应用于地震预警系统的实时高频GPS接收与处理软件设计

针对高频GPS实时处理技术在地震预警系统中的应用要求,对GPS数据实时数据接收、处理等关键技术进行研究,研发了应用于地震预警系统的实时高频GPS接收与处理软件.软件具有实时GPS数据与地震数据同步接收、实时GPS数据定位、数据存储、网络数据服务等功能.本文详细介绍了软件架构和RTCM3.1格式实时GPS数据流的解码方法、实时GPS定位软件TrackRT软件在本软件中的应用.     

青藏铁路沿线将建地震预警系统

“十一五”期间，西藏将在青藏铁路（西藏段）沿线建设2个综合地震监测台网和GPS观测站，建立青藏铁路地震预警系统，为青藏铁路的运行安全服务。     

高频GPS和强震仪数据在汶川地震参数快速确定中的初步应用

高频GPS可以实时获取地表位移数据,在地震学中有十分重要的现实应用,比如快速获取震中、震级、地震烈度甚至震源破裂过程.本文以汶川地震为例,首先利用近场7个GPS台站数据反演震中位置,由于高频GPS和测震学确认的震相不一致,两种震中结果相距约15.7 km.然后对高频GPS和强震动数据进行了比较分析,我们的统计结果表明,尽管由于工作原理不同,高频GPS数据中的地震动峰值与强震记录相比存在明显差异,但是高频GPS记录的PGA、PGV和PGD同样可以作为计算地震烈度的指标.进而,使用SMBLOC程序对强震记录进行事后的基线偏移校正,得到与实时高频GPS精度相当的地表位移序列.最后,采用移动平均窗口对这些位移数据作平滑,基于最速下降法和OKADA模型,对汶川地震断层破裂的过程进行了回溯性准实时反演.结果表明,汶川地震主断层由西南向东北方向破裂,以14∶28∶04为基准,在震后20 s提供初始震级M_W7.0,震后70 s震级稳定在M_W7.8,但断层仍在破裂,在震后159 s根据位移波形判断事件基本结束.研究表明,实时地表位移数据可以快速准确获取强震震级和破裂方向,从而使得高频GPS将对现有地震预警系统提供很好的补充.     

全国首个智能海洋气象预警系统投用

<正>全国首个智能海洋气象预警系统近日在山东威海市荣成石岛正式投入使用。该系统由智能气象传输系统、智能气象接收机组成,覆盖范围约3000公里。智能海洋气象预警系统应用了最新、最优化的软件算法,实现了射频信道全数字化。具有自动升级功能的智能气象接收机设有GPS定位系统和海区图,采用图形化的气象信息标注方式,实时接收岸台语音和数据信息,     

我国新规范中输油气管道的抗震设计

目前管道的抗震设计已从过去的弹性设计向塑性设计发展、从原来的应力设计向应变设计发展,相继提出了极限状态设计、性能设计和后果设计.日本将埋地供水管道按照两级地震动水平设计,一级地震动水平(GML1 规定的地震复发周期为100～200年,二级地震动水平(GML2 则规定为一直接发生在该城市的6.8级地震,相当于阪神地震那种情况.     

地震预警系统研究及应用进展

地震预警系统是一种能够有效减轻地震灾害的新手段.世界上多个国家和地区,如日本、墨西哥、美国、意大利、台湾地区等都已经研发了多个针对特定设施、单个城市甚至更大区域的地震预警系统,有的地震预警系统已经正式面向全体公众发布地震预警信息,有的还正在线测试运行.作者主要介绍了地震预警系统的一些基本概念,地震预警系统需要解决的两个关键问题,以及地震预警系统在全球范围内的研究、建设进展及相关应用情况等.通过这些总结归纳为我国地震预警系统的建设提供一定参考.     

地震预警系统的效能评估和社会效益分析

本文从地震预警系统可减少的人员伤亡和可挽回的经济损失两个角度出发, 研究了地震预警系统的效能和社会效益. 通过对兰州市及周边地区潜在震源各个震级档的年平均发生概率进行计算, 并结合以兰州市为中心布设的80个强震预警台站信息, 计算了有效的预警时间及地震烈度. 基于生命易损性模型方法, 计算了地震预警系统可减少的人员伤亡系数; 采用基于宏观GDP的损失评估方法, 计算了地震预警系统可减少的经济损失, 分析了地震预警系统的社会效益. 计算结果表明: 减小地震预警盲区范围对提高地震预警系统的效能非常关键; 地震预警系统的建设和台网布局应重点考虑布设区域的人口密度、 经济情况及地震发生概率.      

