一種多參數震中距估算方法

劉超 鄭之光 柴森 邱勇

摘要：震中距估算是地震預警的關鍵技術之一，由于預警時效性要求，需在P波到達后幾秒內發出地震預警信息。然而，對于一次危害性的地震而言，地層地破裂往往不會在幾秒內結束，故采用單一參數的震中距估算方法不能對震中距進行準確有效的估算。本文在對比了常規Odaka估算方法與Allen估算方法，在常規方法上提出了一種綜合震中距估算法，通過天然地震數據的驗證，本文提出的綜合法考慮了多種參數的對震中距估算的影響，將多個參數與震中距進行多元線性擬合，計算精度較采用單一參數的方法精度更高，該方法在實時地震預警中具備應用前景。

Abstract： Estimation of epicentral distance is one of the key technologies of earthquake early warning. Due to the time effect of early warning， it is required to send earthquake early warning information within a few seconds after P wave arrives. However， for a hazardous earthquake， stratigraphic rupture usually does not end within a few seconds， so the single parameter estimation method cannot be used to estimate the epicenter distance accurately and effectively. In this paper， the conventional Odaka method and Allen method are compared. Through the verification of natural seismic data， the synthesis method proposed in this paper considers the influence of various parameters on the estimation of epicentral distance， the accuracy of calculation is higher than that of single parameter method， which has a prospect of application in real-time earthquake warning.

關鍵詞：P波;震中距;地震定位;最大峰值加速度

Key words： P wave;epicentral distance;earthquake location;PGA

中圖分類號：P315? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ?文獻標識碼：A? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? 文章編號：1006-4311（2018）35-0254-03

0? 引言

地震震中距不僅在單臺地震定位中體現，同時也是后續加速度峰值PGA估算及事件影響范圍確定分析中的重要參數，其估算精度直接影響地震預警的有效性。目前，Odaka方法及Allen方法是在地震預警技術中使用最為廣泛且較為成熟的震中距估算方法。研究發現，地震震中距估算具有明顯的地域性，即對于不同地區的地震數據，同一種方法的預測精度往往有較大差異。因此，本文結合多種參數對震中距估算進行深入研究，對提高震中距估算精度及弱化地域性的影響是具有意義的。

1? 數據來源

本文所用的數據為2015年四川省崇義地震臺站（N 30：9095;E 103：7251）所記錄的25組三分量地震加速度數據（200Hz），震級為3.0～6.3級，震中距為50～400km，所有數據均通過4階Butterworth（0.5～5Hz）帶通濾波器進行處理，STA/LTA方法、AIC方法進行拾取，具體的數據信息如表1所示。

2? 方法原理及優選

本文主要對比了B-？駐法（Odaka方法），Allen經驗公式法與結合前兩種方法的綜合法的震中距估算結果。Odaka等首先將豎向地震動加速度記錄的絕對值對數化，再用函數y=Bt*exp（-At）包絡對數化地震動，B代表P波到來后地震動包絡線的斜率，在P波到來后1～3秒即可得到穩定的B值，通過對歷史數據研究發現，P波到后2～3秒確定的B值與震中距？駐存在線性關系，由此可由B值得到震中距的快速估算結果：

震中距驗證選取的25次成灌線接收的地震數據對上述法進行驗證，首先擬合每次地震到時前3秒的包絡線，統計震級與值、與震中距之間的關系，進而對震中距進行估算。本文中Odaka法計算B值不做濾波處理。

擬合公式為：

圖1為25次地震震中距與B的擬合關系，相關系數為0.764。圖2為真實震中距與預測震中距的交匯圖，25次地震中，有17次地震誤差在100km以內。

Allen法公式擬合結果如下：

圖3為Allen法計算的25次地震震中距與真實震中距的交匯圖，25次地震中，有15次地震誤差在100km以內。

綜合法公式擬合結果如下：

圖4為采用綜合法計算的25次地震震中距與真實震中距的交匯圖，25次地震中，有18次地震誤差在100km以內。

三種方法誤差對比如圖5。

圖5為三種方法的誤差曲線圖，表2為三種方法的誤差參數，對比而言，綜合法在震中距的計算中具有最高的精度。

3? 結論

地震的發生及發展是一個十分復雜的過程，估算的震中距與震源處地層破裂情況、地下傳播介質、監測儀器等因素密切相關，故單一的參數計算僅能在一定程度上反映地震的震源信息。本文通過多元線性擬合的方法，將多種參數同時用于震中距的估算，根據四川崇義臺站25次天然地震數據進行回歸分析，給出了改進的震中距估算公式。計算結果表明，改進的方法計算精度較單一參數方法有明顯改善，且能在一定程度上弱化地域差異對震級估算帶來的影響，該方法在實時地震預警中具備應用前景。

參考文獻：

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