机器学习应用于地震预警中的地震波判别研究

由于天然或人为干扰产生的局部脉冲式噪声影响,使得地震预警系统出现误报。为减少此类问题,我们利用美国南加州和日本的30万条地震波形记录,训练了一个生成式对抗网络(GAN)用于识别P波初至特征。我们将GAN判别器作为自动特征提取器,并利用70万条地震事件和噪声波形记录训练了一个随机森林分类器。结果表明,该方法可以辨别99.2%的P波和98.4%的噪声信号。其优越的性能有望极大地减少因局部脉冲式噪声而造成的误触发数量。我们的研究表明,GAN判别器能获取简洁有效的地震波形特征,可广泛应用于地震学研究。小结地震预警系统受到脉冲式噪声信号的干扰(非真实地震信号),有时偶尔会出现误触发的情况。这会造成不必要的经济损失和公众恐慌。本文利用机器学习工具判别波形是由地震产生的还是由局部噪声源产生的。我们通过利用美国南加州和日本大约70万条波形来训练算法。研究表明,利用机器学习方法可以识别99.2%的地震和98.4%的噪声。该方法可以减少大量的误报,能显著改善地震预警系统的鲁棒性。     

2020年防震减灾公共服务现状和地震预警需求全国公众调查结果研究

做好地震信息服务需要深入研究服务的公众触达和反馈。随着国家地震预警工程的推进,地震预警系统即将大范围面向公众提供服务,因此公众的地震预警需求、地震预警误报接受程度等问题亟需研究。本文设计了防震减灾公共服务公众接触率及公众满意度调查指标体系,用以量化测量防震减灾公共服务的公众触达现状和反馈评价,并取得了较好的效果。全国公众调查结果显示,分别有80.7%,56.2%,29.5%和26.7%的受访者接触过地震速报信息服务、防震减灾知识科普、自建房抗震咨询服务和各级地震部门门户平台,各项服务的公众接触有明显的区域和人群特征。公众反馈评价总体较好,但是地震速报信息服务及时性的满意度评价得分相对较低,显示公众对地震速报信息发布时效性在近年来取得的进步缺乏直观感受。地震预警公众需求研究结果显示,88.3%的公众认为地震预警有必要,56.8%的公众对地震预警信息有强烈需求,公众对地震预警误报的接受程度在过去十年时间里保持在一个较高水平,大城市和地震多发区公众对地震预警的需求和对地震预警误报接受程度均显著高于全国公众总体水平。      

地震预报和误报

所谓“误报”,顾名思义就是“与事实不符的情报”。但是,考虑到与地震预报的关系,本文将之定义为“错误的预报情报”,并分析一下这个意义上的“误报(false warnings)的实际状态和存在的问题。在讨论误报问题时,为了方便,将它分为以下3种情况:①由多址无线广播等情报机器的误动作或操作错误引起的;②有关地震的预言、谣言在社会上扩散造     

地震谣传的成因及其对策

地震谣传在我国不少地区反复出现 ,对社会稳定和经济发展带来很大的负面影响。对谣传产生的根源进行了调查和分析 ,并提出了防治的对策与建议。     

地震预警:ShakeAlert在太平洋西北部的应用

对地震预警算法ElarmS-2(地震报警系统第二版)在太平洋西北部的应用效果进行了评估。本文数据来源于美国俄勒冈州、加利福尼亚州、华盛顿州和加拿大的不列颠哥伦比亚省(这里的3州1省即本文所指太平洋西北部——译注,下同)的实时监测数据和历史地震数据。在测试的地震中,矩震级最大的为7.2级,这也是ElarmS-2算法可以精确测量的最大震级。在台网范围内,ElarmS-2可以准确检测到台网内编目震级大于等于3级的地震,但是对于发生在海上或台网边缘的地震,ElarmS-2能准确识别的事件的截止震级会偏高。对ElarmS-2算法进行若干调整后,降低了发出错误的多重警报的概率。通过模拟历史地震事件,发现新的配置改善了发生在台网边缘的地震事件的算法的性能,而且不会影响台网密集区域的地震事件良好约束的解。我们希望误报数量减少,而且不会误报大地震事件。虽然ElarmS-2假设固定的震源深度,但是震中距和震级估计值仍然是足够准确的,可以提供对震动强度的准确预测。     

