[發(fā)明專利]一種地震臺網(wǎng)定位能力評估方法

有效

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• 申請日: 2021-08-18
• 公開（公告）號: CN113655543B
• 公開（公告）日: 2023-10-20
• 發(fā)明（設計）人: 王紅春;徐雄;靳平;薛方正;盧娜
• 申請（專利權）人: 西北核技術研究所
• 主分類號: G01V13/00
• 分類號: G01V13/00
• 代理公司: 西安智邦專利商標代理有限公司 61211
• 代理人: 胡菀

本發(fā)明涉及地震探測領域，具體涉及一種地震臺網(wǎng)定位能力評估方法，以解決現(xiàn)有方法很難完全基于實際觀測數(shù)據(jù)對地震臺網(wǎng)定位能力進行充分評估的問題。該方法利用地震臺站對地震信號檢測概率來選取參與某一位置處震級為M的地震定位的地震臺站，進而確定震源的水平位置定位誤差協(xié)方差矩陣，并計算當前定位覆蓋橢圓的長半軸a和短半軸b，得到當前定位覆蓋橢圓面積，經(jīng)多次重復，最終實現(xiàn)對地震臺網(wǎng)定位能力的評估。該方法可以充分評估地震臺網(wǎng)對任意位置處地震的定位能力，不需要該地方真實發(fā)生過震級為M的地震。

技術領域

本發(fā)明涉及地震探測領域，具體涉及一種地震臺網(wǎng)定位能力評估方法。

背景技術

地震臺網(wǎng)對真實位置為的某個地震震源定位結果為其中和代表震源的真實水平位置，代表震源的真實深度，在1-α置信度下，震源的水平位置定位誤差分布滿足：

其中，χ_α²(2)表示自由度為2的χ²分布的上α分位數(shù)，C_m為定位誤差協(xié)方差矩陣，其具體元素值由震源位置到參與定位的各個地震臺站的震相走時對震源位置的偏導數(shù)以及到時觀測數(shù)據(jù)的殘差決定。這定義的是一個由震源位置誤差向量構成的橢圓，即定位誤差橢圓，其面積的大小可用來表征地震臺網(wǎng)對地震的定位能力。在處發(fā)生的震級為M的地震，利用上式得到的定位誤差橢圓大小即反映地震臺網(wǎng)對該地震的定位能力。定位誤差橢圓越小，地震臺網(wǎng)的定位能力越強。

當用于定位的各個地震臺站上的到時觀測數(shù)據(jù)相互獨立，且具有相同的到時觀測數(shù)據(jù)定位殘差的方差σ時，定位誤差協(xié)方差矩陣C_m＝σ²(G^TG)^-1，其中，定位時的走時偏導矩陣

其中，分別是震源位置到參與定位的各個地震臺站的地震信號走時對經(jīng)度、緯度和深度的偏導數(shù)。取B＝(G^TG)^-1，這時震源的水平位置定位誤差分布滿足：

因此，定位誤差橢圓的大小是由震源的水平位置定位誤差協(xié)方差矩陣和到時觀測數(shù)據(jù)定位殘差的方差σ確定。其中矩陣B與參與定位的地震臺站個數(shù)、位置分布均有關系。對于給定地區(qū)的地震臺站，到時觀測數(shù)據(jù)定位殘差的方差σ由走時模型誤差的方差σ_T和信號到時測量誤差的方差σ_t確定。如果走時模型誤差的方差σ_T和信號到時測量誤差的方差σ_t均為先驗值，則由上式確定的定位誤差橢圓為定位覆蓋橢圓，表示真實震源位置在1-α置信度下位于該橢圓內(nèi)。利用定位覆蓋橢圓的面積大小可以表征地震臺網(wǎng)對震源位置處給定震級地震的定位能力。

對于一個已經(jīng)建設完成的地震臺網(wǎng)，矩陣B可以根據(jù)實際參與定位的地震臺站來確定。但由于地震發(fā)生的位置及震級大小往往具有一定隨機性，不能確保在所有位置都有所有震級的地震發(fā)生，因此很難完全基于實際觀測數(shù)據(jù)對一個地震臺網(wǎng)的定位能力進行充分評估。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明的目的是解決現(xiàn)有方法很難完全基于實際觀測數(shù)據(jù)對地震臺網(wǎng)定位能力進行充分評估的問題，而提供一種基于地震臺站信號檢測概率及走時模型誤差、到時測量誤差的地震臺網(wǎng)定位能力評估方法。該方法是利用地震臺網(wǎng)對監(jiān)測區(qū)域各位置處不同震級地震的震相信號檢測概率，對已經(jīng)在運行的地震臺網(wǎng)或是正在設計建設的地震臺網(wǎng)的定位能力進行評估。

對于由N個地震臺站組成的地震臺網(wǎng)，本發(fā)明利用地震臺站對地震信號檢測概率來選取參與某一位置處震級為M的地震定位的地震臺站，進而確定震源的水平位置定位誤差協(xié)方差矩陣從而實現(xiàn)對地震臺網(wǎng)定位能力的評估。

本發(fā)明所采用的技術方案是：

一種地震臺網(wǎng)定位能力評估方法，其特殊之處在于，包括以下步驟：