巴塘地震台数字地震仪记录波形特点
地球物理学中的地震波形分析
地球物理学中的地震波形分析地震是地球上最具破坏性的自然灾害之一，对人类社会和环境造成了巨大的影响。
地震波形分析是地球物理学中的一项重要研究内容，通过对地震波形的观测和分析，可以揭示地震的发生机制、震源特征以及地球内部的结构等信息，对于地震预测、灾害防治和资源勘探等领域具有重要意义。
地震波形是地震事件在地球内部传播过程中产生的振动信号。
地震波形分析的基本原理是利用地震波在地球内部传播的速度和路径的差异，通过地震台网观测到的地震波形数据，推断地震的震源位置、震级以及地球内部的物理性质等信息。
地震波形分析可以分为两个主要的方面：一是对地震波形的观测和记录，二是对地震波形数据的处理和解释。
地震波形的观测和记录是地震波形分析的基础。
地震台网是地震波形观测的主要手段，它由一系列地震台站组成，分布在全球各地。
当地震发生时，地震波会传播到各个地震台站，通过地震仪器记录下来。
地震仪器通常采用地震仪、加速度计等设备，可以测量地震波在三个方向上的振动信号。
地震仪器记录的地震波形数据被存储下来，形成地震波形数据库，供地震学家和地球物理学家进行进一步的分析和研究。
地震波形数据的处理和解释是地震波形分析的关键环节。
地震波形数据经过预处理和滤波等操作，去除噪声和干扰信号，提取出地震波形的有效信息。
然后，地震学家会对地震波形数据进行时间域和频率域的分析，以获得地震波形的时程特征和频谱特征。
地震波形的时程特征包括到时、振幅、周期等参数，可以用来确定地震的震源位置和震级。
地震波形的频谱特征反映了地震波在不同频率上的能量分布，可以用来研究地球内部的物理性质和结构。
地震波形分析在地球物理学中有广泛的应用。
首先，地震波形分析可以用于地震预测和灾害防治。
通过对地震波形的观测和分析，可以提前预测地震的发生时间和地点，为地震灾害的防范和减轻提供重要依据。
其次，地震波形分析可以用于研究地球内部的物理性质和结构。
地震波形数据可以揭示地球内部的速度结构、密度结构和衰减结构等信息，对于理解地球的演化过程和构造特征具有重要意义。
地震波形的特征提取及分类算法研究
地震波形的特征提取及分类算法研究地震波形特征提取及分类算法研究地震是一种典型的自然灾害事件，造成的人员伤亡和财产损失往往是巨大的。
地震预警技术的发展在一定程度上增强了人们应对地震灾害的能力。
其中的特征提取及分类算法是地震预警技术的核心内容。
地震波形的基本分类地震波形按照到达时间顺序和振幅大小，通常可以分为P波、S波和L波三种。
P波是一种纵波，速度最快，它的传播速度约为6-7km/s。
由于在地震发生时产生的压缩性波动，它是最先到达台站的波形。
S波是一种横波，速度仅次于P波，传播速度约为4-5km/s。
由于在地震发生时，在地壳中激发的横波，它在P波之后到达台站，并且它不能穿透液态物质。
L波是一种面波，速度较慢，传播速度同S波，但是强度更大。
在地震波到达后，它会在地球表面引起明显的震动和振荡。
地震波形特征提取地震波形特征提取是从复杂的地震波形中提取出对地震预测有意义的信息。
主要考虑的是在减少信息冗余的同时，保留包含关键信息的特征向量。
常用的特征提取算法包括主成分分析（PCA）和小波变换等。
PCA算法可以提取出必要的特征向量，然后使用这些特征向量来描述原始数据的最重要部分。
这个算法被广泛应用于信号处理、图像处理和地震波形分析等领域。
小波变换是把信号分解成一系列不同频率的小波。
小波变换不仅可以提取信号的频率信息，还可以从时间和幅度方面分析信号。
地震波形分类地震波形的分类可以根据波形形状、频率和振幅等特征进行分类。
