自貢臺網地震超快速報系統運行結果評估＊

杜 軍

（自貢市地震監測中心，四川自貢 643000）

引言

自貢市地處四川盆地南部，屬丘陵地帶，是一個中強地震活動區。自貢的地震屬典型的城市“直下型”地震，具有震源淺、烈度高、破壞性較大、重復概率較高的特點。因此，自貢市是國務院確定的四川省5個重點抗震設防城市和四川省地震重點監視防御區。全市均處于地震基本烈度Ⅵ度以上，其中自貢城區地震基本烈度達Ⅶ度，Ⅶ度區面積占全市總面積的80%。2019年以來，自貢市轄區內已發生4級以上地震6次，最大地震是2019年2月25日榮縣MS4.9地震，直接經濟損失約2.4億元，造成了極大的經濟損失和社會影響。因此，在地震發生后，社會各界希望在極短時間內獲得準確的地震信息，如地震發生時間、地點、震級等，憑借地震超快速報系統能快速獲取地震信息，為政府及時進行救災決策提供基礎數據。這項工作具有直接的減災效益。

目前，國內外地震工作者開展了對地震事件進行自動處理的研究。美國USGS長期致力于發展地震預警系統，早在20世紀六七十年代，USGS在加州中部開發了一套地震監測系統，它能夠快速確定區域地震的震級和震中位置。目前，日本也已建成區域性超快地震速報系統，并多次成功發送超快速報信息，有效減輕了地震災害損失，取得了良好的效果[1]，如：在2011年日本MW9.0大地震中，日本新干線地震監測與超快速報系統及時發布地震信息，高速列車在地震波到達前提前制動停車，避免了列車出軌和人員傷亡[2-9]。在國內，中國地震臺網中心、福建省地震局和深圳防災技術研究院研發的地震自動處理系統，實現了1—3 min左右自動確定出地震基本參數。現在，深圳防災技術研究院在原基礎上優化算法，優化框架，研發了超快速報系統，根據臺網密度，實現秒級產出，提升產出的時效性。

可見，在現有條件下地震超快速報系統建設是防災減災不可缺少的一項重要工作，是地震應急和協助政府做好防災減災、穩定社會秩序等的基礎性工作。因此，地震超快速報系統被提到了愈來愈高的位置，在自貢臺網部署的地震超快速報系統作為國家地震臺網和區域地震臺網自動速報系統的有益補充，因而有必要對自貢臺網地震超快速報系統產出的地震參數進行評估。

1 自貢數字遙測地震臺網布局和地震超快速報系統

1.1 自貢數字遙測地震臺網布局

目前，自貢數字遙測地震臺網擁有數字測震臺站6個，地震數據通過無線匯集傳回自貢地震監測中心，由自貢地震監測中心傳到四川省地震局，同時自貢地震監測中心從省地震局共享市邊界50 km內的6個臺站，在自貢地震監測中心組網處理。近年來自貢市行政區域內地震頻次增多，為了更好地監測自貢行政區內的地震，自貢市防震減災局又在網內自建了5個流動臺，他們分別是榮縣境內的郝家山臺（HJS）、鳳翔村臺（FXC）、雙石臺（SST）、望佳鎮臺（WJZ）和大安區界牌鎮臺（JPZ），至此，臺網中心接入12個測震臺站和5個流動臺，共17個臺站，這樣可大大提高自貢市的地震監測能力（圖1和圖2）。從而達到了網內能監測到0級以上地震，對1級以上地震有定位能力，基本能滿足地震超快速報系統的要求。2018年12月四川自貢數字遙測地震臺網中心利用以前的服務器安裝JOPENS6.0及地震超快速報系統，進入測試運行階段。

圖1 自貢數字測震臺網臺站分布情況Fig. 1 Distribution of stations in Zigong digital seismic network

圖2 自貢數字測震臺網接入井研、宜賓、榮昌等臺站分布情況Fig. 2 Distribution of Zigong digital seismic network connected to Jingyan，Yibin，Rongchang and other stations

1.2 地震超快速報系統概述

地震超快速報系統是將地震發生后臺站實時傳回的地震波形，通過震相自動識別、組合、定位，確定出地震三要素（地震發震時刻、震中位置和震級）。通過自貢市地震信息發布中心，在第一時間向超快短信用戶速報地震信息，然后通過值班人員人機結合在8—12 min得出正式速報數據（3.0級以上以國家正式速報為準），在15 min以內向市委、市政府速報地震信息。從而使自貢市建立的市縣地震信息快速發布平臺，從以前的分鐘級提升到了秒級超快信息推送，覆蓋了市縣兩級（圖3）。

圖3 地震超快速報系統流程圖Fig. 3 Flow chart of ultra-fast earthquake reporting system

選取2019年1月—2020年1月地震超快速報系統產出的第3次自動定位結果（下文簡稱尾報），通過與四川省地震局地震觀測報告結果進行對比，從而評估該地震超快速報系統產出地震數據在自貢地區的實效性和準確度，從而服務于自貢市的地震應急工作。

