[發明專利]一種基于臺站對EDT面概率分布函數的微震定位方法

在審

• 申請號: 202111579966.1
• 申請日: 2021-12-22
• 公開（公告）號: CN114415231A
• 公開（公告）日: 2022-04-29
• 發明（設計）人: 曾志毅;韓鵬;楊曉輝;王蕤;繆淼
• 申請（專利權）人: 南方科技大學
• 主分類號: G01V1/28
• 分類號: G01V1/28;G01V1/30
• 代理公司: 北京匯信合知識產權代理有限公司 11335
• 代理人: 孫民興

本發明公開了一種基于臺站對EDT面概率分布函數的微震定位方法，屬于微震定位技術領域，包括對臺站的微震信號進行濾波處理并拾取，得到微震信號初至數據，獲得微震信號信噪比和任意兩個不同臺站的觀測到時差數據；對微震監測區域進行三維網格劃分，獲得每個網格點到每個臺站的旅行走時；得到計算走時差數據；將觀測到時差數據、信噪比數據和計算走時差數據代入到EDT面概率分布函數中，得到網格點的概率值；最大概率值為微震事件定位結果。發明通過建立臺站對EDT面概率分布函數，實現了微震事件位置的定位，有效減少拾取誤差大離散點數據對定位精度的影響，提高了微震事件定位精度，為地震活動性評價提供了可靠的微震事件位置信息。

技術領域

本發明涉及微震定位技術領域，尤其涉及一種基于臺站對EDT面概率分布函數的微震定位方法。

背景技術

隨著我國淺層礦產資源的逐年減少和枯竭，礦山逐步向更深部開采，導致深部環境應力顯著增加，容易誘發嚴重的動力災害，如頂板倒塌、巖爆等，導致礦山微震事件數量劇增。微震監測作為一種被動監測技術，能夠對地下結構的微地震活動進行長期監測和短期預報，已經被國內外廣泛應用于金屬和非金屬礦山開采作業。通過微震監測獲得的微破裂分布位置與應力積累區域，判斷潛在的礦山動力災害活動規律，根據礦山動力災害活動規律實現預報預警。因此，微震事件位置的確定是礦山微震監測重要而基礎的科學問題，高精度的定位方法對于后續科學工作的順利開展具有重要意義。

礦山微震監測中的震源與傳感器間距較近，監測到的信號S波大多不明顯。直達S波易受P波后續尾波的干擾，因此基于P、S波的震源定位方法受到了限制。另一方面，當信號能量較弱時，P波信號可能被井下各種噪音淹沒，可能導致能量較強的S波信號被誤當成P波，使得到時數據中包含少部分拾取誤差較大的到時數據。在大多數情況下，震源位置的反演目標函數用L1和L2范數來定義殘差。盡管由于L1范數對誤差較大的拾取到時相對不敏感，許多研究人員強烈推薦L1范數。但當輸入數據包含誤差較大的初至時，L1和L2方法都會受到影響?；谂_站對到時差概率分布的目標函數對拾取誤差大的離散點具有較好的魯棒性，因此前人提出了基于高斯分布和Student’s t分布的等時差(EDT)定位方法，但是高斯分布函數中的方差參數不宜估計，容易受樣本數目、離散點影響，且高斯分布是非重尾分布，對拾取誤差大的離散到時數據較為敏感。而Student’s t分布雖然沒有方差參數需要估計，也是重尾分布，但是卻降低了拾取誤差小的到時數據在目標函數的作用。因此，需要構建一種新的概率密度的殘差目標函數形式，能夠較好的自適應拾取誤差的變化，以此減低拾取誤差大離散點的影響和加強高信噪比走時數據在目標函數中的作用，從而提高定位精度。

發明內容

針對上述問題中存在的不足之處，本發明提供一種基于臺站對EDT面概率分布函數的微震定位方法，包括：

對所有臺站的微震信號進行濾波預處理；

對濾波預處理后的所述微震信號進行拾取，得到每個所述臺站的微震信號初至數據；

根據所述初至數據，計算獲得所有所述臺站的微震信號信噪比，并對所述微震信號信噪比進行歸一化計算；

根據所述初至數據，得到所有臺站中任意兩個不同所述臺站的觀測到時差數據，并保留兩個不同所述臺站總所述微震信號信噪比小的信噪比數據；

對微震監測區域進行三維網格劃分，并計算每個網格點到每個所述臺站的旅行走時，得到計算走時表數據；

將任意兩個不同的所述計算走時表數據相減，得到計算走時差數據；

將所述觀測到時差數據、所述微震信號信噪比小的信噪比數據和所述計算走時差數據代入到EDT面概率分布函數中，得到每個網格點的概率值；

最大概率值的網格點位置為微震事件定位結果。

優選的是，根據所述初至數據，計算獲得所有所述臺站的微震信號信噪比包括：

信噪比公式為：