常用的分类方法包括K-均值聚类和支持向量机等。
K-均值聚类是一种无监督的分类方法，可以将大量数据分为不同的类别。
该算法首先需要将数据集分为k个不同的聚类簇，然后通过迭代的方式使得每个数据点属于最近的聚类簇。
支持向量机是一种有监督的分类算法，它可以为数据集合找到最优的分类超平面。
该算法可以在低维和高维空间中构建分类模型，其分类效果非常优秀。
结论地震波形特征提取及分类算法在地震预警技术中有重要的应用价值，可以有效地减少地震预警误报率和漏报率。
地震波形数据的处理和分析
地震波形数据的处理和分析1. 引言2. 数据采集3. 数据预处理- 数据格式转换- 数据降噪- 数据校正4. 数据分析- 时域分析- 频域分析- 时间-频率分析5. 结束语1. 引言地震是地球上的一种常见自然灾害，它可能造成巨大的生命和财产损失。
地震波形数据的处理和分析是了解地震活动和预测地震可能性的关键步骤。
本文旨在介绍地震波形数据的处理和分析方法，帮助科研工作者更好地利用这些数据来研究地震活动和预测地震可能性。
2. 数据采集地震波形数据的采集通常使用地震仪。
地震仪通常由三个基本部分组成：传感器、记录器和电源。
传感器用于测量地震波，将其转换为电信号。
记录器接收来自传感器的信号，并将其记录在磁带、磁盘或计算机存储器中。
电源用于提供记录器和传感器所需的电力。
3. 数据预处理处理地震波形数据的首要任务是对其进行预处理。
地震数据预处理可以分为数据格式转换、数据降噪和数据校正三个部分。
- 数据格式转换地震数据采集器通常会以其自己的格式存储数据。
因此，在使用数据之前，必须将其转换为统一的格式。
这通常需要使用专业软件或自己编写的代码来完成。
- 数据降噪地震波形数据通常包含许多各种各样的噪声，并可能出现一些异常值或目标外的信号。
因此，需要降低噪音，以使信号更加清晰。
常用的降噪方法有滤波、去除基线漂移等。
- 数据校正校正是指将原始地震波形数据转换为标准的地震量，例如位移、速度或加速度。
地震波形数据的校正可通过对地震仪的灵敏度和响应函数进行测量来完成。
4. 数据分析地震波形数据的分析涉及到时间域分析、频域分析和时间-频率分析。
- 时域分析时域分析是分析地震波形数据的时间特性。
时域分析方法通常包括峰值、振幅、半周期等。
- 频域分析频域分析是分析地震波形数据的频率特性。
这可以通过将波形数据转换为频谱来实现。
最常用的频域分析方法是傅里叶变换。
- 时间-频率分析在许多情况下，需要分析地震波形数据的时间和频率特性。
这可以通过使用小波分析完成。
地震波形解释技术讲解
地震波形解释技术讲解地震波形解释是地球物理学中的一项重要工作，它通过分析地震记录中的波形信息，了解地下岩石结构、地震发生机制以及地震破裂过程等相关信息。
地震波形解释技术在地质勘探、矿产资源探测、地震监测等领域都有广泛应用。
本文将介绍地震波形解释技术的基本概念、方法和应用。
一、地震波形解释技术概述地震波形解释技术是根据地震波在地下介质中的传播和反射、折射等现象，通过分析波形记录来确定地下岩石的物理性质和结构。
地震波形记录中包含了地震波在地震源和地表接收点之间传播的信息，将这些信息进行处理和解释，就可以获取地下结构的相关信息。
二、地震波形解释技术的方法1. 震相分析法震相分析法是一种常用的地震波形解释方法。
它通过分析地震记录中的不同震相的到达时间和振幅，来推断不同岩石层界面的位置和性质。
震相分析法包括初动到时提取、振幅分析和速度分析等步骤。
通过田间实测和实验室分析，可以建立震相的速度表，利用速度表来解释地震记录中的波形信息。
2. 反射波形解释法反射波形解释法是根据地震记录中的反射波形特征，来推断地下界面的形态和属性。