2 自貢地震超快速報系統產出數據和省局編目產出結果對比分析

2.1 數據來源和樣本說明

利用2019年1月—2020年1月自貢數字遙測地震臺網的地震超快速報系統產出的M≥3.0地震58條數據（表1）和四川省地震局地震觀測報告中的對應數據進行對比分析。該樣本從時間序列來分析，每月均有地震超快速報系統產出的數據；從震中位置來分析，在臺網責任區內（圖4）以及自貢周邊地震均有地震超快速報數據產出；從震級大小來看，全年M1.3—6.0地震都有。因此，樣本的連續性、完整性都好，說明該系統運行穩定，能夠滿足分析評估要求。

表1 超快速報尾報與四川省地震局地震觀測報告編目結果偏差統計樣本Table 1 Statistical sample of deviation between the final report of ultra-fast report and the cataloging results of seismic observation report of Sichuan Earthquake Agency

續表 1

圖4 自貢數字遙測地震臺網速報范圍Fig. 4 Quick report range of Zigong digital telemetry seismic network

根據圖4自貢數字遙測地震臺網速報范圍圖，下面我們選取M≥3.0地震共58條數據進行評估。

2.2 發震時刻偏差值分析

設ΔT為地震超快速報系統發震時刻與四川省地震局地震觀測報告中發震時刻之差，記為：

式中，T1為地震超快速報系統發震時刻，T2為省地震局地震觀測報告中發震時刻。

從表2所列數據和圖5可以看出，地震超快速報系統產出數據與省地震局地震觀測報告相比，發震時刻平均偏差值均小于5 s，從散點圖來看，最大偏差為3.7 s，符合測震臺網要求，可見地震超快速報系統發布的發震時刻完全達到了地震速報要求。

表2 發震時刻偏差值統計Table 2 Statistics of deviation values at the time of earthquake occurrence

圖5 發震時刻偏差值Fig. 5 Deviation values at the time of earthquake occurrence

2.3 震中位置偏差值分析

設ΔP為地震超快速報系統震中位置（φ1，λ1）與四川省地震局地震觀測報告中震中位置（φ2，λ2）之差，記為：

其中，λ1和φ1為地震超快速報系統產出數據的經緯度，λ2和φ2為四川省地震局地震觀測報告中的經緯度。

從表3所列數據和圖6可以看出，震中位置產生偏差的具體情況是：①網內（有效責任區內）由于自貢市防震減災局在原有6個固定臺站的基礎上，自建5個流動臺站，加密了孔徑，網內震中位置平均偏差值為3.2 km，最大為4.6 km；②網外（有效責任區外）震中位置平均偏差值為8.6 km，最大為35.6 km，這個也符合接入臺站稀疏、孔徑較大的基本情況，即是臺站間距大，偏差就大；臺站間距小，偏差就小的基本原理，所以存在一定的偏差。但總體來看，地震超快速報系統產出的震中位置也能滿足測震臺網地震速報和地震應急的要求。

表3 震中位置偏差值統計Table 3 Statistics of deviation values in epicenter position

圖6 震中位置偏差值Fig. 6 Deviation values in epicenter position

2.4 震級偏差值分析

設ΔM為地震超快速報系統震級與四川省地震局地震觀測報告中震級之差，記為：

式中，M1為地震超快速報系統震級，M2為四川省地震局地震觀測報告中震級。

從表4所列數據和圖7可以看出，地震超快速報系統產出的地震震級平均偏差值，不論是網內還是網外均小于0.3級，符合測震臺網的要求。

表4 震級偏差值統計Table 4 Statistics of deviation values in magnitude

圖7 震級偏差值Fig. 7 Deviation values in magnitude

3 結論

從2019年1月—2020年1月各項數據的分析評估看：①地震超快速報系統把地震自動速報用時從分鐘級提高到了秒級；②發震時刻的平均值都在測震臺網地震速報要求范圍內；③地震超快速報系統產出的震中位置和地震震級數據，有個別偏差值偏大，且在網內（有效責任區內）臺站相對密集區域偏差值明顯較小，網外（有效責任區外）臺站臺間距大、臺站布局相對稀疏區域偏差值有偏大的跡象，這也和參與計算臺站數量少有關，所以，必須要通過人工干預、人機結合在8—12 min左右給出正式報；④通過分析評估得出自貢臺網地震超快速報系統總體運行穩定，定位精度達到了測震臺網地震速報的要求，大大提高了自貢市黨委政府地震應急工作的及時性、準確性，以及群眾得到信息的快速性，這樣可在第一時間快速的作出相應級別的應急響應；⑤隨著國家加大投入和“國家烈度速報與預警工程項目”的推進，通過廣大地震工作者的不斷努力，該系統將會得到進一步完善。