手机端地震预警研究进展与展望

传统地震预警方法通过在地震频发区域部署高密度地震监测台网,进而构建区域地震预警系统。但此方法所需投资较高,同时还需要政府和不同行业间的密切合作,使得大部分位于地震频发区域的国家和地区无力支撑地震预警系统的建设与运维。随着微机电系统技术的发展以及智能手机的普及,地震预警技术出现了新的研究方向,利用智能手机开展地震预警具有巨大的发展潜力。迄今为止,国内外已研发完成多款诸如MyShake、i-jishin之类的手机端APP地震预警软件。本文详细描述了利用手机端内嵌MEMS芯片开展地震预警的研究进展,较为系统地总结了在手机端进行地震预警时所涉及的处理流程以及相关算法。     

2020年7月12日唐山MS5.1地震预警处理能力分析

2020年7月12日,河北唐山发生M_S5.1地震,河北省地震预警系统成功地处理并产出了这次地震预警各种结果数据,本文借助此次地震对河北地震预警网内震中距200km范围内台站产出质量以及地震预警前5次处理结果进行详细分析。此次地震发生在河北地震预警网内,平均台间距为10km,首台触发后3s、震后6s发布首次处理结果,与编目结果相比,震级偏差为-1.3,震中位置偏差为2.6km,盲区半径为18km。随着参与定位台站数量增多,震级与位置偏差越来越小,但震级仍整体偏小。河北地震预警网台站产出质量整体较高,其中烈度台作为地震预警最重要的组成部分,是决定预警效果的关键因素。本次地震震中距200km范围内,烈度台平均信噪比为48,震中距50km范围内平均信噪比为112,符合预警系统对信噪比的要求。本次地震预警结果表明,河北地震预警网内台站布局基本合理,波形质量较高,地震预警系统处理软件在本次地震中预警产出效果较好,已经具备了一定的地震预警能力。     

2004年苏门答腊-安达曼地震图小波分析及其在海啸早期预警中的应用

试图利用小波变换在地震图开始部分检测长周期成分。分析了2004年12月6日苏门答腊—安达曼M_w9.2级地震和2005年3月28日尼亚斯M_w8.7级地震的位移地震图。小波分析能够在S波到达台站前清楚地区分两次地震的长周期W震相的振幅。结果显示,2004年地震W震相的振幅明显更大。这一方法可以用于快速识别具有引发海啸可能的巨大地震。     

基于云计算的地震预警网络系统的设计与实现

传统基于数据融合的地震预警网络系统在对地震进行预警时,需要分析大量的地震数据,存在地震预警偏差高和动态监测性能差的弊端,因此本论述设计了基于云计算的地震预警网络系统,采用SaaS技术设计系统总体架构,通过核心是STM32F103RET6单片机的地震监测传感器模块,采集地震波信息。系统采用多地区地震数据并发过滤接收技术,对海量数据进行及时有效的接收和处理。系统实现过程中设计了系统的软件架构,基于Web页面的地震震波仿真显示模型,用浏览器中的High Chart JS软件模拟显示地震波形,给出了系统软件进行地震事件触发检测管理线程流程以及系统台站误触发判断实现流程。实验结果说明,所设计系统能够准确的对地震发生作出预警,动态监测性能强。     

地震预警连续定位方法研究

本文首先总结了地震预警系统中采用的一些实时定位方法,随后结合我国地震监测台网实际运行情况,提出了一套从单个台站触发开始逐渐过渡到利用前四台触发信息的完整地震预警连续定位方法.利用福建省地震监测台网记录的68个M3.0级以上地震观测记录,对本文方法的验证结果表明,对于网内地震,采用本文方法的单台定位结果误差均小于为50 km,双台定位结果误差均小于35 km,三台定位结果误差约为15 km,四台定位结果误差约为6 km;网外地震的三台、四台定位结果误差均小于30 km.推导了采用本文三、四台预警定位方法的误差公式.利用福建地区现有及"十一五"完成后的地震观测台网分别计算得到了定位误差分布图.根据误差分析结果即可对定位结果的可靠性预先做出判断,有利于提高地震预警系统运行的可靠性.     

