当地震在A点发生后，附近的B测站的操作包括以下步骤：
1)当第一个测站检测到地震动信号的第五秒时间后，采样频率为200Hz则有1000个样点，对该五秒内数据进行滤波以及去零漂处理得出该地震动的时间-加速度曲线；进行两次积分处理即可得出该地震动五秒内信号的时间-位移曲线，再进行快速傅里叶变换可以得出在频域下的频率-位移幅值(f-Ω)曲线，该曲线在对数坐标系下有如下关系：
式中，Ω0为地震谱零频时的振幅；fc为拐角频率；n和γ均为衰减常数；Q为独立频率因子；t为地震波传播时间。
2)在该曲线中，拐角频率fc后0.5Hz近乎为一直线，其斜率与震源距存在如下关系：
R＝-129.80k-38.40 (2)
式中R为震源距(km)；k为曲线在拐角频率fc后0.5Hz段的斜率；
由此估算出相应的震源距R，马上以震源距R形式向相关机构发出地震预警信号。
本发明的有益效果在于：
本发明利用位移源谱斜率从而求出的地震震源距没有范围限制，适用于不同震源距的地震事件的震源距估算，而且在位移源谱方程(1)式中，具有明确的物理意义，有效地揭示地震震源距与地震事件的关系。而且其线性关系较为理想，估算误差较小，离散性较小，具有更高的估算精确度，能有效应用于地震预警系统。
附图说明
图1是本发明具体实施方法的操作流程示意图；
图2是地震预警系统示意图；
图3是滤波及去零漂后检测到P波信号后20s的地震加速度数据。
图4是加速度经过两次积分得出的地震位移数据。
图5是位移数据进行傅里叶变换在双对数坐标系下的频率-位移幅值。
图6是利用零频时的振幅求出的矩震级及各参数列表。
图7是2011.03.11东日本大地震测站数据表。
具体实施方式
下面结合附图对本发明作进一步具体描述。
本发明是一种新型的用于快速估计地震震源距并应用于地震预警系统的谱反演方法，具体操作流程如图1所示。
实施例1：一种新型的用于地震预警系统的快速地震震源距估计方法，以2011年东日本大地震为例，包括以下步骤：
步骤1：如图2，当地震在A点发生后，附近的B测站将连续接收到地震动信号，该信号为加速度信号。
步骤2：在B测站，捡拾到P波地震动信号后5秒，对该5秒内数据进行分析，经过滤波和去零漂处理后作出时间-加速度曲线，如图3。
步骤3：对时间-加速度曲线进行两次积分处理即可得出该信号的时间-位移曲线，如图4。
步骤4：对时间-位移曲线进行快速傅里叶变换得出在频域下的频率-位移幅值(f-Ω)曲线，如图5。
步骤5：频率-位移曲线在双对数坐标系下有公式(1)的关系，利用公式(1)，在该曲线中，频率-位移幅值(f-Ω)曲线拐角频率fc后0.5Hz近乎为一直线，可求出对应斜率K，如图6为5个不同测站的位移源谱。
步骤6：利用公式(2)可用斜率K求出相应的地震震源距R，如图7。
本发明的有益效果在于：
本发明利用位移源谱斜率从而求出的地震震源距没有范围限制，适用于不同震源距的地震事件的震源距估算，而且在位移源谱方程(1)式中，具有明确的物理意义，有效地揭示地震震源距与地震事件的关系。而且其线性关系较为理想，估算误差较小，离散性较小，具有更高的估算精确度，能有效应用于地震预警系统。

Claims (2)

