用于地震预警的三维实时定位方法

为了尽快定位地震,在“着未着”定位算法基础上,尝试引入三维地壳模型,构建具有三维空间格点分布的走时表.根据已触发台站的到时和未触发台站的位置信息设计概率分布函数,通过八叉树搜索方法,快速给出震源在三维空间的可能位置.使用波前追踪算法,计算中国几个地区三维地壳模型的走时网格,利用中国地震台网资料,对区域内发生的地震进行定位分析.结果显示,在一定的台网密度条件下,三维实时定位方法能在震后数秒给出震源位置,可满足地震预警要求.     

运用改进的地震定位交切法重定位2001—2010年云南地震

传统地震定位方法利用震源轨迹确定震源位置,但基于均匀或横向均匀介质模型必然导致定位误差。为此对传统方法进行改进,发展适用于三维复杂地壳速度模型的地震定位交切法。利用最小走时树射线追踪技术,以离散方式准确计算三维复杂地壳速度模型中的震源轨迹,将震源定位于震源轨迹交汇的密集点。将该方法应用于云南地区地震重定位,得到较高定位精度。     

干涉走时微地震震源定位方法

本文基于地震波场干涉原理,建立了干涉走时微地震震源定位方法.该方法将两个接收点相对于一个微地震事件的走时差(称为干涉走时)的扰动作为残差函数,通过迭代求解最小残差函数,最终获得震源的空间位置.干涉走时震源定位方法利用两个接收点的到时差消除发震时刻未知和速度模型误差的影响,简化了震源定位算法.数值计算表明,本文提出的干涉走时定位方法在速度模型有误差的情况下仍然可以获得准确的微地震震源定位.     

遗传算法在确定震源位置中的应用

地震定位需要震源的空间坐标和发震时刻，可以通过使观测走时和计算走时的拟合差达到最小来实现。遗传算法是解决此最优化问题的有效方法。本文对遗传算法确定震源位置的基本思路思路进行了说明和分析，讨论了拟合差随迭代次数的分布特征，最后，给出了最优化过程搜索震源位置在四维空间的分布。     

三维复杂速度模型的交切法地震定位

地震定位是地震监测与减灾研究重要基础.基于均匀或横向均匀介质模型,利用震源轨迹确定震源位置的交切法具有稳健和效率高的优点,但定位精度较低,特别是震源深度.为提高震源定位精度,我们提出适用于三维复杂速度模型的地震定位交切法.将地壳速度模型由均匀或横向均匀介质模型扩展为三维复杂速度模型;均匀或横向均匀介质模型对应的原假设为球面或双曲面的震源轨迹通过最小走时树射线追踪技术予以确定.确定震源位置的震源轨迹以到时差作为约束条件;将震源定位于震源轨迹交汇最密集的点处,即总的到时差残差(RDT)最小的点处.定位结果的不确定性可通过RDT值较小节点的空间分布予以定性表示.考察了准确速度模型、扰动速度模型、扰动观测到时及地震在台网外等4种情况下改进方法的地震定位效果,结果表明改进的交切法可用于三维复杂速度模型的地震定位;综合利用P波与S波的到时差信息,可明显改善震源位置约束;使用多条震源轨迹进行定位,有助于减少由随机因素导致的定位误差.     

近场爆炸地震优化定位方法研究

地震定位是地震学中的反演问题之一 .准确的震源位置是研究地震动态图象、构造与地震活动关系的基础 ,是地震的重要参数 ,也是研究强震余震空间分布的基础资料 .地震定位的精度主要依赖于地壳速度模型的可靠性、台网布局合理程度、走时的准确性和定位方法 (赵仲和 ,1 983;朱元清 ,赵仲和 ,1 997;李学政等 ,1 999) .速度模型的可靠性程度如何直接影响定位结果的优劣 ;合理的台网布局可提高定位精度 ,否则会造成病态方程 ,引起较大的定位误差 ;走时不准 ,如震相误判、时间服务器不准 ,引起实测走时误差 ,致使定位结果和实际震源位置不吻合 ;不…     

利用DE算法反演地壳速度模型和地震定位

利用差异演化（Differential Evolution）非线性全局优化算法,设计了一种反演地壳速度模型和进行地震定位的方法,并给出了反演结果的具体分析.利用有限差分算法计算速度模型的走时场,可以节省大量的计算量,加快计算过程.反演得到的地壳速度模型和地震的震源参数可以直接用于地震层析成像研究,还可以利用地震层析成像得到的三维速度结构对地震重新定位,从而得到较为精确的震源参数.地壳速度模型的反演方法也可以用于三维速度结构的反演.     

