CN112925016B - 一种线源地震影响场生成方法及系统 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种线源地震影响场生成方法及系统，能够实现不规则线源影响场的生成，从而能够为实际抗震救灾工作提供数据支持。通过线源地震的经纬度坐标数对，生成破裂中心线，依据破裂中心线完成各椭圆地震影响场的合并，最终得到与线源地震相吻合的线源地震影响场。同时还根据破裂中心线完成线上各采样点的选取，在近似直线部分减少采样点的选取，从而进一步提高生成线源地震影响场的计算效率。

Description

一种线源地震影响场生成方法及系统

技术领域

本发明涉及防震减灾与地理信息系统交叉技术领域，特别是涉及一种线源地震影响场生成方法及系统。

背景技术

地震是群灾之首，我国是世界上遭受地震灾害最为严重的国家之一。震后第一时间进行经济损失和人员伤亡快速评估，及时获取灾情，协助各级抗震救灾指挥部确定救灾重点区域、部署救援力量、分配救灾任务，提供地震应急科技保障与信息支撑服务十分重要。

在震后2小时内的信息黑箱期，主要根据地震三要素进行灾害损失和影响规模的快速评估。其中，如何较准确地进行地震影响场的快速评估是关键环节。在现有地震影响场快速生成方法中，基本是以震源为点的椭圆衰减模型进行评估计算。但是，实际地震事件表明，规模较大的地震，往往是沿地震断裂的线源破裂往四周衰减，因而评估结果会有很大的误差。我国2008年发生的汶川8.0级特大地震就是线源地震。在地震应急初期，采用点源评估模型得到的评估结果与实际震害结果误差非常大，从而一定程度上影响了救援力量的部署和救援行动的统筹安排。

因此，亟需一种对线源地震影响场评估的方法及系统。

发明内容

本发明的目的是提供一种线源地震影响场生成方法及系统，能够实现线源地震影响场的快速评估，对实际抗震救灾工作具有重要的现实意义。

为实现上述目的，本发明提供了如下方案：

一种线源地震影响场生成方法，所述方法包括：

确定线源地震对应的破裂中心线；

选取所述破裂中心线上的多个采样点，以所述采样点为中心，根据椭圆衰减模型生成各采样点的椭圆地震影响场；

在相邻两个所述采样点之间确定缓冲区域，依据所述缓冲区域合并各所述采样点的所述椭圆地震影响场，得到线源地震影响场。

本发明还提供了一种线源地震影响场生成系统，所述系统包括：

中心线确定模块，用于确定线源地震对应的破裂中心线；

椭圆影响场计算模块，用于选取所述破裂中心线上的多个采样点，以所述采样点为中心，根据椭圆衰减模型生成各采样点的椭圆地震影响场；

线源影响场生成模块，用于在相邻两个所述采样点之间确定缓冲区域，依据所述缓冲区域合并各所述采样点的所述椭圆地震影响场，得到线源地震影响场。

根据本发明提供的具体实施例，本发明公开了以下技术效果：

本发明提供了一种线源地震影响场生成方法及系统，在经典的椭圆衰减模型基础上结合线源地震对应的破裂中心线的特征，得到了线源地震的地震影响场数据，为灾后救援与重建提供准确的数据支持。同时，通过降低确定线源破裂中心线过程中的采样点的数量，提高了计算效率，实现了对线源地震影响场的快速评估。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1为本发明实施例提供的一种线源地震影响场生成方法流程图；

图2为本发明实施例提供的线源地震影响场生成过程中长轴和短轴的示意图；

图3(a)为本发明实施例提供的一个采样点对应的传统点源地震影响场示意图；

图3(b)为本发明实施例提供的两个采样点对应的线源地震影响场示意图；

图3(c)为本发明实施例提供的三个采样点对应的线源地震影响场示意图；

图4为本发明实施例提供的一种线源地震影响场生成系统框图。

具体实施方式

下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

如何实现线源地震影响场的快速评估非常重要，对于实际抗震救灾工作有重要的现实应用意义。在围绕线源地震影响场计算模型开展的相关研究中，仅是震后引入地表破裂尺度对原有烈度衰减模型进行长轴上的修正，不能实现在震后第一时间的线源地震影响场自动生成，不能实现不规则线源地震影响场的生成，难以解决实际应用需求。

