CN114721049A - 一种虚拟地震台方位角参加偏网地震定位方法 - Google Patents

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Abstract

本发明提供了一种虚拟地震台方位角参加偏网地震定位方法，属于偏网地震定位技术领域，该方法包括：根据粗略的震中位置和实际地震观测台分布，确定虚拟地震台的位置；根据每个虚拟地震台的位置和粗略的地震震中坐标，确定每个虚拟地震台对每次地震事件的反方位角；整合实体地震台的地震震相到时和反方位角以及虚拟地震台的反方位角，并利用线性定位方法进行定位，完成虚拟地震台方位角参加偏网址的地震定位。本发明通过在台站张角大于180°的方位设置虚拟地震台站，联合实体地震台站的地震震相到时和反方位角、虚拟地震台站的反方位角对偏网地震定位，弥补了传统方法对偏网地震定位精度有限的不足，获得精确的地震序列时空间分布。

Description

一种虚拟地震台方位角参加偏网地震定位方法
技术领域
本发明属于偏网地震定位技术领域，尤其涉及一种虚拟地震台方位角参加偏网地震定位方法。
背景技术
精确的地震序列定位结果是对正确认识和深入研究中强地震的发震断层及其性质、地震破裂过程、地球动力学和灾害救援等科学问题的核心基础。目前，基于地震震相到时的传统定位方法是地震定位的主要方法。传统定位方法是通过对地震的位置和发震时刻进行搜索，使震相(如P或S)的实际观测到时与理论到时之间残差最小来实现定位。其中理论走时是基于已知或者假设的地下速度模型进行计算的。
基于最小二乘的线性定位方法，是传统定位方法的代表。地震定位的精度不仅受台网布局、可用定位震相以及射线路径上速度结构等因素影响，还与定位方法密切相关。研究地震定位方法提高地震定位精度一直是地震学研究的经典问题。在传统地震定位中，对于近震定位，在有临近高密度台阵记录(台间距10～20km)情况下误差为1～2km，而只有数十个台站记录(台间距～50km)情况下的误差为～5km。但是，由于有些地区自然条件十分恶劣，地震观测台站位于震中的某一方位且张角远远大于180°，导致应用地震震相到时信息定位得到的地震定位结果偏差达到～20km，为认识震源区强震发震构造、断层运动特征带来困难，因而需要发展新的方法来对这种严重偏网地区发生的地震进行定位。
发明内容
针对现有技术中的上述不足，本发明提供的一种虚拟地震台方位角参加偏网地震定位方法，通过在台站张角大于180°的方位虚拟地震台站，联合实体地震台站的地震震相到时和反方位角、虚拟地震台站的反方位角对偏网地震定位。
为了达到以上目的，本发明采用的技术方案为：
本方案提供一种虚拟地震台方位角参加偏网地震定位方法，包括以下步骤：
S1、根据粗略的震中位置和实际地震观测台分布，确定虚拟地震台的位置；
S2、根据每个虚拟地震台的位置和粗略的地震震中坐标，确定每个虚拟地震台对每次地震事件的反方位角；
S3、整合实体地震台的地震震相到时和反方位角以及虚拟地震台的反方位角，并利用线性定位方法进行定位，完成虚拟地震台方位角参加偏网址的地震定位。
进一步地，所述步骤S1中虚拟地震台布置于实际地震观测台张角大于180度的方位。
再进一步地，所述步骤S2具体为：
S201、以粗略的地震震中坐标为原点，并取离震中位置最近的实际地震观测台为参考台；
S202、根据虚拟地震台的坐标，取与参考台张角大于180度的虚拟地震台；
S202、将所述粗略的地震震中与虚拟地震台进行连线；
S203、以正北方向为0度以及以虚拟地震台为中心，根据该连线与正北方向得到虚拟地震台对每次地震事件的反方位角。
再进一步地，所述步骤S3中包括以下步骤：
S301、整合实体地震台的地震震相到时和反方位角以及虚拟地震台的反方位角；
S302、根据整合的结果，并利用实体地震台与虚拟地震台的反方位角得到反方位角的交叉点；
S303、判断是否遍历完所有虚拟地震台与实体地震台的反方位角，若是，是进入步骤S304，否则，返回步骤S301；
S304、计算实体地震台与虚拟地震台的所有反方位角方向交叉点的平均值；
S305、基于所述平均值，利用线性化迭代反演进行地震定位。
再进一步地，所述步骤S305中线性化迭代反演的表达式如下：
Figure BDA0003543587030000031
其中，ti表示走时数据，Δti表示走时残差，dtj表示两震相的差分，Δdtj表示两震相差分走时的残差，pk表示观测射线参数，Δpk表示射线参数的残差，azil表示虚拟地震台方位角，Δazil表示虚拟地震台方位角的残差，
Figure BDA0003543587030000032
表示一次迭代震源时间的改变量，
Figure BDA0003543587030000033
表示一次迭代震源纬度改变量，
Figure BDA0003543587030000034
表示一次迭代震源经度改变量，
Figure BDA0003543587030000035
表示一次迭代震源深度改变量。