1.一种用于地震预警系统的快速地震震源距估计方法，利用位移源谱斜率求出的震源距，即：检测到信号后5秒的地震波数据估算出相对应的震源距，当地震在A点发生后，附近的B测站的操作包括以下步骤：
(1)当检测到地震动信号的第五秒时间后，对五秒内数据进行滤波以及去零漂处理得出该地震动的时间-加速度曲线；进行两次积分处理即可得出该地震动五秒内信号的时间-位移曲线，再进行快速傅里叶变换可以得出在频域下的频率-位移幅值(f-Ω)曲线，该曲线在对数坐标系下有如下关系：
<mrow> <mi>&amp;Omega;</mi> <mrow> <mo>(</mo> <mi>f</mi> <mo>)</mo> </mrow> <mo>=</mo> <mfrac> <msub> <mi>&amp;Omega;</mi> <mn>0</mn> </msub> <msup> <mrow> <mo>&amp;lsqb;</mo> <mn>1</mn> <mo>+</mo> <msup> <mrow> <mo>(</mo> <mfrac> <mi>f</mi> <msub> <mi>f</mi> <mi>c</mi> </msub> </mfrac> <mo>)</mo> </mrow> <mrow> <mi>&amp;gamma;</mi> <mi>n</mi> </mrow> </msup> <mo>&amp;rsqb;</mo> </mrow> <mfrac> <mn>1</mn> <mi>&amp;gamma;</mi> </mfrac> </msup> </mfrac> <msup> <mi>e</mi> <mrow> <mo>-</mo> <mfrac> <mrow> <mi>&amp;pi;</mi> <mi>f</mi> <mi>t</mi> </mrow> <mi>Q</mi> </mfrac> </mrow> </msup> <mo>-</mo> <mo>-</mo> <mo>-</mo> <mrow> <mo>(</mo> <mn>1</mn> <mo>)</mo> </mrow> </mrow>
式中，Ω0为地震谱零频时的振幅；fc为拐角频率；n和γ均为衰减常数；Q为独立频率因子；t为地震波传播时间；
(2)由下式估算出B测站相应的震源距R：
R＝-129.80k-38.40 (2)
式中R为震源距(km)；k为曲线在拐角频率fc后0.5Hz段的斜率；
以震源距R形式向相关机构发出地震预警信号。
2.根据权利要求1所述的用于地震预警系统的快速地震震源距估计方法，其特征在于，附近的B测站的操作采用以下具体步骤：
步骤1：当地震在A点发生后，附近的B测站将连续接收到地震动信号，该信号为加速度信号；
步骤2：捡拾到步骤1所得P波地震动信号后5秒，对该5秒内数据进行分析，经过滤波和去零漂处理后作出时间-加速度曲线；
步骤3：对时间-加速度曲线进行两次积分处理得出该信号的时间-位移曲线；
步骤4：对时间-位移曲线进行快速傅里叶变换得出在频域下的频率-位移幅值(f-Ω)曲线；
步骤5：获取频率-位移幅值(f-Ω)曲线拐角频率fc后0.5Hz段对应斜率k；
步骤6：利用公式(2)用斜率k获取相应的地震震源距R。
CN201610304938.1A 2016-05-10 2016-05-10 一种用于地震预警系统的快速地震震源距估计方法 Expired - Fee Related CN105954790B (zh)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN201610304938.1A CN105954790B (zh) 2016-05-10 2016-05-10 一种用于地震预警系统的快速地震震源距估计方法

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN201610304938.1A CN105954790B (zh) 2016-05-10 2016-05-10 一种用于地震预警系统的快速地震震源距估计方法

Publications (2)

Publication Number Publication Date
CN105954790A CN105954790A (zh) 2016-09-21
CN105954790B true CN105954790B (zh) 2017-12-19

Family

ID=56914526

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
CN201610304938.1A Expired - Fee Related CN105954790B (zh) 2016-05-10 2016-05-10 一种用于地震预警系统的快速地震震源距估计方法

Country Status (1)

Country Link
CN (1) CN105954790B (zh)

Families Citing this family (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN108663712A (zh) * 2018-05-08 2018-10-16 四川大学 一种边坡震害损伤的能量识别方法
CN112230270B (zh) * 2020-12-14 2021-03-09 西南交通大学 一种地震预警方法、装置、设备及可读存储介质

