CN107180512B - 一种特定地区地震事件的报警方法 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种特定地区地震事件的报警方法，首先在给定时间段范围内和特定地区范围内选取合适的报警台阵；读取报警台阵各子台的实时数据，进行实时F‑K计算，并得到数据中能量最大信号的方位角和慢度结果；根据获得的方位角和慢度计算结果对报警台阵数据进行聚束得到聚束通道结果，将计算得到的方位角、慢度和信号检测结果与预先设置的阈值进行比较，对符合条件的信号进行事件报警，本发明流程简洁，计算量小，便于实现。解决了特定地区核爆炸地震事件报警的台阵数据处理的技术难题，进一步完善了对于特定地区核爆炸事件的监测能力，在针对境外地下核试验核查中具有重要意义。

Description

一种特定地区地震事件的报警方法
技术领域
本发明属于地震台阵数据处理领域，涉及一种特定地区地震事件的报警方法。
背景技术
地震监测是全面禁止核试验条约中规定用于监测地下核试验产生的核爆炸地震事件主要技术，现有的地震数据处理系统采取的地震事件检测方法是全球格点搜索，先对地震台站监测数据进行信号检测，计算信号特征后进行震相的近震远震分类和震相对分组，通过全球格点文件对信号进行关联，迭代进行事件假设和冗余事件排除后得到事件检测列表。在对特定地区的核爆炸地震事件监测中，通过搜索事件检测列表，发现属于特地地区的事件进而给出报警。但是，该方法时间成本高，影响了对特定地区核爆炸事件的响应速度。此外，在全面禁止核试验条约国际监测系统地震监测台网稀疏的现实情况下，小型地下核试验在国际监测台网中难以被多个地震台站监测到，在常规的处理技术条件下极有可能无法形成事件出现在事件检测列表中。
发明内容
本发明的目的是提供一种特定地区地震事件的报警方法，其解决了特定地区核爆炸地震事件报警的台阵数据处理技术难题。
本发明的技术方案为：一种特定地区地震事件的报警方法，其特征在于：包括以下步骤：
S1、在给定时间段范围内和特定地区范围内选取合适的报警台阵；
S2、读取报警台阵各子台的实时数据，进行实时F-K计算，并得到数据中能量最大信号的方位角和慢度结果；
S3、根据S2获得的方位角和慢度计算结果对报警台阵数据进行聚束得到聚束通道结果，然后根据聚束通道结果计算信号检测结果，即短时绝对平均值和长时绝对平均值的比值；
S4、将计算得到的方位角、慢度和信号检测结果与预先设置的阈值进行比较，对符合条件的信号进行事件报警，具体如下：
S4.1、由选取的报警台阵的坐标和特定地区的范围，得到该地区事件到报警台阵的方位角Azi范围[Azimin Azimax]；
S4.2、由选取的报警台阵的坐标和特定地区的范围，得到该地区事件到报警台阵的初至波震相类型，给出该震相的慢度Slo范围[Slomin Slomax]；
S4.3、根据计算得到信号方位角Azi、慢度Slo和信号检测结果最大值SNRmax同时满足下列条件时，给出报警：
条件1：Azimin≤Azi≤Azimax
条件2：Slomin≤Slo≤Slomax
条件3：SNRmax≥Th，其中Th为预设的信号检测阈值。
有益效果：本发明流程简洁，计算量小，便于实现。解决了特定地区核爆炸地震事件报警的台阵数据处理的技术难题，进一步完善了对于特定地区核爆炸事件的监测能力，在针对境外地下核试验核查中具有重要意义。
具体实施方式
为使本发明的目的、内容和优点更加清楚，下面结合实施例，对本发明的具体实施方式作进一步详细描述。
本发明提供一种特定地区地震事件的报警方法，其特征在于：包括以下步骤：
S1、选取合适的报警台阵，具体步骤如下：
S1.1、计算第i个台阵到特定地区范围内的最大距离Di：
Di＝max(distance(stai,range)) (1)
式中stai为第i个台阵中心子台的经纬度坐标，range为特定地区经纬度范围，distance为台阵和特定地区之间距离计算函数，max为取最大值函数。
S1.2、选取距离在给定距离D内的台阵：
Di<D (2)
S1.3、统计给定时间段范围内特定地区范围内发生的事件总数为N，S1.2中选取的台阵中每个台阵检测到的事件数为Ki，其中1<Ki≤N，计算每个台阵的监测灵敏度Ei：
S1.4、选取灵敏度大于给定阈值E的一个或多个台阵作为报警台阵：
Ei>E (4)
S2、对报警台阵数据进行实时F-K计算，并得到数据中能量最大信号的方位角和慢度结果，具体步骤如下：
S2.1、对报警台阵的实时数据X(t)进行F-K计算，得到在不同慢度条件下的信号谱P：
式中Sn和Se是慢度在南北向和东西向上的分量，Fi(f)是报警台阵第i个子台的实时数据Xi(t)与自身作卷积后的序列，f1和f2分别是滤波频带的起止频率，J为报警台阵的子台个数，dnorthi和deasti是报警台阵第i个子台相对于中心子台在南北向和东西向的偏移量。
S2.2、记录信号谱P在最大值时对应的慢度向量Snm、Sem；
S2.3、计算慢度向量Snm、Sem对应的方位角Azi数值：
S2.4、计算慢度向量Snm、Sem对应的慢度Slo数值：
S3、在台阵聚束通道进行STA/LTA信号检测，具体步骤如下：
S3.1、根据步骤S2.2中计算得到的慢度向量Snm、Sem对台阵数据进行聚束，得到聚束通道时间序列数据BeamData(t)：
S3.2、根据获取的台阵聚束通道时间序列数据BeamData(t)，计算信号检测时刻短时绝对平均值STAj和长时绝对平均值LTAj：
式中Ai表示是采样点序号i的数值，j表示信号检测时刻采样点序号，SN表示短时绝对平均值时间窗口数据点数，LN表示长时绝对平均值时间窗口数据点数。
S3.3、计算STA/LTA最大值SNRmax：
S4、报警条件判断，具体步骤如下：
S4.1、由选取的台阵的坐标和特定地区的范围，得到该地区事件到台阵的方位角范围[Azimin Azimax]。
S4.2、由选取的台阵的坐标和特定地区的范围，得到该地区事件到台阵的初至波震相类型，可以给出该震相的慢度范围[Slomin Slomax]。
S4.3、当上述步骤中计算得到信号方位角Azi、慢度Slo和STA/LTA最大值SNRmax同时满足下列条件时，给出报警：
条件1：Azimin≤Azi≤Azimax
条件2：Slomin≤Slo≤Slomax
条件3：SNRmax≥Th，其中Th为预设的信号检测阈值。
实施例：
按照上述方法，对针对某特定地区的台阵数据进行了实时处理，首先读取台阵各子台的实时数据，通过F-K分析计算数据中能量最大信号的方位角和慢度结果，根据方位角和慢度计算结果对台阵进行F-K聚束得到聚束通道结果，然后对聚束通道结果进行STA/LTA信号检测计算，最后通过对比计算得到的方位角、慢度和信号结果与预先设置的阈值进行比较，对符合条件的信号给出事件报警。
以上所述仅是本发明的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明技术原理的前提下，还可以做出若干改进和变形，这些改进和变形也应视为本发明的保护范围。

