基于地震监测能力的地方测震台网布局优化

为解决带约束条件的台站选址问题,本文借鉴公共服务设施选址最优化理论,深入分析测震台网监测能力的构成要素,并考虑地形坡度、环境噪声水平、台站布局等约束条件,建立了基于地震检测能力、记录能力和定位精度的台网布局最优化模型。之后以成都市测震台网为例,经模拟退火算法求解,获得了分别满足重点监测区和非重点监测区地震监测能力需求的台网布局优化方案,明确给出了新增或新建监测台站的地理位置。      

Effects of magnitude accuracy and complete－ness data on seismic hazard parameters

Ｅｆｆｅｃｔｓｏｆｍａｇｎｉｔｕｄｅａｃｃｕｒａｃｙａｎｄｃｏｍｐｌｅｔｅ┐ｎｅｓｄａｔａｏｎｓｅｉｓｍｉｃｈａｚａｒｄｐａｒａｍｅｔｅｒｓＨＵＩ－ＣＨＥＮＧＳＨＡＯ（邵辉成），ＪＩＡ－ＳＨＵＸＩＥ（谢家树），ＰＩＮＧＷＡＮＧ（王平）ａｎｄＹＡ－Ｘ...     

基于时频分析与分数阶最优控制网络的地震数据噪声压制

在复杂的地表环境, 地震勘探采集到的实际地震资料信噪比较低, 分辨率较差, 接收的噪声能量较强, 与有效信号存在频谱的重叠.常规的消噪手段很难在保证有效信号幅值的同时, 还兼顾噪声压制的效果.本文采用基于分数阶最优控制(Fractional Optimal Control)理论建立的深度学习神经网络——FOCNet来压制地震数据噪声, 并恢复微弱同相轴.不同于传统深度学习网络(DCNN)算法大多为基于经验的网络设计, FOCNet具有坚实的数理基础, 它从动态系统的最优控制角度阐述了网络的原理, 并采用长期记忆的方式增强了网络的稳定性, 提高了系统对噪声的消减能力.针对地震数据有效信号在低频带与噪声重叠严重, 且FOCNet对数据中、高频信息保留更好这一情况, 本文提出了一种基于理想时频分析与FOCNet相结合的算法(TF-FOCNet)来压制地震噪声, 提取有效信号.该算法通过理想时频分析, 针对性的提取信噪重叠的低频目标数据成分, 并与数据的中、高频成分一起送入网络中进行处理并融合, 完成噪声的压制, 增强了低频信息的保留能力.模拟及实际的实验结果验证了算法在随机噪声、面波压制及微弱信号恢复上的有效性和优越性.

     

天津测震台网各子台震级偏差浅析

选取了2002—2005年天津台网记录的100个地震速报事件,利用NEDisa软件重新进行分析处理,根据定位结果对天津各台站的震级数据资料进行整理、归类分析,计算出每个地震各台站与台网平均震级的偏差和各台的多个地震的震级平均偏差。根据速度震级公式中震级的影响因素,主要从量规函数和台基两方面进行震级偏差原因分析,给出了各台的台基校正值,台基校正后震级偏差统计表。结果显示天津台网现采用的量规函数在震中距0~20 km内对震级偏差稍有影响,其他范围内影响不大;而台基对震级偏差影响较大,对天津台网各子台进行台基校正是很必要的。     

一种基于地震噪声等级的陆地重力观测资料评价方法

本文选取GS-15型、gPhone型、PET型和CG-5型等4种陆地重力观测常用的相对重力仪,对比这几种仪器在不同背景观测环境下和不同测评时长的地震噪声等级计算结果。综合分析结果显示:金属弹簧（gPhone型、GS-15型、PET型）与石英弹簧型（CG-5型）重力仪对环境噪声的敏感性存在一定差异,但取测评时长中最平静5天和最平静1天数据所计算的地震噪声等级结果相近。因此,对于流动重力观测点,可以取最平静1天的数据来评价观测点的环境噪声水平和观测精度,可为流动重力测点选址提供方法支撑。      

基于深度卷积神经网络的地震数据随机噪声压制

本文以提高地震数据的成像质量为目标,提出一种智能的卷积神经网络降噪框架,从带有噪声的地震数据中自适应地学习地震信号。为了加速网络训练和避免训练时出现梯度消失现象,我们在网络中加入残差学习和批标准化的方法,并采用了ReLU激活函数和Adam优化算法优化网络。此外,Marmousi和F3数据集被用来对网络进行训练和测试,经过充分训练的网络不仅能在学习中保留地震数据特征,而且能去除随机噪声。首先充分地训练网络,从中提取出随机噪声,并保留学习到的地震数据特征,之后通过重建地震数据估算测试集中的波形特征。合成记录和实际数据的处理结果显示了深度卷积神经网络在随机噪声压制任务中的潜力,并通过实验验证表明了深度卷积神经网络框架有很好的去噪效果。      

