[發明專利]一種獲取地震參數估計的方法及系統

有效

• 申請號: 202010834813.6
• 申請日: 2020-08-18
• 公開（公告）號: CN111983668B
• 公開（公告）日: 2022-09-09
• 發明（設計）人: 張捷;朱慧宇
• 申請（專利權）人: 中國科學技術大學
• 主分類號: G01V1/00
• 分類號: G01V1/00;G01V1/28;G01V1/30;G06F16/901
• 代理公司: 中科專利商標代理有限責任公司 11021
• 代理人: 周天宇

本發明提供一種獲取地震參數估計的方法及系統，包括：將地震圖數據中的稀疏地震信號進行壓縮感知，構建地震圖數據庫；對地震圖數據庫完整信號進行空間劃分，建立第一索引；將地震波走時信息中的稀疏地震信號進行壓縮感知，構建地震波走時表；對地震波走時表完整信號進行空間劃分，建立第二索引；輸入地震事件信息，在地震圖數據庫、地震波走時表中通過第一索引、第二索引進行并行搜索，得到搜索結果集合；從搜索結果集合中確定匹配的地震圖數據和地震波走時信息，并從中獲取地震事件的地震參數估計。本發明提供的方法采用壓縮感知技術構建地震圖數據庫和地震波走時表，可以減小模型的差異對搜索結果的影響，獲取地震參數的估計。

技術領域

本發明涉及地震監測技術領域，具體涉及一種快速獲取地震事件的地震參數估計的方法及系統。

背景技術

地震是由于地球內部某個局部區域的介質構造突變而產生的，包括自然地震和人工地震。地震的發生是一種地球內部能量釋放的過程。能量的釋放是以地震波的形式傳播和擴散的。

當地震發生的時候，該地震對應的地震波形信號會被地震監測臺站(地震波接收儀器)記錄下來。地震波形中包含有豐富的地震震源信息(地震發生位置、地震震級以及地震震源機制等)。我們想要盡可能快速的判斷出地震事件發生的位置，震級以及震源機制等信息。目前該領域最為先進的技術是利用已知的地下一維速度模型，運用地震的傳播理論計算出理論的地震波形，用實際記錄到的地震波形與理論計算出的地震波形相比較，將與實際記錄的地震波形最相近的理論地震波形所對應的位置，震級以及震源機制等信息作為實際地震的震源信息。一維速度模型是一種近似的模型，不能夠反映出地下介質的結構特點，因此用來計算出的理論的地震波形與實際地震波形有明顯的差別。另外，一個地區的一維速度模型通常可

以由不同的方法得出，如擬合縱波和/或橫波的到時信息、擬合地震波形(縱波和/橫波和/面波)等。理論地震波形的計算會由于應用不同的一維速度模型而產生差異，因此會產生同一個地震不同的地震監測機構會提供出不同的震源信息。

需要一種不依賴于速度模型的確定地震事件發生的地震參數信息的方法。

在數字信號處理領域中，奈奎斯特-香農采樣定理架起了模擬信號(連續時間信號)和數字信號(離散時間信號)之間的橋梁。在模擬信號向數字信號轉化的過程中，當采樣頻率大于信號最高頻率的二倍時，采集之后的數字信號完整的保留了原始信號的信息。壓縮感知是一種新的采樣理論，由Emmanuel Candès，Justin Romberg，Terence Tao和DavidDonoho等科學家于2004年提出。它通過開發信號的稀疏性，利用遠小于奈奎斯特-香農采樣定理所規定的采樣率所獲取的離散數據樣本就可以對信號無失真的重建。這項技術已經應用于無線通訊、地球物理、信號處理以及醫療成像等領域。

發明內容

(一)要解決的技術問題

針對上述問題，本發明提供了一種獲取地震參數估計的方法及系統，用于至少部分解決傳統地震波形的計算會由于應用不同的一維速度模型而產生差異，以及不能快速的判斷出地震事件發生的位置、震級以及震源機制等技術問題。

(二)技術方案

本發明提供了一種獲取地震參數估計的方法，包括：S1，將地震圖數據中的稀疏地震信號進行壓縮感知，得到規則網格上的完整信號，根據完整信號構建地震圖數據庫；對地震圖數據庫完整信號進行空間劃分，建立第一索引；S2，將地震波走時信息中的稀疏地震信號進行壓縮感知，得到規則網格上的完整信號，根據完整信號構建地震波走時表；對地震波走時表完整信號進行空間劃分，建立第二索引；S3，輸入地震事件的地震圖數據和地震波走時信息，在地震圖數據庫、地震波走時表中通過第一索引、第二索引進行并行搜索，按照預定的相似度條件識別與地震事件相似的多個地震圖數據和地震波走時信息，作為搜索結果集合；S4，從搜索結果集合中確定匹配的地震圖數據和地震波走時信息，并從中獲取地震事件的地震參數估計。

進一步地，S1中通過壓縮感知技術得到規則網格上的完整信號包括：