本发明的有益效果：本发明公开了虚拟地震台站方位角参加偏网地震定位的方法，针对在地震台站十分稀疏、布局不合理的地区发生的地震，应用加入虚拟地震台站方位角参加地震定位的方法，达到提高偏网地震定位精度的目的。本发明适用于偏网地震定位，尤其在地震台站张角大于等于180°的严重偏网地震，在传统地震定位方法精度十分有限的情况下，可极大地提高这些偏网地震的定位精度，弥补了传统方法对偏网地震定位精度有限的不足，获得精确的地震序列时空间分布。本发明对于偏网地震定位具有很好的效果，能明显提高偏网地震的定位精度。
附图说明
图1为本发明的方法流程图。
图2为本实施例中现有的近地震台分布示意图。
图3为本实施例中虚拟地震台和地震震中分布示意图。
图4为本实施例中目录震中分布示意图。
图5为本实施例中加入虚拟地震台方位角重新定位的震中分布示意图。
具体实施方式
下面对本发明的具体实施方式进行描述，以便于本技术领域的技术人员理解本发明，但应该清楚，本发明不限于具体实施方式的范围，对本技术领域的普通技术人员来讲，只要各种变化在所附的权利要求限定和确定的本发明的精神和范围内，这些变化是显而易见的，一切利用本发明构思的发明创造均在保护之列。
如图1所示，本发明提供了一种虚拟地震台方位角参加偏网地震定位方法，其实现方法如下：
S1、根据粗略的震中位置和实际地震观测台分布，确定虚拟地震台的位置；所述步骤S1中虚拟地震台布置于实际地震观测台张角大于180度的方位；
S2、根据每个虚拟地震台的位置和粗略的地震震中坐标，确定每个虚拟地震台对每次地震事件的反方位角，其实现方法如下：
S201、以粗略的地震震中坐标为原点，并取离震中位置最近的实际地震观测台为参考台；
S202、根据虚拟地震台的坐标，取与参考台张角大于180度的虚拟地震台；
S202、将所述粗略的地震震中与虚拟地震台进行连线；
S203、以正北方向为0度以及以虚拟地震台为中心，根据该连线与正北方向得到虚拟地震台对每次地震事件的反方位角；
S3、整合实体地震台的地震震相到时和反方位角以及虚拟地震台的反方位角，并利用线性定位方法进行定位，完成虚拟地震台方位角参加偏网址的地震定位，其实现方法如下：
S301、整合实体地震台的地震震相到时和反方位角以及虚拟地震台的反方位角；
S302、根据整合的结果，并利用实体地震台与虚拟地震台的反方位角得到反方位角的交叉点；
S303、判断是否遍历完所有虚拟地震台与实体地震台的反方位角，若是，是进入步骤S304，否则，返回步骤S301；
S304、计算实体地震台与虚拟地震台的所有反方位角方向交叉点的平均值；
S305、基于所述平均值，利用线性化迭代反演进行地震定位。
所述步骤S305中线性化迭代反演的表达式如下：
Figure BDA0003543587030000051
其中，ti表示走时数据，Δti表示走时残差，dtj表示两震相的差分，Δdtj表示两震相差分走时的残差，pk表示观测射线参数，Δpk表示射线参数的残差，azil表示虚拟地震台方位角，Δazil表示虚拟地震台方位角的残差，
Figure BDA0003543587030000052
表示一次迭代震源时间的改变量，
Figure BDA0003543587030000053
表示一次迭代震源纬度改变量，
Figure BDA0003543587030000054
表示一次迭代震源经度改变量，
Figure BDA0003543587030000055
表示一次迭代震源深度改变量。
本实施例中，多次迭代求解方程组，求得震源参数，剔除计算过程中残差过大的数据。
本发明通过以上设计，公开了虚拟地震台站方位角参加偏网地震定位的方法，针对在地震台站十分稀疏、布局不合理的地区发生的地震，应用加入虚拟地震台站方位角参加地震定位的方法，达到提高偏网地震定位精度的目的。本发明适用于偏网地震定位，尤其在地震台站张角大于等于180°的严重偏网地震，在传统地震定位方法精度十分有限的情况下，可极大地提高这些偏网地震的定位精度，弥补了传统方法对偏网地震定位精度有限的不足，获得精确的地震序列时空间分布。本发明对于偏网地震定位具有很好的效果，能明显提高偏网地震的定位精度。
以下以在新疆地区虚拟地震台站方位角参与偏网地震定位进行说明。
新疆于田发生了多次6.0级以上强震，由于地震震中(图2和图3中的五角星)周边地震台站十分稀疏且分布在震中北边(图2中的三角形)，台站张角大于180°(图2中两条线条之间的角度)，导致这些强震序列的目录震中展布无优势分布方向，无法确定发震断层，且分布特征与主震的震源性质明显不一致如图4所示。如图3所示，提出在震中(图3中的五角星)南部虚拟地震台站(图3中的正方形)，在原来地震定位数据中(只有震相到时)加入虚拟地震台站的方位角。联合震相到时和虚拟地震台站的方位角，对6.0级以上的强震序列进行了重新定位。重定位效果：明显提高了地震定位精度，地震定位结果由原来目录定位的无优势分布方向(图4中的圆圈)变为与断层走向一致(图5中的圆圈)，符合主震的震源性质，明确了发震断层，定位精度显著提高。