Claims (3)

1.一种特定地区地震事件的报警方法，其特征在于：包括以下步骤：
S1、在给定时间段范围内和特定地区范围内选取合适的报警台阵；
S2、读取报警台阵各子台的实时数据，进行实时F-K计算，并得到数据中能量最大信号的方位角和慢度；具体包括以下步骤：
S2.1、对报警台阵的实时数据进行F-K计算，得到在不同慢度条件下的信号谱P：
式中Sn和Se是慢度在南北向和东西向上的分量，Fi(f)是报警台阵第i个子台的实时数据与自身作卷积后的序列，f1和f2分别是滤波频带的起止频率，J为报警台阵的子台个数，dnorthi和deasti是报警台阵第i个子台相对于中心子台在南北向和东西向的偏移量；
S2.2、记录信号谱P在最大值时对应的慢度向量Snm、Sem；
S2.3、计算慢度向量Snm、Sem对应的方位角数值Azi：
S2.4、计算慢度向量Snm、Sem对应的慢度数值Slo：
S3、根据S2获得的方位角和慢度对报警台阵数据进行聚束得到聚束通道结果，然后根据聚束通道结果计算信号检测结果，即短时绝对平均值和长时绝对平均值的比值；
S4、将计算得到的方位角、慢度和信号检测结果与预先设置的阈值进行比较，对符合条件的信号进行事件报警，具体如下：
S4.1、由选取的报警台阵的坐标和特定地区的范围，得到该地区事件到报警台阵的方位角范围[Azimin Azimax]；
S4.2、由选取的报警台阵的坐标和特定地区的范围，得到该地区事件到报警台阵的初至波震相类型，给出该震相的慢度范围[Slomin Slomax]；
S4.3、根据计算得到方位角、慢度和信号检测结果的最大值SNRmax同时满足下列条件时，给出报警：
条件1：Azimin≤Azi≤Azimax
条件2：Slomin≤Slo≤Slomax
条件3：SNRmax≥Th，其中Th为预设的信号检测阈值。
2.根据权利要求1所述的一种特定地区地震事件的报警方法，其特征在于：S1具体包括以下步骤：
S1.1、计算第i个台阵到特定地区范围内的最大距离Di：
Di＝max(distance(stai,range))
式中stai为第i个台阵中心子台的经纬度坐标，range为特定地区经纬度范围，distance为台阵和特定地区之间距离计算函数，max为取最大值函数；
S1.2、选取距离在给定距离D内的台阵：
Di＜D
S1.3、统计给定时间段范围内特定地区范围内发生的事件总数为N，S1.2中选取的台阵中每个台阵检测到的事件数为Ki，其中1<Ki≤N，计算每个台阵的监测灵敏度Ei：
S1.4、选取灵敏度大于给定阈值E的一个或多个台阵作为报警台阵：
Ei>E。
3.根据权利要求2所述的一种特定地区地震事件的报警方法，其特征在于：S3具体包括以下步骤：
S3.1、根据步骤S2.2中计算得到的慢度向量Snm、Sem对台阵数据进行聚束，得到聚束通道时间序列数据BeamData(t)：
S3.2、根据获取的台阵聚束通道时间序列数据BeamData(t)，计算信号检测时刻短时绝对平均值和长时绝对平均值：
式中Ai表示是采样点序号i的数值，j表示信号检测时刻采样点序号，STAj表示短时绝对平均值，LTAj表示长时绝对平均值，SN表示短时绝对平均值时间窗口数据点数，LN表示长时绝对平均值时间窗口数据点数；
S3.3、计算STAj/LTAj最大值SNRmax。
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