震动图快速生成系统研究

震动图（ShakeMap）是描绘地震发生之后地震动分布情况的一种工具,它显示的是地震产生的地面运动和可能的烈度破坏情况.本文的研究重点是如何实现用计算机自动绘制震动图,主要选择了峰值地面加速度等值图、仪器烈度分布图为研究对象.并对如何确定强震动质心、如何在台站稀疏地区估计地面运动加速度值、如何进行场地校正、如何将PGA/PGV转换为仪器烈度值做了深入的研究.     

广西北流Ms5.2地震强震动记录分析

对广西北流5.2级地震中获取的强震动记录进行数据校正、带通滤波处理,计算分析各强震动台记录幅值、震动持时及地震动反应谱特性,并根据水平向合成峰值加速度PGA_H相应的烈度值绘制地震仪器烈度图。结果表明,此次地震记录最大峰值加速度的台站为玉林乌石台,仪器烈度达6度;持时在1.9～32.8 s之间,不随震中距增大而增大;地震动加速度反应谱集中在2～9 Hz,对震中区域低矮钢混结构房子有影响,高层建筑危险性不大。     

烈度仪记录与强震及测震记录的对比分析以2015年河北昌黎ML4.5地震为例

以2015年河北昌黎M_L4.5地震中测震、强震及烈度仪台站记录到的事件波形为研究对象,通过对比分析挑选的两组观测台站的记录波形以及不同台站的噪声记录特征,获得了烈度仪台站观测记录能力及特点的认识.结果表明:烈度仪台站产出的记录在部分频段 (1—10 Hz) 与传统强震台站、测震台站均有较好的一致性,但在中长周期部分存在较大差异;在相同观测频带 (0.1—10 Hz) 下,由烈度仪台站记录积分得到的速度时程、位移时程也与强震台站、测震台站的观测结果具有良好的相关性,说明烈度仪台站产出的加速度记录具有一定的可积分性;烈度仪台站记录的噪声水平远超出强震台站和测震台站,基本为仪器自噪声,不包含天然地脉动成分.此外,由于本研究所用的烈度仪采用了16位的A/D转换器,对震相到时的精确拾取产生了不利影响.综上,本文认为烈度仪台站较适用于中强地震的近场观测.      

2018年2月12日河北永清4.3级地震强震动记录分析

2018年2月12日河北省廊坊市永清县发生4.3级地震,震中位于廊固凹陷内的河西务断裂附近,国家强震动台网中心获取74组强震动记录,本文对触发台站进行场地分类,结果显示大部分为Ⅰ类场地(51.35%),其次为Ⅱ类场地(35.14%)和Ⅲ类场地(13.51%)。根据5个典型台站加速度时程记录及反应谱分析本次地震强震动特征,并对各台站峰值加速度反应谱与方位角和震中距的关系进行分析。采用克里格插值方法绘制地震仪器烈度分布图,由于台站分布不均,导致极震区附近烈度影响场计算缺值现象,本文通过拟合本次地震强震动记录得到该地区地震动衰减关系,在空白区域建立空间随机假设台站进行补点插值,解决了计算缺值问题,为缺少台站记录的震区提供准确快速制作烈度分布图的思路,为震害调查和地震应急救援提供重要依据。     

国家测震台网中心强震动数据处理系统的设计与实现

为满足国家测震台网海量强震动观测数据的处理时效性、格式标准化、产品丰富度等需求,开发了兼容多类强震动观测站点且具备数据快速汇集、处理及归档等功能的强震动数据处理系统。该系统提供地震波形人机交互数据预处理界面,对加速度记录进行预处理,进一步分析预处理后的加速度事件波形数据,计算得到地震动各项参数,包括峰值加速度(PGA)、峰值速度(PGV)、峰值位移(PGD)、仪器烈度、持时、傅氏谱、反应谱和三联谱等,可以导出地震元数据、地震记录波形,对各类数据进行归档存储。该系统具有平台统一性、功能集成性、数据完备性等特点,有效提升了日常数据处理和管理能力,能在地震应急、震害评估和科学研究中发挥实效。     

