[發明專利]一種近實時地震震源位置定位方法

有效

• 申請號: 201610049333.2
• 申請日: 2016-01-25
• 公開（公告）號: CN105759311B
• 公開（公告）日: 2017-11-14
• 發明（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

技術領域

本發明涉及一種地震震源位置定位方法，尤其涉及一種僅利用地震臺網中前三個臺站的P波到時信息進行近實時地震震源位置定位的方法。

背景技術

地震定位是地震學中的一個基本問題，其主要任務是精確確定震源位置(震中位置和震源深度)及發震時刻。在地震預警中，對有潛在破壞的大震，快速可靠的定位信息也是決定預警成敗的首要問題。作為超級地震速報的地震預警，由于時效性的要求，需要快速可靠的得到地震位置。但目前所用的傳統地震定位方法需要較多的震相到時信息，己經難以應用到對時間要求嚴格的地震預警中去，近實時快速可靠定位是地震預警定位的難點及關鍵所在。

如前所述，為了滿足時效性要求，地震預警定位是基于有限信息的近實時定位方法，目前己經發展了多種快速定位方法，主要是采用單臺方位角和單臺震中距的方法進行地震快速定位。首先，利用了單臺地震波形進行遞推求取。在P波到達后，用平滑后三分量記錄的水平向幅值比和垂直向符號來確定震中方位角，方法大致同傳統的單臺定位方法中的震中方位角確定方法。再利用統計經驗公式求取震中距，最后求取震中距與方位線的交點坐標。認為震級和P波卓越頻率有關，得到震級后由初始信息幅值和震級隨距離的衰減關系得到震源距，經驗認為震中距與震源距的比值及震源深度和震源距的比值與記錄初始部分豎直分量與水平分量比值的最大值有明顯關系，進而得到震中距和震源深度。此定位方法為經驗性方法，而且定位中用到了同樣具有較大誤差的震中方位角和震級。

由目前的定位方法來看，主要是基于部分到時信息的，方法比較單一，信息的利用率較低，時效性差，定位結果的可靠性不高。

發明內容

本發明的目的就在于為了解決上述問題而提供一種僅利用地震臺網中前三個臺站的P波到時信息的近實時地震震源位置定位方法。

本發明通過以下技術方案來實現上述目的：

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：

根據區域地殼模型，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：

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：

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：

將在初值附近做泰勒展開得到修定方程：

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，