基于快速推进与波前构建的联合3D走时计算（英文）

3D地震波走时计算是偏移、反偏移、层析等诸多地震勘探技术中的重要中间步骤。快速推进法计算3D地震波走时具有高效率、稳定性及适应能力强的特点,但快速推进法在震源附近区域的计算精度不高,降低了整个走时算法的计算精度。本文提出了一种联合3D走时计算方法来解决这一问题。该方法在震源附近小范围内使用计算精度较高的波前构建法计算走时,在剩余区域使用快速推进法计算走时,由于模型中绝大多数网格节点走时是通过快速推进法计算的,故新方法保留了快速推进法高效的特点,同时由于震源附近网格节点走时精度的提高,整个新算法的计算精度相对于快速推进法而言有了较大的改善。文中通过数值分析对上述结论进行了验证并使用三维岩丘模型验证了新方法的稳定性和适应能力。     

基于三维模型中的射线追踪方法测定鲁甸M_s6.5地震震源深度

2014年8月3日云南鲁甸发生M_S6.5地震,造成重大人员伤亡和财产损失。此次地震发震构造复杂,引起了地震学界的广泛关注。本文基于三维建模方法,建立鲁甸地区三维层状非均匀速度模型,采用逐段迭代射线追踪方法对鲁甸M_S6.5地震进行三维射线追踪走时计算;利用震中距150km范围内的近震Pg波震相走时数据,通过射线追踪走时拟合获得鲁甸地震的震源深度约为12km,与前人研究成果基本一致,表明了本文采用的三维建模和射线追踪方法的有效性。     

单纯形定位方法在新疆数字地震台网的测定精度分析

地震定位是地震学中最基本的问题之一,现阶段大部分采用基于走时的方法。单纯形定位方法作为一种直接搜索类的方法,在新疆测震台网日常地震目录产出中发挥了重要作用。本文采用数值模拟的方法,利用新疆测震台网现有布局,结合“3400”走时表,分析单纯形定位方法在新疆测震台网的测定精度。研究表明,对于新疆测震台网网内浅源地震,单纯形定位方法能够得出较为精确的震中位置,而得出的网外地震震中位置存在一定偏差;初至折射波对震源深度有一定的控制能力,速度模型的准确性对震源深度和发震时刻的测定影响较大。     

浙江珊溪水库地震精细定位及构造研究

珊溪水库地震是近年来发生在少震、弱震的浙江省南部地区的显著地震事件,地震活动表现出分组的间隙性特征,台网定位的地震震中没有显示出分布的优势方向,发震构造不清楚。本研究基于虚波走时方程,将非线性方程线性化,求解获得震源位置及虚波速度初值,之后计算初值走时残差,将走时残差的标准偏差扩大2倍,并据此计算其经度、纬度、深度及虚波速度的最大误差,构造遗传种群,利用遗传算法进行二次定位,获得地震定位的最终结果。利用该方法,对浙江珊溪水库震群进行重新定位,结果表明:本次震群基本上集中发生在一个近垂直、北西向的断层面内,断层面法向与正北向夹角为46°,与正东向夹角为44°,与垂直向夹角为87°。计算小震综合面解获得的结果与定位结果基本一致。震源深度平均4.7km,最大深度9.5km,最浅1.7km,地震震中沿北西向呈狭窄条带状分布,沿北西向地震震源深度趋势性增大,在条带西北端有大约3.5km的地震不连续空段。利用Borun模型计算的小震震源参数结果表明,该震群地震震源参数没有表现出明显有别于构造地震的特征,地震应力降多在0.33MPa左右,平均应力降为0.88MPa,根据应力降空间分布的情况判断,该地震条带西北端地震活动不连续段处于应力降的低值区。     

基于组稀疏约束的微地震震源参数谱投影梯度反演

震源参数反演是微地震监测中的关键技术,常规走时或逆时定位方法可以快速获取震源的空间位置,但是会忽略震源的时间信息.全波形反演(FWI)是一种有效的工具,利用完整的波形信息,通过选用合适的优化算法对微地震事件震源参数进行迭代反演,虽然存在计算量大的问题,但是反演出的结果信息丰富并且精度较高.本文依据微地震震源的特点,提出...     

2011年云南盈江Ms5.8地震及其余震序列重定位

使用川滇地区三维走时表和三维速度模型,利用单纯形法对2011年3月10日云南盈江Ms5.8地震进行了重新定位.震中位置为97.901°E,24.677°N;震源深度13.1 km.使用双差定位方法对其余震序列进行了重定位.余震呈现明显的时空分布特征:余震主要分布在大盈江断裂的两侧及中段和北东段的转折处,余震带长度约12...     

三维复杂介质中转换波走时快速计算

复杂介质中转换波走时计算是多波勘探地震学中重要内容之一.本项研究利用惠更斯原理和费玛原理,获得了三维复杂介质中转换波快速计算的改进型最小走时树方法.其中,在保证精度的条件下,为了提高三维转换波走时计算效率,首先对初至波最小走时树基本算法进行了改进.本方法通过将转换波分为上、下行波分别进行射线追踪以实现三维转换波走时的快速计算.模型计算表明,方法的计算速度快,而且稳定性强,对多波地震勘探具有较大的应用价值.     

