STA/LTA方法拾取天然地震波初至及其改进分析

长短时窗均值比（Short Term Average/Long Term Average,STA/LTA）方法因原理简单、实时性强,在地震波初至拾取中应用最为广泛．传统STA/LTA方法阈值选取依赖于人工经验,且其针对单一信号设定的阈值无法适用于不同类型的地震记录．针对此问题,本文通过建立阈值与背景噪声之间的联系,提出两种基于参考阈值拾取地震波初至新方法,即基于参考阈值的STA/LTA方法与基于参考阈值的STA/LTA改进法．首先,分析不同特征函数拾取地震波初至的灵敏度,引用关于信噪比（Signal-to-Noise Ratio,SNR）的特征函数抑制背景噪声干扰,降低阈值选取的难度;其次,给出不同背景噪声环境下阈值的计算公式,将阈值选取建立在严密的数学推导之上,提出基于参考阈值的STA/LTA方法;最后,针对天然地震背景噪声复杂,地震波初至拾取受短时强噪声干扰大的问题,通过改进时窗位置并加入取消时窗的方法提高算法的抗干扰能力,提出了基于参考阈值的STA/LTA改进法．实际地震数据处理结果表明,本文提出的两种方法能够克服固定阈值不能适用于所有地震记录的缺点,相较于传统STA/LTA方法...     

STA/LTA算法拾取微地震事件P波到时对比研究

本文将HZ-MS48微地震采集仪监测的实际数据,利用STA/LTA算法来识别微地震事件P波到时.比较了在不同STA(短时窗平均值)情况下对拾取精度和结果的影响.结果表明:此算法确定信噪比比较高的微地震事件是非常有效的,能精确拾取P波到时.利用5ms、10ms、20ms三种不同的短时窗处理数据,发现对P波拾取的敏感程度不同,短时窗的值越大,拾取P波的敏感性越低,拾取精度降低,触发的阈值应随着短时窗的增加而减小.     

基于STA/LTA算法的地脉动有效信号自动识别研究

地脉动测试已经广泛应用于工程领域,如测试计算场地特征周期,利用地脉动台阵反演土层剪切波速结构等.但是对地脉动数据规范化处理存在争议.以26个场地采集的108条地脉动测试数据为研究对象,自编反STA/LTA算法程序,从计算方法、特征函数和长短时窗时长的选取,探究STA/LTA算法对于地脉动测试数据处理的可行性.结果表明:...     

微震信号自动检测的STA/LTA算法及其改进分析

通过对合成微震数据和实测微震记录的处理实验,对自动检测有效微震信号的STA/LTA(短时窗平均/长时窗平均)算法及其改进的加权系数法、多窗口算法和修正的能量比算法进行了分析和对比,给出了时窗长度、触发阈值和特征函数对算法性能的影响特征及其选取规律.与原STA/LTA算法相比,加权系数法,降低了微震事件的漏判率;多窗口算法和修正的能量比法提高了对低信噪比微震记录检测的正确率及微震到时的拾取精度.     

STA/LTA—AIC算法对地震P波震相拾取稳定性影响

选取区域地震台网记录的地震波形数据,使用STA/LTA算法与STA/LTA—AIC算法,进行地震P波震相初至到时自动拾取,对地方震及震中距较大的震相进行P波震相拾取效果分析,发现:STA/LTA算法对于地方震P波震相识别精度较高,与STA/LTA—AIC算法拾取的P波震相初至到时相差不大;震中距变大后,STA/LTA算法对P波拾取位置相对于最佳位置向后延迟,STA/LTA—AIC算法有效矫正了STA/LTA算法拾取位置的延迟问题,与人工拾取位置差别可忽略不计。     

一种改进的STA/LTA震相自动识别方法

震相自动识别是地震速报和地震预警中的重要工作之一.针对震相自动识别中最常使用的方法STA/LTA算法,提出了一种能反映地震信号振幅和频率变化特征的新的特征函数CF(i)=Y(i)2-Y(i-1)Y(i 1)(其中CF(i)为i时刻的特征函数,Y(i)为i时刻的地震信号振幅).谐波信号和有限的实际地震记录的应用表明,本方法具有较高的识别精度.     

微地震事件初至拾取SLPEA算法

微地震事件初至拾取是微地震数据处理的关键步骤之一.实际微地震监测资料中存在大量低信噪比事件,而传统方法对这些事件的应用效果并不理想.为了克服传统方法抗噪性弱的缺点,本文通过综合地震信号与环境噪声在振幅、偏振以及统计特征等方面的存在的差异,设计了一种针对低信噪比微地震事件的初至拾取方法——SLPEA算法.为了检验本文方法的可行性和有效性,分别对模型数据和实际资料进行了处理,并将处理结果与传统方法及手工拾取的结果进行了对比.分析表明,利用本文方法得到的初至到时与手工拾取结果的绝对误差平均值仅为1.33×10-3s,小于3个采样点;方差为3.21×10-6s2;初至到时在手工拾取结果±0.005 s误差范围内的个数占总数的95.8%.这些参数值均优于传统方法的同类参数,证明了本文方法的可靠性.     