地震预警信息发布与传播立法若干问题探析

地震预警涉及地震预警信息检测及处理、信息发布和传播、信息利用等诸多环节,具有技术和社会双重属性,具有较强的社会效能。为发挥地震预警的减灾实效,地震预警各个环节工作必须依法有序有效地开展。目前我国正处于地震预警法律制度建设阶段,在此背景下对立法中涉及到的几个主要问题进行了探索性分析。首先分析了地震预警信息发布主体,其次就规范地震预警信息发布和传播行为进行较为详尽的论述,最后针对地震预警信息发布中的误报和漏报问题进行了探讨。     

全国自动地震速报系统综合评估

通过对2011年1月1日至12月31日的3套独立自动地震定位系统结果进行综合处理,得出中国自动地震综合目录,并与正式速报结果进行对比,得出全国自动地震速报系统综合评估结果,发现该目录对于国内绝大部分5级以上、国外7级以上地震实现整体覆盖,且没有误报发生,可以作为国家台网中心正式地震速报的重要参考,对于建立“自动报～正式报”的两级地震速报制度可提供技术支撑。     

地震超快速报系统试运行结果评估

在地震自动处理系统(JOPENS)的基础上,通过融合地震预警定位算法和震级快速计算方法,开发了一套地震超快速报系统。系统能够在地震发生后几秒至几十秒内自动确定地震的三要素。系统从2013年3月部署在广东省地震速报备份中心进行试运行。通过分析系统试运行至2014年7月间的自动定位结果后发现,超快速报系统把地震自动速报的用时从分钟级提高到了秒级,且定位精度并未降低。另对系统的漏报和误报情况进行了进一步的分析。     

中小震级事件产生地表破裂的震例分析

以往的地震统计研究中,由于中小地震产生地表破裂的震例缺乏,多数研究者认为在大多数情况下,当地震震级M6时才会产生地表破裂。基于上述统计认识,古地震探槽中破裂的出现也认为更可能是由M 6以上地震造成的。收集了1950—2014年全球范围内有明确记录产生地表破裂的56个中小强度震例,发现伴有地表破裂地震的震级下限可能在5级左右,极端情况下震级可以低至3.6级。同时,从理论和经验的角度,探讨地表破裂的控制因素,发现震源深度较浅是中小强度地震产生地表破裂的1个重要原因,此外高热流值和拉张的构造环境、摩擦强度较弱的活动断裂也是低震级事件破裂达到地表的有利条件。因此,虽然中小震级地震产生地表破裂的概率较低,但并非完全不可能。古地震探槽解译时,也不能绝对地认为只要有破裂出现,就一定是6.5级以上地震所为,而忽视古地震探槽揭示中等震级地震事件的可能性。     

2020年自动地震速报系统结果分析

选取2020年3月1日至12月31日速报地震,通过对比自动地震速报和人工地震速报结果,对自动地震速报系统产出结果进行偏差分析。该时段内自动速报系统共产出国内地震事件216次,漏报49个地震,未发生误报地震。自动速报地震震中位置平均偏差为6.7 km,震级平均偏差为0.15,平均用时119 s。震中位置偏差较大主要由台站分布不均匀、缺少近台、台站空隙角过大及系统自动拾取的震相误差较大所致。震级偏差较大主要是震级转换算法不合理等造成的。自动速报漏报地震与系统在地震定位时初至到时信噪比较低、台站分布不均匀和地震的孤立性等有关。此外,还对全国自动地震速报系统的改进提出了建议。     