重大工程地震预警初步研究

现代电子技术的应用使强震仪的功能大大加强，数字强震仪和电子通讯技术的应用使得地震预警能够实现，本文介绍了地震预警的传统方法和基于现代信息技术的地震预警理论和方法，以日本的UrEDAS为例，详细介绍了基于P波单台定位，定震级的方法，对我国开展相关研究具有借鉴意义。     

甘肃预警台网监测能力以及预警时间评估研究

地震事件检测能力在地震观测台站和地震临时观测点的运行中起着重要的作用.在确定网络几何结构下的地震监测台网中,地震监测能力是由监测到的地震事件震级的大小决定的.本文使用了一种完全基于测量噪声统计的SN-CAST方法计算了甘肃预警台网的地震监测能力空间分布,得到甘肃预警台网建立好后将平均监测能力提高到ML 0.8级,监测能力最高处可达到ML 0.2级,目前由44个固定性台站组成的甘肃地震监测台网监测能力为平均监测能力ML 1.7级,监测能力最高处为ML 0.5级,预警台网的建立对整个甘肃台网的监测能力将有较大幅度的提高,根据地震波走时特征分析了甘肃预警台网的空间预警发布时间估测结果,得到地震频发的甘东南和南北地震带地区地震预警时间所用时间较短,在5 s左右,而人口比例偏少地震发生概率偏小的河西走廊和肃北地区预警时间较长,最高为30 s左右,最终计算结果表明预警规划方案基本满足了地震预警设立要求.     

SRME多次波衰减方法在海洋地震资料中的应用

多次波问题一直是海洋地震资料处理中的难题,基于波动方程的多次波压制方法SRME是近20年来发展起来的一种有效的多次波衰减方法.该方法的特点是基于波动理论,利用地震数据本身来预测多次波,而不需要地下介质的任何信息,即这种方法可以应对地下任何复杂的情况,因此应用范围较广.本文通过SRME方法在海洋地震资料LH油田的应用实例证明了该方法的有效性--SRME多次波衰减方法对海底有关的多次波的衰减非常有效,特别是对近道多次波模拟准确,未损伤有效波,一定程度上提高了地震数据的分辨率.     

四川地震预警网外玛多7.4级地震预警分析研究

2021年5月22日2时4分青海省玛多县发生M7.4地震。四川地震预警台网成功地处理并产出了本次地震预警结果。本文针对四川地震预警系统产出的8次地震预警处理结果及预警减灾效能进行了分析。此次地震震中距四川地震预警网55km,首台触发后12.19s发布首次预警处理结果,前5次预警处理结果用时距离首台触发时间均小于35s。与正式地震目录对比,第1次预警处理结果震中位置偏差为17.1km,震级偏差为-1.8,盲区半径为121km。随着参与计算台站数量增多,震中位置偏差和震级偏差不断减小,盲区半径不断增大。由于地震破裂时间长和台站限幅等原因,8次预警震级均偏小。本次地震预警的有效获益区为震中距121～324km的环形区域,此区域内减灾效能显著。本次地震预警结果表明,四川地震预警系统在本次地震中预警产出效果较好,对于网外大地震预警有重要参考意义。     

地震预警实质的探讨

随着国家地震烈度速报与预警工程的开展,“地震预警”越来越进入公众的视线,国内外关于“什么是地震预警”的问题越来越多,对地震预警技术的解释也多种多样。本文论述了我国地震预警的进展,地震预警的实质和局限性。地震预警实质是地震观测进入密集观测新阶段,地震速报从分钟级发展到秒级超快地震速报,也就是地震警报。由于在地震预警实际应用中受预警盲区和地震强度估算不准确的局限,地震科学家对地震预警技术应用效能的认识也在不断加深和变化,逐步认识了发挥地震预警的警报作用的重要性。同时,地震预警是复杂的社会工程,引导公众认识地震预警的局限性,才能有效发挥减灾效能。      