本发明的目的是提供一种线源地震影响场的生成方法及系统，能够根据地震震级，在灾后快速生成符合线源地震规律的线源地震影响场，为抗震救灾提供准确的数据支持。

为使本发明的上述目的、特征和优点能够更加明显易懂，下面结合附图和具体实施方式对本发明作进一步详细的说明。

实施例1

如图1所示，本实施例提供了一种线源地震影响场的生成方法，所述方法包括：

步骤101：确定线源地震对应的破裂中心线；

步骤102：选取所述破裂中心线上的多个采样点，以所述采样点为中心，根据椭圆衰减模型生成各采样点的椭圆地震影响场；

步骤103：在相邻两个所述采样点之间确定缓冲区域，依据所述缓冲区域合并各所述采样点的所述椭圆地震影响场，得到线源地震影响场。

其中，在步骤101中，需要根据线源地震的经纬度坐标数对确定破裂中心线，所述经纬度坐标数对的个数至少为两个。依次连接所述经纬度坐标数对得到破裂中心线。坐标数对可以根据需要进行增加或减少，形成的线源可以是两个坐标数对确定的直线，也可以是更多个坐标数对确定的不规则折线。根据线源地震的震源不同与需要确定影响场的精度不同，选择合适的坐标数对得到对应的破裂中心线。

然后在步骤102中，根据所述破裂中心线的形状选取所述采样点，采样点可以为步骤101中的坐标数对，也可以另外选取。在选取时，根据破裂中心线的形状，即直线、折线、拐点等特征，调整选取的采样点的数目。当破裂中心线为一条直线时，可以减少采样点的选取，甚至可以直接使用直线的两个端点来完成影响场的生成，从而进一步提高计算效率，实现更快的影响场生成。当破裂中心线的形状较为曲折时，则保证采样点的选取尽量能够反映出破裂中心线的形状，从而使得生成的影响场能够更加精确，避免不精确度量对灾后重建带来的隐患。

在选取采样点后，对每个采样点利用经典的椭圆衰减模型生成各自的椭圆地震影响场，如图3(a)所示。椭圆衰减模型如下：

其中，R为距离震中的距离，M为震级，I_a、I_b分别为沿椭圆长轴和短轴方向上的烈度值，A₁、A₂、A₃、A₄、B₁、B₂、B₃、B₄为模型参数。根据各个区域不同，模型参数会有所变化，华北地区通用的模型参数为：A₁＝3.758，A₂＝1.434，A₃＝1.569，A₄＝15，B₁＝2.008，B₂＝1.434，B₃＝1.258，B₄＝7。在实际计算中，根据震源的具体地理位置获取模型参数。

在步骤103中，得到各采样点的椭圆地震影响场后，根据所述椭圆地震影响场的短轴长度确定相邻两采样点的缓冲区域。根据椭圆衰减模型可知，同一震级对应的长轴Ra与短轴Rb是相同的。由于同一震源的地震震级相同，因此各采样点的短轴Rb长度是相同的，所确定的缓冲区域也是相同的。为了避免采样点之间的间隔过远，超出缓冲区域的界限，从而影响线源地震影响场生成的准确性，在选取采样点时应当尽量保证两采样点能够位于缓冲区域内。

在确定缓冲区域后，在缓冲区域部分按照与所述破裂中心线平行的方式连接各椭圆地震影响场的同级烈度曲线。如图2和图3(b)、(c)所示。

当然，在实际绘图时，为了便于操作，也可以先确定各采样点以及各采样点所对应的缓冲区域，按照一定的顺序先绘制缓冲区域外的地震影响场，此部分的影响场分布与所述经典的椭圆衰减模型相同。然后再按照与各采样点连线相平行的方式连接各地震影响场的同级烈度曲线，完成线源地震影响场的生成。