河北永清M 4.3地震北京烈度仪台网记录分析

2018年2月12日河北永清发生M 4.3地震,北京烈度仪台网共35个台站获得有效记录,记录最大峰值加速度的台站为丰台地震台（D0001）,峰值加速度为10.76cm/s2,该台距震中约61km。本文对北京烈度仪台网获得的此次地震动记录进行了初步分析,并对3个同台址的强震动仪记录的数据进行了对比分析。结果表明,烈度仪记录计算得出的仪器烈度与强震动仪记录计算的仪器烈度结果具有较高的一致性,可用于烈度速报。     

汶川M_S8.0地震兰州烈度速报强震动记录与初步分析

2008年汶川MS8.0地震有感地区范围大于1 000km。甘肃省十五期间在兰州市架设了50个强震台站用于实现市区范围内的强震动烈度速报,在本次地震中大多数台站都记录到了相应的强震动记录,其中最大单道加速度峰值记录为40.4cm/s2。本文展示了43个兰州烈度速报台站记录到的共129道本次地震强震动记录信息,并初步分析了兰州市加速度峰值分布和加速度峰值与土层厚度的对应情况。     

Housner谱烈度的一种快速近似算法

Housner谱烈度及修正谱烈度作为基于加速度记录时程直接得到的地震动强度参数,与建筑结构破坏及地震宏观烈度存在较高的相关性,是可靠的地震仪器烈度物理参数指标。然而,相对于地面加速度峰值、地面速度峰值等地震动峰值参数,三分量加速度记录对应的谱烈度计算过程较为复杂,耗时相对较长,影响了利用谱烈度确定地震仪器烈度的时效性。基于对强震动加速度记录的统计分析,本文提出了谱烈度的快速近似算法,仅计算4个方向上的谱烈度值,采用其中3点作圆即可获得水平面内谱烈度迹线的近似最大值,使计算速度提高了45倍,且保持了谱烈度作为地震仪器烈度物理指标的精度。利用在汶川M_S 8.0地震等386次M_S > 3.0地震中获取的2701组强震动加速度记录,经可靠性检验,结果表明所提出的Housner谱烈度快速近似算法的计算误差在±4.5%以内,可以同时满足地震仪器烈度速报的可靠性和时效性需求。     

内蒙古阿拉善左旗M 5.8地震强震记录分析

2015年4月15日内蒙古阿拉善盟阿拉善左旗发生M 5.8地震,国家强震动台网中心获取39组强震动记录。对此地震进行反应谱和傅里叶谱分析,得出峰值加速度图和仪器烈度图,得到仪器烈度值最大为6.5度,震中距最小的地震台仪器烈度为6.2度,与震中现场灾害评估烈度7度、大部分地区6度一致,充分体现了强震动台网建设成效。     

2020年10月22日四川北川MS4.7地震强震动特征分析

2020年10月22日11时03分37秒四川省绵阳市北川县发生MS4.7地震,四川强震动台网与预警烈度速报台网在震区建成较密集的台站,获取了532组三分量加速度记录,有助于开展区域地震动衰减和地震动特征研究.本文对强震记录进行常规处理后计算出强震动记录的相关参数,利用克里金插值方法得到地震动峰值加速度PGA和峰值速度PGV的空间分布图,长轴呈北西—南东方向.分析强震动记录PGA、PGV随距离的衰减规律,与常用衰减关系预测值进行对比,此次地震PGA的衰减特性与俞言祥和汪素云(2006)提出的中国西部地区水平向基岩加速度衰减关系有较好的一致性.北川MS4.7地震获得的密集强震动记录为建立区域衰减关系,以及开展基于经验格林函数方法(EGFM)再现大震强地震动场展布等研究提供了重要的数据支撑.     