甘肃测震台网监测能力及地震目录完整性分析

区域地震台网监测能力的科学评估,是进行区域地震活动性和地震危险性分析的重要基础,最小完整性震级Mc是表征台网监测能力的关键．本文以甘肃测震台网的地震观测报告和区域地震目录为基础资料,分析了甘肃及邻区地震监测能力在时、空上的分布特征,利用ldquo;震级 序号rdquo;法、ldquo;最大曲率rdquo;法(MAXC)、拟合度分别为90%和95%的拟合优度检验法(GFT)及ldquo;完整性震级范围rdquo;法（EMR）等,研究了甘肃区域地震目录最小完整性震级Mc的时、空分布特征．结果表明,1980年以来甘肃测震台网的地震监测能力得到了逐步提高,模拟记录时期和ldquo;九五rdquo;期间甘东南地区的地震监测能力明显高于祁连山地震带中西段,ldquo;十五rdquo;测震台网运行后,甘肃及邻区的地震监测能力的空间差异明显缩小．最小完整性震级Mc和监测能力的时空分布特征具有较好的一致性．随着台网的改造,Mc逐步降低,ldquo;十五rdquo;台网运行后,甘肃及邻区的ML1.8以上地震基本完整．此外,还讨论了相关技术规范对区域台网地震目录的影响,并且提出了消除该影响的科学途径和有效方法．该研究结果可为甘肃及邻区地震活动性分析和地震危险性评价等相关研究提供参考．      

基于PMC方法分析北京及邻区地震监测能力

1 研究背景 北京及邻区(39 °—41.5 °N,115 °—118 °E)地震活动背景活跃,政治、经济、文化高度集中,是我国经济社会发展以及减轻地震灾害的重点监视区之一(徐锡伟等,2002;陈颙等,2006).随着北京及邻区地震台网组成的不断完善和台站变更频度的加快,亟待及时动态评估地震监测能力变化,为北京及邻区日...     

克拉玛依地震台数字与模拟近震震级的对比与衔接

用2003年1～3月克拉玛依地震台数字地震仪、CDM-1遥测地震仪及新疆地震局月目录的资料,对比分析了目前克拉玛依地震台数字地震仪与CDM-1遥测地震仪计算出的震级偏差。结论是数字地震仪计算出的震级与新疆局月目录给出的震级无系统偏差,与CDM-1遥测地震仪计算出的震级也无系统偏差。同时给出2001年11月以前做的DD-1震级与新疆局月目录中相应震级对比分析工作结果及主要偏差范围,对偏差原因做了初步探讨。并用推理法给出了目前克拉玛依地震台数字地震仪与2001年11月以前DD-1仪之间震级的修正值。     

区域数字地震台网面波震级Ms测定与系统误差分析

以国家地震台网测定的面波震级为标准,利用福建区域数字地震台网测定的近距离面波震级Ms结果与国家地震台网测定的面波震级结果进行比较和统计分析。根据两者之间的相对差量,主要从数据采集器的最大动态放大倍数分贝数、FBS-3宽频带反馈式速度平坦型地震计的幅频特性和测定面波震级展开公式推导3方面进行分析。结果表明：震中距△、数据采集器的动态范围和地震计记录地面运动振动频率的有效频带宽度是影响面波震级测定的主要因素,进而提出适合于福建区域台网测定近距离面波震级Ms的台基校正值及标准偏差。     

新疆地区地震目录最小完整性震级和台网科学布局研究

地震目录的最小完整性震级M.是地震学中最基础、最重要的研究内容之一,也是地震观测台网效能评估的关键.本文对构造活动剧烈、地震活动水平高、台站地理分布复杂的新疆地区开展M研究,试图为该地区的地震危险性评估和台站科学布局等研究提供参考资料.基于新疆地震台网发展的5个阶段划分,采用基于G-R关系的交互式分析方法,研究了M.的...     

攀枝花台近震震级测算研究

通过对攀枝花台近震震级测算和周边地震台网及台站的震级结果进行综合对比,包括对测算方法和地震波形传播方式进行探讨.试图研究台站近震震级测算差异并初步找出与地质构造的相关关系;以期提高台站近震震级测算能力,减小误差.     

基于钻孔应变地震波记录确定地震面波应变震级

近年发展的高采样率的钻孔应变仪可以记录到地震波造成的水平应变,是动态库仑应力研究的重要手段.利用钻孔应变仪记录的应变地震波确定地震震级,是一个重要的科学课题.本文收集了我国10个应变台站四分量钻孔应变仪2020年1—3月记录的10 Hz采样应变地震波资料,共选出震级M≥4.0的浅源地震68个,用最小二乘法求得应变震级公式为M_ε=lgE_max+1.65lg(Δ)+1.43.对于6.5级以下的地震,计算得到的应变震级■_ε与中国地震台网中心公布的震级M_CENC基本一致:■,但本研究中的两个7级地震,应变震级出现了震级饱和现象.本文的基本结论是:应变定震级是可行的,但对于两个7级地震的饱和现象需要进一步深入研究,因为它们不但涉及震级确定,而且涉及远震动态库仑应力触发地震的研究.今后要对更多的大震钻孔应变波形记录进行分析.     