谈城市地震预警系统的建立

地震预警系统近年来在国际上日益引起人们的重视,它不仅可以减少地震造成的人员伤亡,而且还可为震后的紧急救援提供依据.叙述了地震预警的基本思想以及国内外地震预警系统的发展现状.简述了对城市构建地震预警系统的设想.认为,随着城市化进程的加快,人口更加密集,城市建设规模更加扩大,建立地震预警系统是客观形势的要求.     

魏格纳

魏格纳是德国人,1880年11月1日出生在柏林.魏格纳年青时在大学里攻读天文学和气象学,1905年获博士学位.1906年他应邀参加丹麦探险队,前往北极圈内的格陵兰探险,其间还参加乘气球远航的飞行,并创造了连续飞行52小时的当时世界纪录.回国后,任德国马尔堡大学天文学和气象学讲师.1924年应聘任奥地利格拉茨大学大气与地球物理学教授.     

日本地震预警系统日趋完善

日本是全球第一个建立地震预警系统的国家,在3·11日本9.0特大地震时发挥了作用.本文介绍了日本预警系统在3·11地震时,东京地区公众在地震S波最大震动之前收到地震报警信息,得以避险.介绍了日本地震预警系统技术和在全国实施的概况,指出地震预警工程是一个复杂社会工程.日本从预警技术到能够为公众服务,采用的方式和体制,是值...     

高频GNSS实时地震学与地震预警研究现状

为实现从注重灾后救助向注重灾前预防转变,如何提高地震灾害监测预警和风险防范能力成为我们关注的重点.本文给出了国际上GNSS位移记录、强震动加速度记录、测震速度记录在地震预警中的应用现状,并总结了各自的特点,归纳出围绕高频GNSS地震学在震级与破裂过程实时反演中的几个需要进一步研究的关键问题：（1）引入北斗系统,基于高频GNSS（GPS/BDS）双系统的实时位移解算方法来提高实时单站位移解算精度,使实时解算精度达到厘米级;（2）开展强震仪加速度记录基线偏移校正研究,弥补地震近场GNSS站密度不足问题;（3）强震仪加速度记录与GNSS位移记录特点不同,开展强震仪加速度数据与GNSS位移数据实时融合处理研究,快速获得包含丰富地震形变和速率的波形数据;（4）测震学方法可快速估算震级,但是在强震发生时会出现震级饱和现象,造成震级估算偏低.需要开展基于GNSS位移时间序列的多种方法相结合的实时震级估算方法研究,通过与地震学方法比较和结合,来得到精度高、计算快的震级估值算法;（5）基于高频GNSS、断层初始模型快速选取、断层尺度、参数自适应调整是快速判断断层破裂方向的基础,在断层破裂过程自适应准实时反演算法方面需要进一步加强.通过国内外研究现状调研、分析,表明基于高频GNSS地震学的震级快速确定、震源破裂过程准实时反演算法的发展将对我国地震预警系统从"二网融合"到"三网融合"提供坚实的技术支撑.     

GPS在我国地震研究中的应用现状与展望

GPS应用已成为现代地震研究领域中的一个重要组成部分,已经深入到我国地震研究领域中的各个学科.本文介绍了GPS在形变、测震、电磁、地震预警和地震观测仪器授时中的应用现状,并对GPS在地震研究中应用的发展趋势进行了展望.     

重庆市地震预警网络IP地址规划设计解析

重庆预警项目包含有数百个预警监测站,其所获取的观测资料将会越来越丰富,计算测定震中和震级会更加准确,预警成效会显著提升。数百个台站在预警系统中传输数据将巨大地消耗核心路由器的数据传输能力,为提高网络设备路由协议算法效率和网络数据传输性能,规划科学合理的IP地址是一个十分重要的技术环节。本文较详细地阐述了重庆地震预警项目IP地址规划设计的一些基本原则和思路方法,在实践中颇有收效,可为其他网络项目规划设计提供一定的参考。      