实施例2

一种线源地震影响场生成系统，如图4所示，所述系统包括：

中心线确定模块M1，用于确定线源地震对应的破裂中心线；

椭圆影响场计算模块M2，用于选取所述破裂中心线上的采样点，以所述采样点为中心，根据椭圆衰减模型生成各采样点的椭圆地震影响场；

线源影响场生成模块M3，用于在相邻两个所述采样点之间确定缓冲区域，依据所述缓冲区域合并各所述采样点的所述椭圆地震影响场，得到线源地震影响场。

本实施例提供的线源地震影响场生成系统，只需要输入线源地震的经纬度坐标数对，就能够快速得到与该地震源对应的地震影响场的范围，能够应用于不规则线源地震影响场的灾后救援，具有重要的应用价值。

本说明书中每个实施例重点说明的都是与其他实施例的不同之处，各个实施例之间相同相似部分互相参见即可。对于实施例公开的系统而言，由于其与实施例公开的方法相对应，所以描述的比较简单，相关之处参见方法部分说明即可。

本文中应用了具体个例对本发明的原理及实施方式进行了阐述，以上实施例的说明只是用于帮助理解本发明的方法及其核心思想；同时，对于本领域的一般技术人员，依据本发明的思想，在具体实施方式及应用范围上均会有改变之处。综上所述，本说明书内容不应理解为对本发明的限制。

Claims (8)

1.一种线源地震影响场生成方法，其特征在于，所述方法包括：

确定线源地震对应的破裂中心线；

选取所述破裂中心线上的多个采样点，以所述采样点为中心，根据椭圆衰减模型生成各所述采样点的椭圆地震影响场，其中，当破裂中心线为一条直线时，能够使用直线的两个端点作为采样点；当破裂中心线的形状较为曲折时，采样点的选取需能够反映出破裂中心线的形状；

在相邻两个所述采样点之间确定缓冲区域，所述缓冲区域根据所述椭圆地震影响场的短轴长度确定；依据所述缓冲区域合并各所述采样点的所述椭圆地震影响场，得到线源地震影响场；

所述依据所述缓冲区域合并各所述采样点的所述椭圆地震影响场包括：将所述缓冲区域部分的各椭圆地震影响场的同级烈度曲线按照与所述破裂中心线平行的方式连接。

2.根据权利要求1所述的一种线源地震影响场生成方法，其特征在于，所述确定线源地震对应的破裂中心线包括：

根据线源地震的经纬度坐标数对确定破裂中心线，所述经纬度坐标数对的个数至少为两个。

3.根据权利要求2所述的一种线源地震影响场生成方法，其特征在于，依次连接所述经纬度坐标数对得到破裂中心线。

4.根据权利要求1所述的一种线源地震影响场生成方法，其特征在于，根据所述破裂中心线的形状选取所述采样点。

5.根据权利要求1所述的一种线源地震影响场生成方法，其特征在于，所述生成各所述采样点的椭圆地震影响场包括：

根据所述采样点对应的模型参数计算所述采样点的椭圆地震影响场。

6.根据权利要求5所述的一种线源地震影响场生成方法，其特征在于，所述模型参数基于所述采样点所在地理位置获取。

7.根据权利要求5所述的一种线源地震影响场生成方法，其特征在于，所述椭圆衰减模型包括：

其中，R为距离震中的距离，M为震级，I_a、I_b分别为沿椭圆长轴和短轴方向上的烈度值，A₁、A₂、A₃、A₄、B₁、B₂、B₃、B₄为模型参数。

8.一种用于实现如权利要求1-7任一项所述的线源地震影响场生成方法的线源地震影响场生成系统，其特征在于，所述系统包括：

中心线确定模块，用于确定线源地震对应的破裂中心线；

椭圆影响场计算模块，用于选取所述破裂中心线上的多个采样点，以所述采样点为中心，根据椭圆衰减模型生成各所述采样点的椭圆地震影响场，其中，当破裂中心线为一条直线时，能够使用直线的两个端点作为采样点；当破裂中心线的形状较为曲折时，采样点的选取需能够反映出破裂中心线的形状；

线源影响场生成模块，用于在相邻两个所述采样点之间确定缓冲区域，所述缓冲区域根据所述椭圆地震影响场的短轴长度确定；依据所述缓冲区域合并各所述采样点的所述椭圆地震影响场，得到线源地震影响场；

所述依据所述缓冲区域合并各所述采样点的所述椭圆地震影响场包括：将所述缓冲区域部分的各椭圆地震影响场的同级烈度曲线按照与所述破裂中心线平行的方式连接。

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