在地震记录中，反射波是震源发射的地震波在地下岩石界面上发生反射后返回地表接收到的波形。
通过分析反射波的振幅、频率、相位等特征，可以判断反射面的位置、走向、倾角和反射系数等参数，从而得到地下构造的信息。
3. 折射波形解释法折射波形解释法主要应用于地下介质存在不均匀性的情况。
当地震波从一个介质传播到另一个介质时，波的传播方向会发生改变，这就是折射现象。
通过分析折射波的特征，可以计算出介质的折射系数、折射角度等参数，进而推断地下介质的物理特性。
三、地震波形解释技术的应用1. 地质勘探地震波形解释技术在地质勘探中有着广泛的应用。
通过分析地震记录中的波形信息，可以了解地下岩石的层序、岩性、构造等特征，为勘探活动提供重要信息。
地震波形解释技术广泛应用于石油、天然气、矿产资源等勘探项目中。
2. 地震监测地震波形解释技术在地震监测中也发挥着重要作用。
地震地震波
地震烈度划分
6度：器皿倾倒，房屋 轻微损坏
3度：少数人有感，仪 器能记录到
4-5度：睡觉的人会惊 醒，吊灯摆动
7-8度：房屋破坏，地面 裂缝
9-10度：桥梁、水坝损坏、 房屋倒塌，地面破坏严重
11-12度：毁灭性的破坏
影响烈度的因素
震级 震源深度 震中距 场地条件 人口密度和经济发展程度
建筑物质量
发生地震的时间
地震的分布规律
环太平洋地震带 欧亚地震带
海岭地震带
1995-2001年全球4级以上地震震中分布图
世界地震带分布图
黄色标识区域为环太平洋火山地震带、地中海—喜马拉雅地震带 蓝色标识区域为大陆断裂地震带 绿色标识区域为大洋海岭地震带
中国地震分布带
西南地区地震分布图
气象异常
天晴日暖，碧空晴净，忽 见黑云如缕，宛如长蛇，横亘 空际，久而不散，势必地震。
——《隆地
气鼓荡，如鼎内沸水膨涨。
地震观测
地震仪：地震仪是观测地震所引起的
地面振动的仪器，主要是利用惯性原
理和弹性原理来记录地震引起的地面
运动。
地震的观测
候 风 地 动 仪
地震矩M 0 AD
：剪切强度
A：滑动部分断层面面积 D：断层两盘滑动距离
矩震级： M w log M 0 / 1.5 a
a：常数
我国使用的的震级标准是国际通用震级标准，叫 “里氏震级”。
里氏震级被定义为︰一台标准地震仪,在距离震中100公里 处所记录的最大振幅Ａ（以微米计）的对数值︰
这一证据表明，这场悲 剧是当潜艇在水面上时 艇上的一枚鱼雷意外引 起的，随即在深部发生 了几枚鱼雷爆炸。
离美国世界贸易中心34公里的地 震台，记录了911事件的全部时间 进程
地震波描述
1.1设计加速度过程线依据GB18306-2001《中国地震动参数区划图》，50年超越概率为10%时，工程区地震动峰值加速度为0.15 g，地震动反应谱特征周期为0.45 s，相应地震基本烈度为7度。
场地土属中软场地土，场地类别为Ⅱ类。
根据（DL5073-2000）《水工建筑物抗震设计规范》的规定，本工程壅水建筑物抗震设防类别为乙类，设计烈度按7度取。
参考工程地质报告，本课题选取美国Taft地震波、人工地震波与实测地震波共三条地震波进行分析。
Taft地震波，1952年7月21日发生于美国的加利弗里亚州地震（California Earthquake，震级7.4级），是位于加州Kern County林肯学校的No.1095地震台测得的地震记录，该记录地距震中约43.5 km。
地震仪设于学校附近一隧洞混凝土地板上，测得完整的三向地震波，记录长达54 s，最大地震加速度175.9 cm/s2，最大速度17.7 cm/s，最大位移9.15 cm。
Taft地震波由于记录完整、数据可靠，在国际地震工程界被广泛引用。