日本地震预警系统发展历程

地震预警（EEW）或实时地震预警系统是指,几秒内检测到临近区域可能发生的强烈地震后,对本地提供预警信息的系统。地震预警的目标是,通过相应决策让人们能够在多种环境中保护自己,并减轻与地震相关的次生灾害。本文详细介绍了地震预警系统在日本的发展历程,指出预警信息已不再局限于向高级用户和公众用户进行发布,私人定制用户已成为预警信息发布的重要需求。未来地震预警技术的发展,特别是实时断层源成像识别技术,对改善预警系统并快速识别震源参数具有重要意义。     

震源有限性及其对地震早期预警系统的意义

本文通过多个震例的假定情形,讨论了地震破裂的有限性对地震早期预警系统布局设计的重要意义。分析结果认为,地震早期预警系统对地震减灾所能发挥的作用要远大于传统地震学视角下的预期。该观点深化了目前所认为的预警台站应该适当考虑非均匀布设的认识,强调在发生较大地震时,近断层区域密集布设的预警台站可能会使地震早期预警系统更加有效。      

适用于低延时实时数据传输的地震数据压缩方法

随着数字地震台站数量的增加、数据传输手段的多样化以及地震预警系统的发展,对地震数据实现有效的实时压缩对数据传输显得十分重要.本文提出一种支持低时间延迟(数据传输间隔小于1 s)数据传输要求的实时数据压缩算法.通过理论估算和实际地震数据检验,该方法高效、易实现,适用于地震预警等领域.     

Rapid and reliable seismic source characterization in earthquake early warning systems: current methodologies,results, and new perspectives

In the present paper, we provided a review of the main principles and methodologies on which the current earthquake early warning systems are grounded and will also provide a perspective view for next future developments and improvements. First, we introduce the standard methodologies for the source characterization in earthquake early warning, with a special focus on the real-time earthquake magnitude determination. We discuss the suitability of existent methodologies and empirical regression laws for very large events. We then present the different approaches for the rapid prediction of the ground shaking and of the potential damaged zone, both based on traditional seismic data and on the use of continuous GPS data. Finally, the last part of the paper provides the perspective view toward a next generation of early warning systems, linking new research achievements about the earthquake rupture nucleation and the development of new methods/technologies aimed at a fast and high-resolution, real-time modeling of the ongoing source process and accurate prediction of the quake shaking at the regional and local scale.     

Epicenter and magnitude of large earthquake determined from high-rate GPS observations: A case study of the 2008 M8.0 Wenchuan earthquake

For earthquake and tsunami early warning and emergency response,the earthquake epicenter and magnitude should be determined rapidly and correctly.Using high-rate GPS observations,we can readily obtain precise and high resolution displacement time series and the seismic waveforms during the earthquake.In this paper,a new algorithm is proposed for estimating the earthquake epicenter and magnitude with the seismic waveforms derived from high-rate GPS data during the earthquake.A case study of the 2008 Wenchuan earthquake is conducted from 1 Hz GPS data and the epicenter and magnitude are determined.Compared with the results issued by the China Seismological Bureau,the estimation error of the epicenter and the magnitude is about 12 km and 0.1 magnitude unit,respectively.It has shown that high-rate GPS could be a new tool feasible for estimating the earthquake epicenter and magnitude,independent of or combined with seismometers.     

Rapid earthquake focal mechanism inversion using high-rate GPS velometers in sparse network

In this study, we demonstrate an approach for inverting earthquake source parameters based on high-rate global positioning system(GPS) velocity seismograms. The velocity records obtained from single-station GPS velocity solutions with broadcast ephemeris are used directly for earthquake source parameter inversion using the Cut and Paste method, without requiring conversion of the velocity records into displacement records. Taking the El Mayor-Cucapah earthquake as an example, GPS velocity records from 10 stations with reasonable azimuthal coverage provide earthquake source parameters very close to those from the Global centroid moment tensor(Global CMT) solution. In sparse network tests, robust source parameters with acceptable bias can be achieved with as few as three stations. When the number of stations is reduced to two, the bias in rake angle becomes appreciable, but the magnitude and strike estimations are still robust. The results of this study demonstrate that rapid and reliable estimation of earthquake source parameters can be obtained from GPS velocity data. These parameters could be used for early earthquake warning and shake map construction, because such GPS velocity records can be obtained in real time.     

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。