地震預警中的動態地震定位方法研究及應用

摘要：使用2009～2011年山東地震臺網記錄到的71次網內地震波形資料，采用2個地震臺站的到時差所構造的震中軌跡近似滿足雙曲線方程，并結合單臺測定的方位角及震中距信息，使用Voronoi圖對震中位置加以約束的技術思路，實現地震定位精度的逐步提高。與山東地震臺網觀測報告給出的震中位置進行對比分析，結果表明：單臺定位平均誤差為18.3 km，雙臺定位平均誤差為16.6 km，三臺定位平均誤差為10.7 km。

關鍵詞：Voronoi圖；地震定位；雙曲線方程；山東地震臺網

中圖分類號：P315.7文獻標識碼：A文章編號：1000-0666（2013）04-0485-05

0引言

地震預警技術在我國甚至世界上都是一個較新的研究領域，特別是快速地震定位技術，是地震預警技術的核心之一。只有快速準確地確定震中位置，并充分利用非破壞性地震波（P波）和破壞性地震波（S波或面波）到達預警目標區的時間差，對預警目標區域提供預警響應，以便采取必要的應急措施，以達到防災減災、保護人民生命和財產安全的目的。

地震預警主要是利用P波和S波的到時差來達到預警的目的，所以對時效性的要求非常高，而傳統的多臺多震相定位方法雖然精度高，但它的計算響應時間太長，無法滿足地震預警的需求。為了解決地震預警中時效性與定位精度之間的矛盾，國內外很多學者進行了這方面的研究工作（董鵬聰，2006；馬強，2008；Rosenberger，2009；王慶民等，2012）。本文所采取的近實時動態地震定位方法就是利用少數臺站實時獲得的有限地震信息，分別計算出方位角、震中距和雙曲線，并利用方位角、震中距和雙曲線的相互組合達到用最少的時間獲得最高的精度。我們利用此方法對2009～2011年山東地震臺網記錄到的71次網內地震波形資料進行重新定位，并與山東地震臺網觀測報告給出的震中位置進行對比分析，以便研究實時動態地震定位方法在地震預警中的應用前景。

1基本方法

實時動態地震定位方法的核心內容就是當地震發生以后，根據整個地震臺網中臺站觸發的先后順序，采用單臺觸發確定震中所在區域，雙臺觸發確定震中軌跡所在空間位置，三臺觸發確定準確的震中經緯度坐標，以實現漸進式地震定位的目的，從而不斷提高地震定位精度，以期解決地震預警中時效性與定位精度之間的矛盾。

舉例來說，當1個有感地震發生以后，隨著地震波在整個地震臺網中的傳播，利用有限的臺站（一般選取3個臺站）記錄的P波到時信息，先將地震震中限定在一個非常有限的區域內，然后進一步縮小到一個有限的線段上，最終確定一個比較準確的地震震中經緯度坐標。隨著獲得的地震信息的不斷增加，將地震定位結果進行實時不間斷的修定，使定位精度逐步提高。在該方法中我們引入了Voronoi圖進行強約束，不但可以控制地震快速定位的精度，而且可以使定位過程中的數據計算量、預警響應計算時間都減小，以便獲得更長的預警時間，減小預警盲區。