Claims (5)

1.一种虚拟地震台方位角参加偏网地震定位方法，其特征在于，包括以下步骤：
S1、根据粗略的震中位置和实际地震观测台分布，确定虚拟地震台的位置；
S2、根据每个虚拟地震台的位置和粗略的地震震中坐标，确定每个虚拟地震台对每次地震事件的反方位角；
S3、整合实体地震台的地震震相到时和反方位角以及虚拟地震台的反方位角，并利用线性定位方法进行定位，完成虚拟地震台方位角参加偏网址的地震定位。
2.根据权利要求1所述的虚拟地震台方位角参加偏网地震定位方法，其特征在于，所述步骤S1中虚拟地震台布置于实际地震观测台张角大于180度的方位。
3.根据权利要求1所述的虚拟地震台方位角参加偏网地震定位方法，其特征在于，所述步骤S2具体为：
S201、以粗略的地震震中坐标为原点，并取离震中位置最近的实际地震观测台为参考台；
S202、根据虚拟地震台的坐标，取与参考台张角大于180度的虚拟地震台；
S202、将所述粗略的地震震中与虚拟地震台进行连线；
S203、以正北方向为0度以及以虚拟地震台为中心，根据该连线与正北方向得到虚拟地震台对每次地震事件的反方位角。
4.根据权利要求1所述的虚拟地震台方位角参加偏网地震定位方法，其特征在于，所述步骤S3中包括以下步骤：
S301、整合实体地震台的地震震相到时和反方位角以及虚拟地震台的反方位角；
S302、根据整合的结果，并利用实体地震台与虚拟地震台的反方位角得到反方位角的交叉点；
S303、判断是否遍历完所有虚拟地震台与实体地震台的反方位角，若是，是进入步骤S304，否则，返回步骤S301；
S304、计算实体地震台与虚拟地震台的所有反方位角方向交叉点的平均值；
S305、基于所述平均值，利用线性化迭代反演进行地震定位。
5.根据权利要求1所述的虚拟地震台方位角参加偏网地震定位方法，其特征在于，所述步骤S305中线性化迭代反演的表达式如下：
Figure FDA0003543587020000021
其中，ti表示走时数据，Δti表示走时残差，dtj表示两震相的差分，Δdtj表示两震相差分走时的残差，pk表示观测射线参数，Δpk表示射线参数的残差，azil表示虚拟地震台方位角，Δazil表示虚拟地震台方位角的残差，
Figure FDA0003543587020000025
表示一次迭代震源时间的改变量，
Figure FDA0003543587020000022
表示一次迭代震源纬度改变量，
Figure FDA0003543587020000023
表示一次迭代震源经度改变量，
Figure FDA0003543587020000024
表示一次迭代震源深度改变量。
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