Citations (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP3463677B2 (ja) * 2001-10-04 2003-11-05 独立行政法人防災科学技術研究所 震源位置の決定法
CN102183784A (zh) * 2011-01-30 2011-09-14 宋巧贞 一种地震报警方法及其装置
CN102495425A (zh) * 2011-11-14 2012-06-13 北京科技大学 一种基于能量的微地震震源自动定位方法
CN103336299A (zh) * 2013-06-26 2013-10-02 桂林电子科技大学 一种地震监测预警装置
CN103364830A (zh) * 2013-07-24 2013-10-23 北京师范大学 一种基于多因子的地震后发生崩滑灾害位置的预测方法
JP5794930B2 (ja) * 2012-02-27 2015-10-14 大成建設株式会社 長周期地震動の到来判定方法及び到来判定システム

Patent Citations (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP3463677B2 (ja) * 2001-10-04 2003-11-05 独立行政法人防災科学技術研究所 震源位置の決定法
CN102183784A (zh) * 2011-01-30 2011-09-14 宋巧贞 一种地震报警方法及其装置
CN102495425A (zh) * 2011-11-14 2012-06-13 北京科技大学 一种基于能量的微地震震源自动定位方法
JP5794930B2 (ja) * 2012-02-27 2015-10-14 大成建設株式会社 長周期地震動の到来判定方法及び到来判定システム
CN103336299A (zh) * 2013-06-26 2013-10-02 桂林电子科技大学 一种地震监测预警装置
CN103364830A (zh) * 2013-07-24 2013-10-23 北京师范大学 一种基于多因子的地震后发生崩滑灾害位置的预测方法

Non-Patent Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
一种地震预警监测传感器模块的设计及实现;许川佩 等;《地震工程学报》;20130930;第35卷(第3期);第604-609页 *

Also Published As

Publication number Publication date
CN105954790A (zh) 2016-09-21

Similar Documents

Publication Publication Date Title
CN105676286B (zh) 一种用于地震预警系统的实时地震震级估计方法
CN105676287B (zh) 一种检测特定地区核爆炸地震事件的方法
CN102565855B (zh) 油田压裂地面微地震数据处理方法
CN106052837B (zh) 一种用于高速铁路地震预警中列车振动噪声识别方法
CN107290722B (zh) 微震源的定位方法和装置
CN104122587B (zh) 一种基于炮检距域的异常初至识别方法以及系统
CN105759311B (zh) 一种近实时地震震源位置定位方法
CN105204065A (zh) 一种拾取初至波的方法和装置
Heidari Quick estimation of the magnitude and epicentral distance using the P wave for earthquakes in Iran
Cuéllar et al. A fast earthquake early warning algorithm based on the first 3 s of the P‐wave coda
CN105954790B (zh) 一种用于地震预警系统的快速地震震源距估计方法
CN105572738B (zh) 一种采用单个台站检测特定地区核爆炸地震事件的方法
Rui et al. A novel AE source localization method using clustering detection to eliminate abnormal arrivals
Xu et al. Reliability assessment on earthquake early warning: A case study from Taiwan
CN112305591A (zh) 隧道超前地质预报方法、计算机可读存储介质
JP2014169960A (ja) 地震の主要動到達時刻の予測方法
Feng et al. Foreshocks of the 2018 ML 4.0 Shimian earthquake in the Anninghe fault and its implications for earthquake nucleation
CN113238280A (zh) 一种基于格林函数的地震监测方法
Fang et al. Epicenter and magnitude of large earthquake determined from high-rate GPS observations: A case study of the 2008 M 8.0 Wenchuan earthquake
CN106324671A (zh) 一种检查炮点偏移的方法及装置
CN104536046B (zh) 基于地震记录的震源激发信号一致性评价方法
CN111405469B (zh) 基于手机移动传感网络的矿震监测系统及群智定位方法
CN112230275B (zh) 地震波形的识别方法、装置及电子设备
CN108037529B (zh) 一种基于初始振动信号的地震事件快速识别方法
Yin et al. Improved detection of earthquake-induced ground motion with spatial filter: case study of the 2012 M= 7.6 Costa Rica earthquake

Legal Events

Date Code Title Description
C06 Publication
PB01 Publication
C10 Entry into substantive examination
SE01 Entry into force of request for substantive examination
GR01 Patent grant
GR01 Patent grant
CF01 Termination of patent right due to non-payment of annual fee

Granted publication date: 20171219

Termination date: 20200510

CF01 Termination of patent right due to non-payment of annual fee