多因素控制的城镇地震灾害应急处置模型研究

随着城镇化水平的快速提高,地震灾害高风险暴露城镇数量将不断增加,震后有效的应急处置尤为重要。而当前城镇的地震应急处置主要依据平时制定的地震应急预案开展,缺乏针对性与可操作性。本文以提升城镇地震灾害应急处置能力为目的,总结以往城镇地震应急处置案例,提炼城镇地震灾害应急处置流程,结合城镇特殊的社会经济、自然地理等特点,在分析影响地震灾害应急处置关键因素的基础上,按地震烈度的不同,研究构建了具有区域特征且操作性较强的城镇地震灾害应急处置模型,为城镇地震应急处置的科学化、规范化提供了参考。     

城镇地震应急快速评估系统研究

随着城镇化水平的快速提高,地震灾害高风险区域城镇数量不断增加,城镇人口密度增大,加剧了城镇地震灾害的风险。然而县市防震减灾工作部门大多对城镇地震应急的科技支撑能力薄弱,如缺乏专门的技术平台及时对地震灾情进行有效的评估等,影响了当地地震应急的成效。本文针对县市防震减灾工作部门在城镇地震应急快速评估工作中存在的问题,以国家可持续发展实验区丹棱县为例,设计并构建了城镇地震应急快速评估系统,为城镇地震应急快速评估提供了技术平台,可提升县市防震减灾工作部门的地震应急工作科技含量和管理服务能力。     

国家安全发展示范城市建设的震灾预防对策研究

我国地震多、强度大、分布广,强地震的现实危害和潜在威胁是我国城市安全发展所面临的重大挑战。国内外城市地震灾害惨痛经验表明,震灾预防能力建设不足的城市往往在强震中毁于一旦。实现我国城市安全可持续发展,必须高度重视和持续推进城市震灾预防能力建设,切实防控和消除地震灾害风险。本文在深入分析城市地震灾害影响因素的基础上,从震灾预防能力建设、城市地震灾害风险防控工作、法规及技术标准和评价体系等方面入手,提出了进一步加强城市震灾预防能力建设的对策建议。     

我国新闻媒体在突发地震事件应对中的责任与义务

对地震突发事件实施有效的宣传报道是我国主流媒体的一项重要职能,也是新闻媒体的责任。在地震发生后迅速采取有效的新闻引导与管理,最大限度地减少负面影响,凝聚人心,稳定社会,是地震应急处置成功与否的关键。结合5.12汶川地震实例,讨论了应对突发地震灾害中,政府、新闻媒体二者的相互关系和作用,论证了新闻媒体在应对突发地震灾害的责任和义务。     

广东揭汕潮地区城市群地震灾害及地震易损性分析

从历史最大地震烈度分布图分析,可知揭阳、汕头、潮州三市位于Ⅶ～Ⅷ度高地震烈度区。该城市群地震灾害有以下特点:市区发生破坏性地震的潜在危险性大;地震时市区地震烈度高,地震灾害大,损失严重。采用宏观经济易损性的地震损失分析方法,重演该区的历史破坏性地震。分析表明:抓好该区的防震减灾工作是保持社会和经济建设持续发展的一项重要工作。     

基于震害预测的动态震害矩阵方法研究

基于时间因素(材料内部作用、荷载作用和环境影响)和事件因素中的地震因素和抗震加固,通过结构可靠度理论研究和结构材料与构件的试验分析,结合现有的结构动态抗力函数以及不同极限破坏状态和结构抗力之间的对应关系,建立结构的动态易损性。研究事件因素中的拆迁和新建对城市建筑结构数量和类型的影响,以及未来城市不同结构类型的变化特点,给出未来城市的动态震害矩阵;研究群体震害矩阵的异地应用和事件因素中拆迁和新建建筑对震害矩阵的影响,在已有震害预测城市的建筑结构基础资料上,应用模糊数学中可信度方法,形成目标城市的动态震害矩阵,有利于进行结构的抗震设防和地震风险分析。     