2022年1月8日青海门源6.9级强地震动模拟研究

为满足数字化时代应急处置的新要求,基于随机有限断层法的发展,利用青海门源地区地下三维速度结构的模型和v_S30数据,通过逐步迭代射线追踪法、格林函数位移解析相位谱和有限断层法的联合计算,以青海门源6.9级地震为例,获得具有地表土层放大效应的强地震动模拟数据,进而绘制出研究区内PGA和烈度分布模拟图;并与实际台站记录的PGA和实地调查烈度结果相比,其烈度区划范围基本一致,同时也验证此联合计算方法可用于未来地震灾害的快速评估,并为灾后应急救援提供参考。     

基于移动平台的测震应急流动台现场监控系统的设计与实现

流动测震观测是在大地震发生以后开展的一项重要的地震应急响应工作,能够获得震区高质量的地震数据,而野外环境的复杂性对测震应急流动台的架设提出了较高的要求。本文通过对地震应急流动现场工作进行需求分析,设计并实现了一种基于IOS系统的测震应急流动台现场监控系统,能够让现场工作队员快速获取流动台数据和状态信息,有利于流动台的快速架设,提高了应急流动观测现场工作的效能。     

基于地脉动噪声的呼伦贝尔地区监测能力研究

基于地脉动噪声计算方法,以呼伦贝尔市地震台网8个台站连续波形资料为基础,对地震观测台网监测能力进行评估,同时开展台网优化和科学布局研究。通过累计的历史噪声数据,用来评估台站观测环境的变迁,及时掌握地震监测能力的变化。该成果将为地震速报、重点地震危险区震情跟踪、强震后现场应急提供科学参考。     

山东省防震减灾“十一五”监测台网建设成果简述

山东省防震减灾"十一五"监测台网建设是"十一五"监测类项目,包含区域数字地震台网扩建、地震监测预报试验场建设、地震烈度速报系统及信息服务系统完善。该项目由山东省人民政府和各市、县政府共同投资,为进一步提高山东省防震减灾综合能力,各级政府高度重视,加大支持力度,增加投入。与"十五"期间的监测系统相比,建成后的监测台网提高了观测动态范围,扩大了观测频带,丰富了记录信息量。台站数量与密度的增加,使台网监测能力得到了大幅提高。     

RESEARCH ON EARTHQUAKE EMERGENCY MAPPING METHOD BASED ON TEMPLATE MATCH

After an earthquake, earthquake emergency response and rescue are important ways to mitigate earthquake-induced losses. Various earthquake emergency maps can provide effective references and guidance to those actions. Currently, related studies include the investigation on symbols of emergency maps, remote sensing emergency mapping and GIS-based mapping methods. However, the existing studies overlook the characteristics of rapidity, dynamicity and variety of presentation methods in making earthquake emergency maps. In this paper, a map template matching method is used to quickly make earthquake emergency maps considering their characteristics. We take investigations on the service objects(users)of the earthquake emergency maps to understand the needs of making earthquake emergency maps. The audience theory in mass media field and map information transmission theory are adopted to classify the users of the earthquake emergency maps into four categories: earthquake emergency commanders, technical staffs for decision-making, earthquake emergency rescuers, and the public. The components of different types of users are described and then their diverse demands in earthquake emergency maps are analyzed, such as the needs of on-field disaster information maps, earthquake information maps, physical geography and social economic maps. Following those needs, we introduce the representation methods of the earthquake emergency maps according to their formats(vector or raster)and contents, such as point symbolization method, kilometer grid method, line symbolization method and range method. Then, we study the rapid plotting method of earthquake emergency map based on map template matching method. The core steps of the method include: 1)before earthquake, the templates of different earthquake emergency maps are designed, prepared and connect the earthquake emergency features with their related spatial database. The map layout and map elements are stored in the templates. 2)After earthquake, the earthquake emergency features will be generated from seismic models(such as attenuation model of earthquake magnitude and seismic intensity)or the information obtained from field investigation. 3)Corresponding earthquake emergency map template is selected in accordance with the generated seismic features. And the features are used to update related features inside the selected template. 4)Minor adjustments are made such as to the map scale and some map annotations to finally generate the formal earthquake emergency map. Architecture of template system of the earthquake emergency maps is designed, including map user level, map template level, template layer level and map element level. Regrading to the architecture, the general map template of earthquake emergency is presented which includes four main regions: title region, main picture region, auxiliary region and annotation region. The main picture region is the essential, which lays geographic background maps and earthquake emergency features. Finally, an earthquake emergency mapping system is developed. Based on the system, a case study is presented, which demonstrates making a simulated seismic intensity influence map. From three aspects, the case presents the application of the template-matching method including: generating earthquake emergency features, substituting the features inside the template with the generated features, and revising map annotations. Therefore, the map template matching method is verified so that it can be used to quickly generate various earthquake emergency maps.     

