单台地震自动定位的网格搜索法

样数据为ｙ（ｆ），北向为正，相应的坐标轴记为Ｙ方向：东西向分量为ｘ（ｆ），东向为正，相应的坐标轴记为ｘ
方向。当坐标系自北向东旋转ａ角时，新的坐标轴记为ｘ口和Ｙａ。地震波形记录沿新坐标轴的两个分量为：
Ｙ。（ｆ）＝ｙ（ｆ）木ＣＯＳ ａ＋ｘ（ｆ）宰ｓｉｎ口；Ｘ。（ｆ）＝－ｙ（ｉ）术ｓｉｎ口＋ｘ（ｆ）木ＣＯＳ ａ
・专题六・
单台地震自动定位的网格搜索法
赵仲和¨ 牟磊育２’ １）中国地震台网中心，北京１０００３６ ２）北京市地震局，北京１０００８０
利用单个地震台站的三分向数字地震波形记录测定地震基本参数，即震源位置、发震时刻和震级，仍然在 地震监测和地震速报中具有重要作用。在我国的数字地震台站装有软件，利用单台三分向记录自动测定方位角 和人机交互测定震中距，进而测定震中位置。在利用单台三分向地震记录进行自动处理，特别是震相自动识别 和到时读取方面，近年来也取得了相当大的进展。然而，由于地震记录本身的复杂性，利用单台三分向记录波 形自动测定震中方位角和识别多个震相，进而利用单台多震相到时自动测定震中距和震源深度仍面临诸多困难。 因此，研究新的单台地震自动定位方法和开发相应的计算机软件，具有现实意义。 另一方面，有效的单台地震自动定位方法有可能成为地震台网地震自动定位系统的组成部分，纳入地震台 网的地震自动定位综合解决方案，从而提高地震台网地震自动定位的效能。 随着计算机计算速度的提高和存储容量的扩大，以往被认为不现实的或者实现成本高的、不被人们看好的 数据处理方法，如简单的直接搜索法，已在诸多领域应用，解决了利用反演方法不能解决或不能正确求解的问 题。基于这一思路，本文提出了一种利用单个地震台站三分向数字地震波形记录进行单台地震自动定位的网格 搜索法。 该方法以台站为中心，建立辐射状网格，按可变震中距步长和方位角步长进行搜索。对一个检测到的地震 事件记录波形，对每个震中距，计算预测波形特征函数与记录波形特征函数的互相关函数值，选其最大值对应 的震中距。这里，预测特征函数是一个简化的波形，由若干个基本波形组成。基本波形可选择例如正的三角波。 特征函数中包含的基本波形个数、相对位置以及相对幅度由预测地震事件的震中距决定。即根据在一定震中距 的主要震相个数、震相之间的相对到时差以及各主要震相的相对发育程度（预计的最大振幅比），构造与给定震 中距对应的预测特征函数波形。这里所谓记录波形特征函数，是指对原始记录波形进行适当的变换，其基本考 虑是去掉波形中的细节，突出地震信号的主要运动学特征。具体地说，希望在地震震相到达时，特征函数急剧 增大，然后快速下降至接近或等于零，而在下一个震相到达时，特征函数又能急剧增大，然后快速下降至接近 或等于零，如此继续。可能有不同的特征函数，例如经常用于检测地震事件和读取震相到时的“长短时平均值 之比”。沿时间轴滑动预测波形特征函数，计算两个特征函数的互相关值。对于给定的震中距，该互相关值是预 测波形特征函数在时间轴上起始位置的函数。 对每个方位角，合成沿径向和沿横向的波形分量。设地震波形记录北东向分量第ｆ个采
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பைடு நூலகம்
计算这两个分量Ｐ波段的绝对积分值之差。选其最大值对应的方位。对于选定的方位，利用所合成的径向 分量与记录垂直分量乘积在Ｐ波段的积分值的符号（正或负），在两个相差１８０度的可能方位角中选出正确的方 位角，即积分值为负值对应的方位角为震中相对予台站的方位角。利用得到的震中距和震中方位角，进一步可 得到震源位置和发震时刻。 我们在ＭＡＴＬＡＢ环境中以辽宁数字遥测地震台网大连地震台记录的１９９９年１１月２９日岫岩地震的数字波 形数据为例，对本方法进行了数字试验，结果表明该方法是可行的。