[發(fā)明專利]一種近實時地震震源位置定位方法

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 201610049333.2
• 申請日: 2016-01-25
• 公開（公告）號: CN105759311B
• 公開（公告）日: 2017-11-14
• 發(fā)明（設計）人: 張建經;唐雅蕾
• 申請（專利權）人: 西南交通大學
• 主分類號: G01V1/30
• 分類號: G01V1/30
• 代理公司: 成都信博專利代理有限責任公司51200
• 代理人: 張澎

1.一種近實時地震震源位置定位方法，包括以下步驟：

步驟一：地震發(fā)生后，對于最先得到P波到時的三個臺站，讀取臺站編號和地理坐標，識別P波到時，兩兩求出到時差，對地震臺站的經緯度坐標數據進行投影變換轉換成平面直角坐標；

步驟二：對任意兩個臺站，假設某臺站S1坐標為(x₁₁，y₁₂)，震相到時為T₁，另一臺站S2坐標為(x₂₁，y₂₂)，同一震相到時為T₂，震中位置為(x₀，y₀)，震源深度為z₀，假定震相波速恒定為V_p，則有：

Vp(T2-T1)=(x21-x0)2+(y22-y0)2+z02-(x11-x0)2+(y12-y0)2+z02---(1)]]>

根據區(qū)域地殼模型，確定P波波速，臺站震相到時己知，假定z₀值，則式(1)中的震中位置(x₀，y₀)為雙曲線，由到時的先后順序，震中位于靠近先到臺站的一支上，兩兩臺站相互組合得到三條雙曲線，即H₁₂、H₁₃和H₂₃，由于P波撿拾精度的影響，三條雙曲線不會交于一點，而是兩兩相交；

步驟三：根據交點坐標構成的三角形，計算三角形重心，該重心的坐標即為震中位置初值；

以下步驟四至步驟八為修訂震中位置初值，求得震中位置精確解的計算過程：

步驟四：采用直角坐標系，P波的走時方程為：

(X-xk)2+(Y-yk)2+(Z-zk)2=Vp2(Tk-O)2---(2)]]>

其中，x_k,y_k,z_k為臺站橫縱坐標和震源深度，X，Y，Z為待求得震中位置坐標；O為地震發(fā)生時刻；k＝1,2,...,m，且m≥3；

步驟五：令

其中，x_k,y_k,z_k為臺站橫縱坐標和震源深度；X，Y，Z為待求得震中位置坐標；

令：

τ＝V_pO (4)

根據觀測到時和理論到時差建立指標函數：

R=Σk=1mfk2=Σk=1m(Dk-PkV+τ)2---(5)]]>

根據多元函數的極值理論，指標函數R的函數值達到極小值的必要條件是：

∂R∂Xi=0---(6)]]>

將在初值附近做泰勒展開得到修定方程：

ai1(0)u1(0)+ai2(0)u2(0)+...+ain(0)un(0)+bi0=0---(7)]]>

其中，i＝1,2,...,n，是初值的修正量，是指標函數在初值附近的二級偏導數，

ai1(0)=(∂2R∂Xi∂X1)0]]>

ai2(0)=(∂2R∂Xi∂X2)0]]>

ain(0)=(∂2R∂Xi∂Xn)0]]>

bi(0)=(∂R∂Xi)0---(8);]]>

步驟六：將震中位置試探值，第一次迭代時取震中位置初值，第二次迭代開始取前一次迭代過程求得的震中位置試探值，并由此在n次迭代過程中取n-1次求得的震中位置試探值代入式(7)，求解此方程組，可得：

xi(1)=xi(0)+ui(0)---(9)]]>

其中，i＝1,2,…,n

式(9)是f_k(X₁,X₂,...,X_n)＝ε_k的解的一級近似值，如果：

ΔR＝R⁽¹⁾-R⁽⁰⁾＜ε (10)

ε是試驗數值即試取的某個小量，則式(9)就是滿足要求的最后的解；

步驟七：如果不能滿足式(10)，則用作為新的試探值，并求出在這個新的點附近的二級偏導數

步驟八：重復步驟六和步驟七，直到滿足要求為止；

步驟九：通過坐標反變換將震中位置轉換為經緯度坐標，此坐標即為最終結果。