福建省地震台网预警能力评估

由于常用的均方根值法和噪声功率谱法不能消除不同传感器记录的噪声干扰,为提高噪声水平计算的准确度,本文选用最大概率峰值位移作为背景噪声评估指标。基于可靠的噪声数据,借鉴震级-最大距离监测能力法并考虑预警时效,提出了地震预警最小震级评估方法,系统评估福建三类传感器网及其融合网的地震预警最小震级和预警首报时间。结果表明：测震强震融合网的地震预警最小震级高于单测震网,但明显低于强震网;强震烈度计融合网与单烈度计网的结果相近;三网融合后95%区域的地震预警最小震级约为M_L3.2。由于烈度计网比测震和强震网密集,其预警首报时间最短;三网融合相对于单测震网或单强震网,其震后地震预警首报时间得到了明显缩短,预计95%区域的首报时间为4—6 s。本文研究为福建省的台网布局的优化和重点区域监测能力的提升提供了参考依据。     

内蒙古区域地震台网监测能力研究

国际上新近发展的“基于概率的完整性震级”(PMC)方法,具有可考察地震定位中由于台站人为选择等造成的台网监测能力下降,以及避免传统基于G-R关系的统计算法因地震数目过少而无法评估等优点.本研究利用PMC方法,计算得到内蒙古区域地震台网39个台站对周边地震事件的检测概率及台网检测概率.单台检测概率结果显示:PMC方法能够客观地反映39个台站对地震事件的检测能力;因台网布局等影响,内蒙古区域地震台网中西部和中东部地区的台站检测能力较强,而靠近蒙古、俄罗斯边境的台站, 阿拉善右旗附近地区的台站,以及邻近吉林、黑龙江等地区的台站检测能力较低.合成检测概率结果显示,由于邻省台站的引入,全区80%的地区基于概率的最小完整性震级M_P达到2.2左右,其余地区M_P达到3.3左右.为提高地震台网监测能力,建议在监测能力较弱的中蒙交界地区、东北部地区,以及阿拉善左旗以西地区适度加密台站,进一步优化台网布局.     

镜泊湖火山测震台网监测效能评估

2019年镜泊湖火山测震台网新增2个测震台后,共有5个测震观测子台对火山区进行地震监测.利用其观测数据,进行噪声功率谱和监测能力计算,绘制地震监测能力图,并与原测震台网监测能力进行对比分析.研究表明,镜泊湖火山测震台网监测能力得到很大提升,可满足火山地震监测需要.     

河南省区域数字测震台网监测能力分析

收集河南省区域数字测震台网建台堪选资料及纳入该台网的外省地震台地震仪噪声背景资料,利用测震学模拟观测仪放大倍数与数字化地震仪噪声背景之间的关系,初步分析该省"十二五"建成台网的地震监测能力,预估"十三五"规划新增预警台后地震的监测能力。     

黑龙江省地震台网的监测能力

介绍黑龙江省数字化地震台网建设的概况，对黑龙江省的监测能力进行计算和绘制，说明黑龙江省台网的监测能力达到了预期的目的和要求，为黑龙江省的防震减灾以及监测预报工作提供了有力的依据和基础数据。     

基于地震目录估计完备震级方法的数值实验

本文将5种估计完备震级(magnitude of completeness,简记为Mc)的方法运用在三个不同模型产生的理论地震目录上,进而对比它们的优缺点.我们发现分段斜率中值分析法MBASS(The Median-based analysis of the segment slope)适用于不完备部分台网探测地震能力随震级变化快及监测能力在时间上存在不均匀性(heterogeneity)的目录中,但是要求目录包含大量的地震事件,而b值稳定法MBS(The Mc by b-value stability approach)则适合用于台网探测地震能力随震级减小衰减慢地震目录,但是比较费时.最大曲率法MAXC(The Maximum Curvature technique)和拟合优度测试法GFT(The Goodness-of-Fit Test)在使用时都低估Mc,需要加调整量.完整性震级范围法EMR(Mc from Entire Magnitude Range)则一般给出比较稳定、适中的Mc估计值.这种方法适用在地震数目少,且对地震丢失容忍度比较高的情况.在实践中针对不同性质的地震目录,我们希望这项研究能帮助研究者选择最合适估计完备震级Mc的方法,并指出了一些估计完备震级中应当避免的问题.     

向家坝数字遥测地震台网的台基地噪声分析

目前,国内大多数地噪声功率谱计算程序得到的都是加速度坐标系下的结果,且最高计算频率仅为20 Hz,而我国数字地震观测普遍使用速度平坦型特性,从计算上来考虑,使用速度坐标系绘制地噪声功率谱曲线更直观.另外,由于水库诱发地震观测将其频带上限扩展至40 Hz,台址地噪声分析频带也需要作相应的扩展.本文作者在向家坝数字遥测地震台网台址勘选数据的分析处理中,结合水库诱发地震监测的需要,编写了地动速度功率谱密度计算程序,计算出了勘选台站的功率谱密度及1/3倍频程1～40 Hz带宽的均方根值.