本报告中将其峰值加速度调整至0.15 g得到设计地震加速度过程线进行动力反应分析，通过SHAKE91程序反演后，坝基水平向基岩地震波峰值为0.12 g，竖直向基岩地震波峰值为0.08 g。
横河向、顺河向和竖直向输入加速度之比为3:3:2。
计算地震时长20 s，时间步长为0.02 s，各方向地震波时程如图1.1-1至图1.1-3所示。
人工地震波，是根据《水工建筑物抗震设计规范》选取规范标准反应谱为目标谱生成。
人工波生成时，迭代误差取为5%，其中特征周期T g按照基岩场地取0.3 s，反应谱最大值的代表值βmax取为2，设计加速度代表值为0.15 g。
由此得到设计地震加速度过程线进行动力反应分析，通过SHAKE91程序反演后，坝基水平向基岩地震波峰值为0.12 g，竖直向基岩地震波峰值为0.08 g。
西安地震台典型数字记录震相特征
SEISMOLOGICAL AND GEOMAGNETIC OBSERV ATION AND RESEARCH 第39卷 第2期2018年 4月Vol.39 No. 2Apr. 2018地震地磁观测与研究doi: 10. 3969/j. issn. 1003-3246. 2018. 02. 013西安地震台典型数字记录震相特征呼 楠 刘 盼 闫俊义 马世虎（中国西安710068陕西省地震局）摘要 按天然地震和诱发地震分类，以多震地区典型事件为例，分析并总结西安地震台数字记录震相特征，为地震台站进行震例分析和更深层次的相关研究提供参考。
关键词 震相特征；天然地震；诱发地震0 引言地震具有原地复发的特点（Nishenko et al ，1987），同一地震台站记录的发震地点重复率较高。
长期监测的地震台站积累了大量震例，对震相特征的总结归纳可以指导本地区台站的震相分析工作，而且地震波形拟合、地壳速度结构分布及矩张量的确定等研究，均依赖于地震图的正确分析。
随着数字化工作的不断深入，地震工作者在典型震例震相分析方面开展了大量研究。
贾庆华等（2004）对广州地震台记录的国内M 5.0以上地震数字记录波形及震相特征进行了分析总结；陈翔等（2007）对昆明地震台2001—2004年数字地震资料典型震例进行整理、分析；张淑珍等（2007）对东北深震震相在兰州地震台的数字模拟记录特征和震源参数进行对比分析；马莉等（2009）对沈阳地震台记录的中强地震震相数字记录特征进行分析；陈翔等（2011）对2009年汤加M 7.7地震震相特征进行特例分析；孟彩菊等（2011）对太原地震台记录的震中距100°左右的地震震相特征进行分析；刘瑞丰等（2014）对宽频带数字记录仪记录的震相特点进行系统分析；许健生等（2014）对中国数字地震台网（CDSN ）11个地震台1990—2012年记录的50个M 7.0左右地震的宽频带数字震相资料进行细致分析和标注。
中国数字地震台网(CDSN)连续波形地震数据库
中国数字地震台网(CDSN)连续波形地震数据库张德存;黎明;张爽【摘要】@@ 中国数字地震台网(CDSN)自建立以来,数据管理中心(DMC)已收集了大量连续的地震记录资料.这些资料过去有的以磁带、磁盘为介质提供给地震专家和地球物理学家们,在地震预测预报、地震科学研究、地壳运动及地壳构造的研究中发挥了积极作用,同时台网产出的高质量的数字地震记录资料也得到了中外专家的一致好评.随着计算机技术和网络技术的快速发展,数字地震台网观测产生的大量数字地震记录,可通过计算机网络技术和计算机数据库技术达到信息资源的共享,快捷方便地服务于地震科研,使台网的数字地震记录不仅为大地震预测预报、地震研究服务,还可以快捷方便地为数字台站所在省局的区域地震预测预报和地震分析研究服务,更好地发挥台网的经济效益.