簡述地震預測模型

張翔 李哲

(遼寧省撫順地震臺,遼寧撫順 113006)

簡述地震預測模型

張翔 李哲

(遼寧省撫順地震臺,遼寧撫順 113006)

我國是一個地震多發(fā)的國家,地震給人們生命財產帶來的傷害是無法估量的。盡管地震什么時候發(fā)生,強度多大等至今還無法精確的預測出來。但是通過建立有效的地震預測儀,可以在一定程度上估測某個地方是否會發(fā)生地震,從而在一定程度上可以減少突發(fā)地震對人們帶來的傷害。本文將簡述地震預測模型建立的過程,希望通過該模型的建立,可以讓人們更多的了解地震相關的知識,同時也給研究和設計地震預測儀的專家等帶來啟發(fā)性的幫助。

地震 預測 模型 算法

1 預測對象的建立

作為自然災害之首，地震是一種破壞性相當強的災害，其主要是由于應力作用的影響下，地下巖層運動形成破裂等造成了地面的劇烈震動。由于地震的破壞性極強，其可以在短時間內將一座完好的城市弄到的支離破碎，是無數人驟然間失去鮮活的生命。因此，地震的預測對減少地震引起的巨大損失和傷害是非常重要的。要研究地震的發(fā)生規(guī)律，需要從曾經發(fā)生的過的地震的相關數據中總結其中的規(guī)律，特別是發(fā)生時間上的規(guī)律，這對于有效的地震預測十分重要。本文主要采取我國16個地震活動較強的區(qū)域和其前后兩年內地震發(fā)生次數的關系，來具體介紹地震預測模型的建立。根據在2007年至2009年內，這16個強地震活動區(qū)采集到的12對個相關數據指標，以及這些區(qū)域的地震震源深度，震級，經緯度和時刻等的數據，進行科學的截取和預處理，為下一步數據模型的建立做準備。

2 模型的建設和符號說明

在地震預測模型中，一般進行如下假設：(1)收集整理的數據都很準確，沒有錯誤；(2)在收集整理的12個數據指標中，沒有記錄的到指標都為0；(3)除了這整理到的12個數據指標，其他數據指標都模型的建立都沒有影響，無需考慮。

在地震預測模型中，其各符合的具體含義一般如下：(1)Xi為整理得到的12個數據指標，其中i=1，2，3……12；(2)Y表示地震是否發(fā)生，0為不發(fā)生，而1為發(fā)生。(3)Mi為預測數據模型中矩陣B中每行元素的乘積；(4)Wi為數據模型中評價指標的權重。

3 數據模型的建立

3.1 建立地震預測數據模型

在地震預測模型中，其數據指標一般需要包括如下的電壓，地溫，水位，氣壓等。具體收集整理得到的12個數據指標如下：(表1)

在進行數據處理的過程中，一般采用回歸模型進行數據分析。一般假設地震發(fā)生的變量y由布爾值來表示，其中0表示沒有發(fā)生，而1表示發(fā)生。那么得到的線性回歸模型如下：

因為Y只能取0或1，而E(Y)的取值是連續(xù)的，又E(Y)=P(Y=1)=p，所以可以利用E(Y)來預測Y=1的概率，即：

圖1

這是P的概率就是可以預測到的地震發(fā)送的概率了，一般當得到P值大于0.4時，就需要對地震進行重點防范了，如果P值大于0.6，則很有可能會發(fā)生地震，需要對該預測地區(qū)加強地震預防措施了。

然后通過對這12個數據指標進行相關性分析，其結果如下：(表2)

從上面的相關分析可以看出，各指標對地震的敏感程度的順序如下：電壓＞水溫＞電磁波輻射EW＞傾斜儀EW＞水位＞地溫＞電磁波輻射NS ＞雨量氣氡＞氣溫＞傾斜儀NS＞氣壓。因此，可以看出，電壓的值對地震是否發(fā)生的敏感度最強，當某地區(qū)電壓值出現(xiàn)異常情況時，可以考慮是否是有地震發(fā)生。

表1

3.2 地震預測數據指標評估

通過上述方法建立了相關的數據預測模型后，還要對這些數據的可信度等進行評估。根據數學方法中權重對數據統(tǒng)計分析有著重要的加權評估能力，因此在地震預測數據指標的評估時，一般采取APH權重法來進行評估。

(1)建立層次結構。根據上述得到的數據指標對地震敏感度到的順序，將每個指標因素根據根據預測最終目標、措施層和準則層和措施層這三層進行分組。而每一組數據又作為一個層次，各層次之間的指標因素用直線進行連接，從而構成了一個至上而下的遞階關系的層次結構，其包括預測最終目標層(A層)，措施層(B層)和準則層

(C層)這三層。

(2)建立判斷矩陣。由得到的層次結構，可以對各指標因素進行兩兩比較判斷各個層次中其相關指標的重要程度，構建相應的判斷矩陣，判斷該數據是否準確。例如，建設氣壓值對地震預測的影響最小，其通過預測模型得到的數據為0.6，屬于一個比較高的值，這是就可以通過判斷矩陣進一步判斷該值的大小是否可以準確，即是否對地震預測有所貢獻。在構造矩陣時，一般利用已經得到的相關地震數據方面的資料，自己對地震知識的認識程度以及專家的意見等，進行判斷矩陣的構建。

4 地震預測模型的評價

由上述方法分析建立的地震模型，其優(yōu)點主要有：可以判別指標是否會影響地震，可以處理大量的數據，只要給出具體的數據就可以很精確的求出各指標的敏感系數，該模型還建立了較完善的地震數據分析平臺，應用范圍比較廣，可以供地震局參考使用。而且相應的缺點主要是：因為該模型需要處理大量收集的數據，所以輸入數據是一個非常耗時的過程，該模型對一個指標進行評定是在假設其他指標對該指標沒有影響的前提下進行的，如果其它指標對該指標有很大影響的情況下，該模型可能會出現(xiàn)一定的誤差。

5 結語

上述從地震預測對象的建立，預測模型中的符號表示，建立數據模型等，簡單介紹了地震預測模型建立的過程，希望通過該模型的建立可以給研究和設計地震預測儀的專家等帶來一定的幫助。

[1]姜啟源.《地震預測模型》.北京：清華大學出版社,2005.

[2]李金星,謝毅.《優(yōu)化建模與LINDO/LI NGO軟件》.北京：北京高等教育出版社,2008.