一种改进的基于网格搜索的微地震震源定位方法

震源定位是微地震监测技术要解决的主要问题.目前,井下微地震监测多采用走时拟合法计算震源位置.常规方法受到环境噪声、初至拾取误差、速度模型误差等因素的影响,定位结果存在一定误差.为了提高定位精度,本文提出了一种改进的基于网格搜索的微地震震源定位方法.本文方法根据P波的偏振特征参数计算概率密度函数求取震源方位角,并采用改进的目标函数和搜索算法计算震源的径向距离和深度.模型数据和实际资料的处理结果表明,本文方法具有较强的抗噪性,计算得到的震源方位角更加接近真实值;与常规目标函数相比,本文方法采用的目标函数具有更好的收敛性,其定位结果受初至拾取误差和速度模型误差的影响更小;本文提出的搜索算法能够消除由于错误拾取造成的观测到时中的异常值对定位结果的影响.     

利用三维高斯射线束成像进行地震定位

常规的地震定位方法通常需要拾取地震记录的初至,当初至不明显或被较高水平的噪声淹没时精度较低.本文采用基于三维高斯射线束的偏移成像方法对震源进行定位,较好地解决了该问题.通过三维高斯射线束对台站记录进行偏移归位,并将各台站成像结果的交点作为地震能量释放的中心位置;当各台站成像结果不能交于一点时,采用三维空间高斯滤波方法可实现震源位置的自动获取.提出的变网格计算方案极大地减少了计算量,显著地提高了成像精度和计算效率.利用首都圈地震台网数据,对涿鹿、滦县以及房山三个地震事件进行试算,结果表明:基于变网格三维高斯束偏移成像的地震定位方法自动化程度很高,而且具有较好的抗噪能力,特别适合处理低信噪比资料的地震定位问题.     

基于DFP算法的小尺度微震定位方法研究

针对小尺度微震活动监测的需要,本文基于DFP优化算法以传感器监测到时和计算到时的残差平方和最小为目标函数来进行微震震源位置定位,并对该方法进行了计算机数值仿真。仿真结果表明,DFP算法可用来进行地震定位,其定位结果受计算初值影响较小,而受走时误差和波速误差影响较大。通过野外微震观测实验研究,证明DFP法定位精度较高,适用于小尺度微震活动定位分析。     

三维复杂速度模型中地震事件震源轨迹的计算

地球内部三维速度图像的广泛建立为进行高精度的地震定位提供了良好条件.使用震源轨迹确定震源位置不仅稳健而且直观,但三维复杂速度模型中的震源轨迹难以给出解析解.为此,本文提出了一种较准确地计算三维复杂速度模型中震源轨迹的数值方法.根据震源轨迹在残差场中的特点：（1）震源轨迹位于残差正负极性彼此不同的邻点之间;（2）绝对梯度在震源轨迹的法线方向最大;（3）在法线方向上越靠近震源轨迹残差绝对值越小,对于每个模型节点分别和残差正负极性与其不同的邻点组成的点对,将其中绝对梯度最大的点对作为震源轨迹法线点对,选取法线点对中残差绝对值较小的点（即震源轨迹所在模型单元的节点）作为震源轨迹代表点;在绝对残差场中数值较小的连通区域（可能有多个）内,利用最小走时树算法依次计算出每个连通区域中地震波从绝对残差最小点至同一连通区域内震源轨迹代表点的射线路径作为震源轨迹.算例表明：本文方法适用于三维复杂速度模型,对震源轨迹的稳定性及构成段数没有限制,计算的震源轨迹精细且较完整、可用于高精度的地震定位.     

地震干涉技术的三维震源定位方法

快速、精确地进行震源定位是地震学的基础性研究课题之一.为了满足目前相关地震工作的需要,找到一种与实际情况相适应的有效震源定位方法具有切实意义.本文研究了干涉成像方法,根据地下介质构造以及对应传播速度,利用干涉的方法对震源位置进行成像.这种算法对地震记录的要求较低,不需要精确的初至时间,适应于多震源延时激发且信噪比较低的微震定位.基于二维干涉定位我们得到了三维干涉定位方法,确定了对应的成像理论.首先在二维水平层状介质模型中测试,定位结果趋近模拟位置.之后建立了三维均匀介质模型,进行三维弹性波场的数值模拟,对接收到的数据进行互相关运算,利用结果进行干涉成像,可以得到较为精确的水平位置,再结合二维模型中的方法确定深度,定位结果与模拟震源相符.最后根据三维模型下的微震数据同时定位出多个微震震源,证实了算法在微震定位中切实有效.     

云南省区域数字地震遥测台网远震参数测定

利用云南省区域数字地震遥测台网记录到的资料对远震的定位方法进行了研究。采用“分离变量法”,将震源参数分为发震时间、震中位置和震源深度三类变量,相对独立进行计算,这就减少了Geiger法中,各类变量因不同权重而产生的互相干扰以及因初始解不好引起的迭代不收敛的问题,改善了定位精度。由于大地震的地震波初动清楚,可精确测定初动到时,仅用经过台站高程走时改正和台站综合走时改正后的初动到时即可精确测定零深度时的震中位置。再根据测定的零深度震中位置,查出台网最小到时子台的S波到时S0它与该台的实际S波到时Sh的差可有效判定地震是否深源地震和计算震源深度。为了保持地震震级定义的一致性,采用数字地震仪系统的传递函数(包括幅频特性和相频特性)对实测数字地震记录进行仿真,得到真正的地动速度,再由计算机自动检测定地动速度最大面波振幅并计算震级Ms。