下面就CDSN数字地震台网连续波形地震数据库作一介绍.【期刊名称】《国际地震动态》【年(卷),期】2000(000)007【总页数】3页(P19-21)【关键词】CDSN;连续波形;地震记录数据;数据库【作者】张德存;黎明;张爽【作者单位】中国地震局地球物理研究所;中国地震局地球物理研究所;中国地震局地球物理研究所【正文语种】中文【中图分类】P315.732中国数字地震台网(CDSN)自建立以来，数据管理中心(DMC)已收集了大量连续的地震记录资料。
这些资料过去有的以磁带、磁盘为介质提供给地震专家和地球物理学家们，在地震预测预报、地震科学研究、地壳运动及地壳构造的研究中发挥了积极作用，同时台网产出的高质量的数字地震记录资料也得到了中外专家的一致好评。
随着计算机技术和网络技术的快速发展，数字地震台网观测产生的大量数字地震记录，可通过计算机网络技术和计算机数据库技术达到信息资源的共享，快捷方便地服务于地震科研，使台网的数字地震记录不仅为大地震预测预报、地震研究服务，还可以快捷方便地为数字台站所在省局的区域地震预测预报和地震分析研究服务,更好地发挥台网的经济效益。
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２ 资 料 的选 取 和 波 形 记 录 特 征
选取 了以巴塘地震台为 中心 ， 震 中距 １— ８ ０ ０ ｋ ｍ范 围内 Ｍ ≥３ ． ０级 的地震原始观测数据作为分析对 象， 并且以中国地震 台网（ Ｃ Ｓ Ｎ ） 发布的地震 目录中所列 出的地震参数作为 巴塘地震台地震测定数据 的标准。 这些地震数据 中包含有 ２ ０ ０ ８ 年 ５月 １ ２日的汶川地震和 ２ ０ １ ０年 ４月 １ ３日的青海玉树地震 ， 还有接近同一 个地 方 的地震 群 ， 因这 些地 震 波 形 相 似 ， 所 以 只选 取 了震 级 相 对 较 大 的地 震来 进 行 分 析 ， 共 取 得 地 震 记 录 ３ ２ ８ 个。使用专门计算地震发生的方位角和震 中距 的计算程序 ， 计算出所有 ３ ２ ８ 个地震的方位角和震 中距。 ２ ． １ 地震 记 录波 形震 中距 特 点 在３ ２ ８ 个地震数据基础之上 ， 根据不同的震 中距 、 方位角和不同的波形特点 ， 试图找 出各个方 向记录波 形的共同特点 ， 部分地震波形与理论 的波形图大相径庭 ， 震级偏差大 ， 为了讨论方便按照震中距离的不同分
别作 如下 归 属于地方震 ， 当震中方位角处于 ０～ ３ ６ ０度时， 也就是说不分地震发生的方位角 时， 由于地震震级小 ， 其地震波仅在很小 的范围传播 ， 巴塘地震台的地震仪记录到的地震波形 中 Ｐ Ｃ ； 、 Ｓ Ｇ都很 正常地呈现出来。 比如 地震事件 为 ２ ０ ０ ７ １ １ １ ５ ２ ０ ５ ５ ． Ｅ Ｖ Ｔ记录 ， 计算 出的地震方 位角 为 ３ ５ ２ ． ５度 ， 震 中距 △＝ ８ ６ ． ２ ｋ ｍ， 地震震级 Ｍ。 ． ＝ ３ ． ２ ， 分析认为该地震波从莫霍面上的反射波 Ｐ １ １ 、 Ｓ １ １ 呈现清楚 ， 参见图 １ 。
第 ３期 （ 总第 １ ４ ８ 期） ２ ０ １ ３年 ９月
四 川 地 震 Ｅ Ａ Ｒ Ｔ Ｈ Ｑ Ｕ Ａ Ｋ Ｅ Ｒ ＥＳ Ｅ Ａ Ｒ Ｃ Ｈ Ｉ Ｎ Ｓ Ｉ Ｃ ＨＵ Ａ Ｎ
Ｎ Ｏ ． ３ Ｓ ｅ ｐ ｔ ．２ ０ １ ３
巴塘 地震 台数 字地 震 仪 记 录波形 特 点
收 稿 日期 ： ２ ｏ １ ３— ０ ５—１ ３
作者简介 ： 何韬 （ １ ９ ６ ９ 一） ， 男， 四川省三 台县人 ， 工程师 ， 目前主要从 事于地 震监测 预报工作