利用标准时频变换方法在强噪声环境下无偏拾取地震P波、S波到时

地震P波、S波到时是精确分析地震水平位置、深度与速度结构等的重要参数,如何准确拾取P波和S波到时是地震学的一项重要的基础工作.大数据量与强噪声环境给地震到时的自动拾取带来了很大挑战.在频率域中可将信号与噪声分离,但会造成震相的偏移.针对上述问题,本文在STA/LTA、AIC方法的基础上,引入了标准时频变换（Normal Time-Frequency Transform,NTFT）,结合信号时间域与频率域特征,提出了基于NTFT的STA/LTA方法,以及基于NTFT的AIC方法来拾取P波和S波的到时.基于NTFT的STA/LTA方法通过构建即时频率约束的特征函数,以增强地震信号振幅响应的变化特征.基于NTFT的AIC方法则根据NTFT的变换系数定位即时频率-时间基准点,通过滑动窗口直接对标准时频谱进行AIC处理拾取最佳到时.本文采用了不同强度噪声的60组合成数据和105组实测地震数据对方法的可靠性进行检验.以人工拾取到时为参考,实测数据中NTFT-STA/LTA方法拾取P波、S波到时的均方根误差分别为0.36 s和0.56 s;NTFT-AIC方法拾取P波、S波到时的均方根误差分别为0.25 s和0.35 s.相比于STA/LTA、AIC方法,NTFT改进后的方法提高了P波和S波到时的拾取准确率,为强噪声环境下的地震波形到时拾取提供了新思路.

     

川滇地区烈度计台站测定震级校正分析

烈度计台与测震台的布设环境、仪器类型不同,所测定的震级值存在一定差异。收集2017—2019年川滇地区301个烈度计台站记录的46次M_L 3.0以上地震,进行震级校正。统计烈度计实测震级值与测震台网平均震级值的偏差,对原量规函数进行修正,进而做台站校正。综合修正后,利用量规函数和台站校正值重新计算烈度计震级,结果表明:在震中100 km范围内,烈度计测定震级偏差平均值由校正前的0.145降低至0.033,标准差由0.382降低至0.295,离散度减小;校正后的烈度计震级结果较优,说明本研究获得的量规函数和台站校正值更加适用于川滇地区烈度计台站的震级计算。     

辽宁省烈度速报算法研究及其在灯塔地震中的检验

立足于辽宁省烈度速报的实际需求,在多种地震烈度算法的研究基础上,结合震害实际,从滤波、场地校正、网格计算、烈度计算、已知震源计算等方面进行探索和试验,提出一种新的实时地震烈度计算的方法,并在辽阳灯塔5.1级地震中得到实际检验。     

几种烈度算法在实际震例中的对比研究

用仪器对地震烈度进行快速评估,可以在震后短时间内提供震区的灾害分布图,为震后的应急救援及灾害快速评估提供有力支持。本文研究了国内外4种常用的地震烈度评估法,结合辽宁灯塔5.1级地震获取的强震记录,对用这4种烈度算法计算的结果进行了对比。结果表明,中国仪器烈度暂行规定算法精度最高。     

几种仪器烈度算法在汶川地震与芦山地震中的可靠性比较

破坏性地震发生后, 特别是在通信中断的情况下, 利用仪器烈度快速估计地震动强度(烈度)的分布情况, 可为开展最有效的地震应急救援提供决策依据. 该文介绍了现有的几种仪器烈度算法, 并利用汶川地震与芦山地震中获得的强震加速度记录对各种算法的可靠性进行了比较. 结果表明, 在这两次地震中只利用地震动峰值参数确定仪器烈度的算法可靠性较低, 而考虑反应谱特性的算法可靠性更高. 在未得到更多强震数据的检验前, 建议采用袁一凡提出的仪器烈度算法, 或利用谱烈度值确定仪器烈度的算法, 或利用加速度反应谱值确定仪器烈度的算法.     

不同仪器烈度算法在四川地区 历次地震中的比较应用

强震观测资料包括强震动时程记录资料和宏观震害调查资料两大类, 前者是定量的微观数据, 后者则是定性的宏观指标. 本文明晰给出了微观仪器烈度与宏观仪器烈度、 微观考察烈度与宏观考察烈度的概念, 并在此基础上提出了只有在宏观仪器烈度与宏观考察烈度之间进行比较才具有实质性的意义;同时对国内外常见的仪器烈度算法进行了比较性研究, 得出了袁一凡仪器烈度算法可靠性更高的结论;最后以四川地区历年来重要震例的强震动记录为依据, 对修正的袁一凡仪器烈度算法的可靠性进行了比较应用. 结果表明, 对袁一凡仪器烈度算法修正与扩展的应用是可行的, 同时也验证了将微观仪器烈度与宏观考察烈度直接进行比较会存在较大的差距.      

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.      

地震记录的时间域反褶积、仿真及在地震计方位角相对测量中的应用

介绍了一种用冲击不变法从速度响应平坦地震计二阶传递函数设计得到的递归滤波方法,比用双线性变换得到的递归滤波系数少,因此使用更方便.作者用此方法作了反褶积与仿真的数值实验和实际地震记录的短周期仿真试验,仿真结果与实际仪器记录符合较好;并将此法应用于地震计方位角的相关分析法相对测量,结果与不仿真的相关分析测量相比更接近寻北仪的绝对测量结果.     

地震记录的时间域反褶积、仿真及在地震计方位角相对测量中的应用

介绍了一种用冲击不变法从速度响应平坦地震计二阶传递函数设计得到的递归滤波方法,比用双线性变换得到的递归滤波系数少,因此使用更方便.作者用此方法作了反褶积与仿真的数值实验和实际地震记录的短周期仿真试验,仿真结果与实际仪器记录符合较好;并将此法应用于地震计方位角的相关分析法相对测量,结果与不仿真的相关分析测量相比更接近寻北仪的绝对测量结果.