2009年姚安mS6.0强震动应急观测

介绍了2009年姚安Ms6.0地震强震动应急流动观测台站的布设、记录获取及初步处理结果等情况,并对此次地震余震的高加速度峰值、低地震烈度等有关问题予以讨论,结果认为:场地条件对地面地震动峰值影响较大;高地震动峰值的相对持时短是此次4.7级余震震害轻的主要原因.     

应急流动观测组网技术在康定6.3级地震中的应用

以2014年11月22日四川康定发生6.3级地震后开展应急流动观测为例,描述了在应急流动观测组网中,如何应对震区高原环境,完成4个流动台选址架台、快速组网、运维保障;并通过对流动台址地动噪声功率谱密度分析计算,获得的台基达Ⅱ或Ⅲ级环境地动噪声水平,余震微小震检测能力与定位精度得到极大改善。流动台网运行期间,提高了震区监测台站覆盖面,记录到了大量余震微小震,加密台站对震区定位精度提升了量级,震源深度、震级更加准确。结果表明:一旦大震发生后,及时组织开展应急流动观测是必要的,而完成好一次大震后快速有效的应急流动监测,必须综合考虑震区地域环境、人员配备、预案选择、通信条件、设备可靠诸多因素与运维保障,采用固定与流动台联合组网方式,应急流动发挥效益最佳。     

基于震动图的地震应急专题图编制——以2014年2月12日新疆于田Ms7．3地震余震分布图为例

介绍了ShakeMap烈度图在地震应急专题图制作的背景和意义,对ShakeMap系统进行了介绍,并利用ArcGIS软件将ShakeMap烈度数据进行矢量化,同时展示了地震余震记录数据的获取方法,并以2014年新疆于田7．3级地震余震分布图为例,将其应用在应急专题图件的编制中加以演示。结果表明,应用ShakeMap在专题图制作中能提升图件产出的质量,为辅助决策和震情跟踪给予有力的信息支持。     

高速铁路列车噪声监测

通过对地震发生时铁路采取的应急处置措施和我国高速铁路地震监测系统现状的分析,提出建设铁路地震监测预警系统的必要性.为确定地震监测预警台站,研究在高速铁路沿线布置台站的技术方案,特在汉宜高速铁路进行列车通过噪声试验,采集列车通过测点引起的振动数据,探讨列车通过的最大振动加速度和测点与铁路正线距离之间的衰减关系.利用统计分析方法分析最大振动加速度和距离之间的衰减关系.利用频域分析方法设置低通滤波器,对列车引起的振动数据进行滤波,进一步减少列车对台站监测预警数据的影响,所提出的衰减关系及数据初步处理方法对高速铁路地震监测预警台站选取和建设具有指导意义.     

六安地震与监测台网

针对六安地区历史上地震活动特点,分析多年来地震监测发展情况,认为要提高六安市防震减灾能力,应充分利用六安地区的地震监测资源和现代网络环境,开展地方地震监测工作。根据六安市地震台现状,提出了运用VPN技术,进行监测数据资源共享,建设六安市虚拟地震监测台网与应急指挥技术系统等技术方式,来提高六安市地震监测现代化水平与应急响应能力,以满足未来六安市防震减灾事业快速发展的需要。