・
１ ８・
四
川 Ｉ 地
震
２ ０ １ ３年第 ３期
震波通过介质时其衰减得非常大 ， 可能 Ｐ波也存在有衰减 ， 从而造成了震级偏差很大。
１ 台站 概 况
巴塘地震台始建于 １ ９ ７ ３ 年， 位于巴塘县夏邛镇向阳一社 。该台地处川藏交界的巴塘河谷盆地东缘 ， 距 县城约 １ ｋ ｍ。巴塘断裂带为北东走 向， 属三江弧形构造带的字嘎寺一德钦断层的一部分 。台址基岩为二叠 系下统 （ Ｐ １ ） 片岩 ， 大理岩 ， 地表为第四系砾石层 ， 台址岩性为角砾岩 。台站附近断裂较多 ， 构造复杂 ， 位于强 地震 活动 带上 。１ ９ ８ ９年 巴塘 地震 台 附近 的小 坝村 发 生 了 ４次 Ｍ。 ６ ． ０级 以上 的震 群性 地震 。 “ 十五” 数字 地 震台站改造后 ， 巴塘台使用 的是 Ｃ Ｔ Ｓ一 １ Ｅ型地震计 ， 其频带范围为 ５ ０ Ｈ ｚ 一１ ２ ０ ｓ ， 数据采集 器为 Ｅ Ｄ Ａ Ｓ一 ２ ４ Ｌ ， 单台人机分析软件为港震 Ｅ Ｄ Ａ Ｓ — Ｉ Ａ Ｓ ， 从２ ０ ０ ６ 年９ 月正式运行 ， 至今摆和数采正常运行 ， 仪器标定均按 测震台站规范要求进行 ， 并把标定结果放入到相应的文件里。近年来 ， 巴塘地震 台地震观测系统运行一直稳 定， 资料连续真实可靠 ， 在全 国质量评 比中取得较好名次。丰富的地震记录和优质的观测质量为地震研究提
通过对 ３ ２ ８个地震记录数据的处理和分析 ， 我们对于巴塘地震台所记录的地震波有了一个清楚的认识 。 而且记 录 了 ２ ０ ０ ８年 ５月 １ ２ 日发 生 的汶川大 地震 ， 巴塘地震 台记录 了大量从 地震 台东 边来 的地震 弱 Ｓ波 ， 对 于这些地震波形的分析 ， 按照地震发生的方位角进行了讨论 ， 通过方位角分析认 为， 当地震发生 的方位角为 ６ ２— １ ５ ２ 度， 震 中距大于 ２ ６ ０ ｋ ｍ 以东的地区， 认为可能存在很大一个地带是属于软流层性质的 ， 这种软流层 性质的地壳介质使地震波中的 Ｓ Ｇ波没法通过 ， 造成了在地震记录中弱 ｓ 波现象 的出现 ； 我们想是否可以通 过用震 中距相等、 震级相 同的方法来找出 Ｐ 波振幅与 ｓ 波振幅之间的关系 ， 在分析弱 ｓ波时， 通过量取 Ｐ波 振幅反算出 Ｓ 波振幅来计算震级 ， 从而达到减小震级测定偏小的问题 ； 通过对巴塘地震 台记录波形的归纳和 总结 ， 说明巴塘西边 （ ２ １ ４度至 ３ ２ ９度） 的地质结构是均匀介质 ， 其它方位 的地层介质不是很均匀 ， 比较复杂。 这些分析结果对于今后地震波形的读取具有很好 的参考意义。 本文感谢陈天长研究员和苏金蓉高级工程师提供软件支持和指导。
测数据的处理分析 ， 认 为￣
复杂 。
（ ２ １ ４度至 ３ ２ ９ 度） 的地质结构 是均匀介质 ， 其它方 位的地壳介质不是 很均匀 ， 比较
关键词 ： 数字地震仪 ； 地震 波形 ； 介质
中图分 类号 ： Ｐ ３ １ ５ ． ３ 文献标志码 ： Ｂ 文章编号 ： １ ０ ０ １ —８ １ １ ５ （ ２ ０ １ ３ ） ０ ３—０ ０ １ ４— ０ ５
何 韬， 刘 涛， 李小萍
６ ２ ７ ６ ５ ０ ） （ 巴塘地震 台 ， 四川 巴塘
摘
要： 以中国地震 台网（ Ｃ Ｓ Ｎ ）目录为标准 ， 从２ ０ ０ ７年 １月至 ２ ０ １ ２年 １ ２月共计 ７ ２个 月的 时间 ， 选取 了 以巴塘 地
震 台为 中心 ， １ —８ ０ ０ ｋ ｍ范 围内 大于 ３ ． ０级 的地震共 １ ３ ８ ８个 ， 按照地震 的方位 角进行统计 分析。通过这 些观