关于地震预警的几个问题

地震预警是建立在高密度地震台网基础上的新技术,本文就地震预警的一些基本概念、关键技术、预警效果、预警部署及其在防震减灾方面的作用等进行了讨论,指出了地震预警存在的问题,以及需要研究的方向,并首次提出了预警能力、预警无效区、预警受益区、预警反应时间的概念.地震预警能力受预警系统的制约,实际地震预警能力除与台网密度、预警模式、自动处理系统、数据传输模式、发布系统等因素有关外,还与地震破裂性质有关.同时强调地震预警部署是复杂的社会工程,需要全社会的共同参与.     

地震预警站网典型故障及波形异常分析处理

地震预警站点正常运行是地震烈度速报与预警系统快速高效产出的基础,山西地震烈度速报与预警站网已建成并投入试运行近一年,地震监测中心站在站网运维工作中积累了很多相关经验。通过梳理运城地震监测中心站在预警站网试运行以来遇到的部分典型故障及波形异常现象,总结分析处理应对的方法,为提高预警站网的运行率提供参考经验。     

地震预警的十个问题

地震预警是国内外应用地震学的热点,也是近期公众关心的热门话题.本文就地震预警的一些基本问题、概念、关键技术及其在防震减灾方面的作用等问题做了简要概述,指出了地震预警存在的问题,以及需要研究的方向.首次提出了地震预警系统的确认和解除及地震预警社会容忍度的概念.同时强调地震预警是复杂的社会工程,需要全社会的共同参与.     

一种地震预警监测传感器模块的设计及实现

目前世界上地震预警系统基本都是通过地震台网来确定地震的震级并对地震进行定位,其预警准确性的提高主要依靠台网密度的增加。基于地震预警原理以及传感器技术,本文首次探讨了仅用单台地震监测传感器快速测定地震基本参数的可能性。设计了一种用于地震预警的地震监测传感器模块,阐述了确定地震参数的算法。该传感器模块能自动捡拾P波的到时,然后利用P波的初动信息确定地震的方位角,最后利用P波到达后前3s加速度数据确定地震的震级、震源距,并发出警告,达到地震监测及预警的目的。     

云南地震预警信息发布效能分析——以漾濞6.4级、双柏5.1级和盈江5.0级地震为例

地震预警信息发布是预警“一张网”的重要组成部分,解决了预警系统“最后一公里”的问题。在2021年5月21日漾濞6.4级地震、6月10日双柏5.1级地震和6月12日盈江5.0级地震中,云南地震预警信息发布系统对产出的预警信息进行了有效发布,地震预警终端有效响应。本文借助这三次地震对云南地震预警发布系统运行质量、预警终端响应结果以及预警响应效果进行详细分析。结果表明：云南地震预警信息发布系统满足时效性要求并具有良好的稳定性,预警终端接收到的预测烈度与实际结果基本一致,已经具备一定的地震预警信息发布能力。     