四川省城市地震灾害脆弱性综合评价研究

城市化进程的不断推进使得城市的地震灾害脆弱性日益加剧,而城市承灾体的脆弱性受复杂因素影响。本文针对评价指标受主观性影响较大的问题,基于人口、工程、经济及社会4个方面,构建了城市震害综合脆弱性评价指标体系;并构建基于实码加速遗传算法优化投影寻踪（RAGA-PP）的城市震害脆弱性评价模型;最后,对四川省21个市、州进行了震害脆弱性评价。结果表明:巴中、南充等地脆弱性较高,成都、攀枝花等地脆弱性较低;经济因素对城市震害脆弱性影响较大;该评价模型能够克服人为主观性,有效可行。     

城市活断层探测中的浅层地震勘探方法

对大量地震灾害的研究表明，地震发生时，位于地表活动断层上的房屋或构筑物的破坏最严重，尤其是20世纪90年代后期美国北岭地震，日本阪神地震和中国台湾集集大地震等的发生后，世界许多国家的政府和地震科学家都清楚地认识到城市活断层探测与研究的重要性和急迫性，城市活断层的探测对于城市规划，抗震设防，减轻地震对城市设施的破坏都具有重要的现实意义，浅层高分辨地震勘探是城市活断层探测手段中最有效，最可靠的方法之一，可以在地表探测到地下活断层的位置，埋深，产状和空间展布情况，但由于城市环境的强干扰背景和场地条件的复杂性，必须针对实际情况，在观测系统，震源，数据采集环境的强干扰背景和场地条件的复杂性，必须针对实际 情况，在观测系统，震源，数据采集和处理方法等环节中，采用一系列提高分辨率， 提高信噪比的有效方法，才能取得可靠的探测成果，本文对城市活断层探测中的浅层地震勘探方法的技术难点和相应的解决方法进行了讨论，并结合我们近几年来在城市开展浅层地震勘探的一些经验，介绍一些实用性的浅层地震勘探工作方法。     

Disruption index,DI: an approach for assessing seismic risk in urban systems (theoretical aspects)

Urban systems are characterized by very complex interactions. After an earthquake, a wide variety of services, networks and urban facilities may be unavailable to the public during the system failure and recovery processes, thereby causing disruptions in the basic social needs of the affected area. After a disaster, communities face several challenges. For example, the lack of education may impose population migrations, or malfunctions in the electricity distribution system can produce electrical power outages of varying duration with respect to time and space, which generates consequences in the water distribution system, transportation, communications, etc. A methodology called the Disruption index (DI), based on graph theory, includes these multiple interdependencies. It has been developed to estimate the dysfunction of some fundamental dimensions of urban systems on a broad level, starting with the physical damages directly suffered by the exposed assets, proceeding to the impacts that each node has on the functional performance of the nodes depending on them, until reaching the top node. This paper presents the fundamental theory to support the DI concept. The DI provides the likely impacts and consequences of an earthquake in an urban area to fulfill hazard mitigation and provide civil protection agencies and local and state governments with a new decision-making instrument to reduce or prevent severe and recurrent impacts. The DI concept can also be extended to other natural and man-made disasters and may be used as a tool for optimizing the resources of the system components.     

以徐州为例初探城市社会因素地震易损性分析

徐州是我国震害预测试点城市之一。影响城市震害的主要因素是城市所处的地质背景——地质因素和城市现状——社会因素。本文以现场调查资料为基础,以宏观震害经验为依据,考虑建筑物结构类型、建筑质量、建筑密度、人口、空旷场地、道路和危险工业等社会因素,运用多因素易损性(vulnerabiliy)分析法,完成了徐州市社会因素地震易损性分析,指出了该市抗震的薄弱环节和薄弱地区,为抗震防灾提供了依据。 地震易损性分析的结果是地震易损性分析图,总的易损性指数M是编制易损性分析图的依据。在总的易损性指数M中,建筑物易损性指数b占60—70%,其为建筑物易损性趋势矩阵A乘以建筑物组成矩阵B的转置阵矩阵BT所得矩阵C的迹。