地震预警PGV-Pd关系参数的距离分段特征

地震预警系统需要在破坏性的地震波到来前快速估算地震参数和地震动参数,以对可能出现的地震灾害进行预测,对重要工程、人员密集区域发布警报信息.以Pd估测PGV的方法是地震预警研究涉及的一种重要问题,该方法利用初至P波触发后前几秒的峰值位移(Pd)对最终地震动峰值速度(PGV)进行估算,以满足预警的需要.本文对2016年在日本发生的熊本地震及其前震、余震的震中距100km以内、矩震级大于4级、井下基岩PGA5cm·s~(-2)和地表PGA20cm·s~(-2)的Kik-net强地震动记录进行处理分析,用于研究以Pd估测PGV的方法.将获得的强地震动数据按震中距从0~100km平均划分为5个区段,在记录时间3~10s范围内将Pd的计算取8个时间窗,分别对每个震中距区段、每一个Pd的时间窗下的PGV-Pd数据进行线性拟合,最终提出了一套应对不同震中距对位移幅值连续追踪测定PGV的算法.对每一个震中距区段的研究表明,震中距会对PGV-Pd关系产生影响.对5次地震进行验证分析,认为基于基岩记录估测基岩PGV的准确度高于基于地表记录估测地表PGV的准确度;对震中距进行分段的PGV估测方法准确度高于不考虑震中距因子的估测方法.最后拓展了将井下基岩Pd估测井下基岩PGV这种原地地震预警方法,使其能够为异地P波预警方法服务.     

一种基于贝叶斯理论的P波双参数地震预警方法

为了及时、准确、可靠地发出地震预警信息,本文提出了一种基于贝叶斯理论的地震P波双参数预警方法。选取中国地震台网中心记录的四川地区的355条地震数据,统计P波触发后前3 s的P波平均周期τ_c和位移幅值P_d,结合贝叶斯理论建立震级和峰值加速度的预测模型,并以震级M4.5和峰值加速度为120 cm/s2为预警阈值,建立了地震危害性判别模型。与传统拟合方法进行对比仿真分析,并以汶川M_S8.0地震为震例,进行地震危害性判别实验与分析。实验结果表明:本文提出的基于贝叶斯理论的地震 P 波双参数预警方法比传统拟合方法地震漏报率低 15.15%,可以快速、准确地估计震级与峰值加速度,并有效地评估地震的危害性,能够为地震监测预警提供数据支持和决策依据。      

公众在特定场景下的地震预警应对策略研讨会纪要

2011年3月11日,日本发生9．0级地震时,其地震预警系统的明显效果引起了国人强烈关注,由此,国内加快了对地震预警的研究。成都高新减灾研究所、四川省地震学会、中国地震学会地震社会学专业委员会和成都市防震减灾学会于2011年7月22—24日在成都组织召开了“公众在特定场景下的地震预警应对策略研讨会”。来自中国地震局地球物理研究所、清华大学、四川省地震局、云南省地震局、天津市地震局和成都市防震减灾局、四川省行政学院、四川省科技厅等单位的专家与会进行了专题研讨。     

PC-MEMS地震数据采集与预警信息传输系统研究

我国地震预警新的技术系统研发正处于起步阶段,根据PC-MEMS(使用MMES加速度计进行数据采集并在PC端配置具有数据解析、处理、传输等功能软件的系统设备)地震预警系统技术需求,结合C/S软件架构,以边缘计算为技术思路,将数据计算移到了客户端,只须将计算结果信息传给预警中心,减少了数据传输的信息量和预警中心的工作,大大提高了预警系统在大地震时的时效性和可靠性。使用C#编写完成了PC-MEMS地震数据采集预警信息传输软件,实现了PC-MEMS数据自动采集、数据处理、参数远程配置、自动触发及地震事件自动保存等核心功能以及频谱分析、地震回放、远程下载数据等附属功能,使得软件的应用得以扩展,最后展示了通过人工触发和接收到预警信息时软件的运行示例,检验了软件运行的准确性。统计了边缘计算方式与预警中心计算方式所使用的时间,表明了使用边缘计算方式在地震预警软件中的优越性。     

用于地震预警的P波震相到时自动拾取

P波震相的自动拾取可用于地震预警中地震事件判别和地震定位,是实现基于地震台网地震预警的首要条件.针对地震预警中P波震相拾取的特点,本文发展了一套基于长短时平均(STA/LTA)和池赤准则(AIC)算法的多步骤P波自动拾取技术,应用Delaunay三角剖分提出了一种非几何相关的干扰信号剔除方法,并应用福建省数字地震台网记录对方法进行了验证,目前方法已经用到了福建省地震预警试验系统中.