基于中国强震动数据的PhaseNet网络捡拾P波到时研究

快速和准确捡拾地震P波到时是地震预警技术的基础工作之一。PhaseNet等U形网络已在“谛听”测震数据集上取得良好的震相捡拾结果,旨在提升处理M L3.0以下的地震的能力。目前针对有限中国强震动数据的震相捡拾研究较少,地震预警主要是针对处理M L3.0以上的地震。该研究以在地震预警中快速和准确捡拾地震P波到时为目的,直接迁移和构建PhaseNet的衍生网络,探究利用有限中国强震动数据重训的网络模型是否具有良好的捡拾P波表现。研究结果表明:PhaseNet及其衍生网络模型的精确度、召回率、F 1分数、捡拾误差均值(μ)和标准差(δ)约为0.942、0.930、0.937、-20 ms和200 ms左右,具有良好的捡拾P波到时精度和泛化性能;此外,PhaseNet及其衍生网络在高信噪比条件下捡拾效果良好,但对于低信噪比数据的捡拾效果仍有待提升。

国家测震台网中心强震动数据处理系统的设计与实现

为满足国家测震台网海量强震动观测数据的处理时效性、格式标准化、产品丰富度等需求,开发了兼容多类强震动观测站点且具备数据快速汇集、处理及归档等功能的强震动数据处理系统。该系统提供地震波形人机交互数据预处理界面,对加速度记录进行预处理,进一步分析预处理后的加速度事件波形数据,计算得到地震动各项参数,包括峰值加速度(PGA)、峰值速度(PGV)、峰值位移(PGD)、仪器烈度、持时、傅氏谱、反应谱和三联谱等,可以导出地震元数据、地震记录波形,对各类数据进行归档存储。该系统具有平台统一性、功能集成性、数据完备性等特点,有效提升了日常数据处理和管理能力,能在地震应急、震害评估和科学研究中发挥实效。

强震动数据库发展现状与展望

随着我国强震动数据库中数据的飞速增加,我们需要开展大量细致工作来解决我国强震动数据库发展过程存在的问题。本文以16WCEE强震动数据库相关论文为基础,基于大量相关研究文献详细梳理了美国NGA强震动数据库、CESMD强震动数据库、COSMOS强震动数据库、欧洲ESM强震动数据库、PRSM强震动数据库、意大利ITACA强震动数据库、日本NIED强震动数据库、中国大陆CSMNC强震动数据库等主流强震动数据库的发展现状及特点。通过与国外强震动数据库的对比分析,找出我国强震动数据库发展存在的差距,提出了我国未来应将强震动数据格式的统一、元数据信息的完善、数据的高速自动处理、数据共享的高效易用、高质量特定应用数据库的建设作为强震动数据库未来研究和工作的重点关注方向。

基于改进的希尔伯特-黄变换的地震强震动特征提取

2021年5月21日漾濞M s6.4地震是云南近10 a以来继M s6.5鲁甸地震和M s6.6景谷地震后发生的又一次破坏性浅源地震,其震中位于滇西北地区维西-乔后断裂带附近。震源机制结果显示:此次地震属于走滑型破裂,符合区域构造特征。为进一步研究该地震强震动特征,特引入改进后的希尔伯特-黄变换(HHT),以不同角度客观分析强震动的尺度和频域特征。研究结果表明:希尔伯特-黄变换在对实际地震动记录进行特征提取后,得到的边际谱和时频谱可在一定程度上保留原始数据的主要信息,该方法可为类似破坏性浅源地震的强震动特征分析提供更有效的信息参数,保证了信号分解的稳定性,更适于处理非平稳信号,可为现代信号应用分析于强震动特征提供另一种新思路。

强震动记录数据格式研究

强震动记录数据是构建震害防御体系的重要数据基础,又是应急救援体系的重要参数指标。当今互联网技术及数据库技术的飞速发展,对数据共享及数据应用提供了必要条件,掌握多种强震动记数据格式是上述工作的良好基础。本文着重研究国内外5种主流的强震动记录数据格式(美国USGS格式、日本K-NET格式、美国PEER格式、土耳其格式、中国UA格式),针对目前地震应急需求,提出中国强震动记录数据格式发展建议。

基于强震动资料的破裂过程快速反演及其自动化的可行性

破裂过程快速反演是目前快速获取地震灾害特征的主要手段之一,是震后应急工作的重要内容.近十年来基于远震资料开展的手动快速反演工作取得了长足进步,但在响应时间方面存在固有的局限,阻碍了反演效率的持续提升.我们根据新近发展的IDS(Iterative Deconvolution and Stacking)自动反演方法,尝试反演近场强震动资料确定破裂过程,探讨破裂过程反演自动化的可行性.对近几年国内发生的强震——包括2013年芦山MW6.6地震、2016年青海门源MW5.9地震和2016年新疆阿克陶MW6.6地震——的应用结果表明,采用IDS方法反演强震数据可以得到稳定可靠的破裂模型,且反演计算时间都控制在几十秒内.此外,以2008年汶川MW7.9地震为例,测试了不同子断层尺度、截止频率和地壳速度结构模型对反演结果的影响,发现滑动分布主要特征不强烈依赖于反演参数和地壳模型,证实了自动反演的稳定性和很强的适应能力.这一研究表明,基于强震动资料的自动反演可能是破裂过程快速反演的主要发展方向.特别地,在未来强震动台网持续发展、强震动数据的质量和共享速度都得到进一步提高之后,这一工作可望纳入到地震参数的常规自动测定工作中,为震后应急和海域地震的海啸预警提供急需的震源模型.

基于Matlab的强震数据处理技术实现

强震动观测数据通常由强震仪原始二进制加速度记录组成,在国内外相关强震数据库下载的强震记录均为解码、处理后的ASCII格式文本文件,非原始文件,记录格式不同,但均由数据头段和数据区2部分组成。以我国未校正加速度记录(UA)数据格式为例,探讨基于Matlab程序的强震数据处理技术,并识别记录的地震动特性,为强震数据多领域应用提供技术支持。

中国大陆地区地震动时程强度包络函数研究

地震动时程强度包络函数可描述地震动幅值的变化特征,主要用于地震安全性评价中的人工合成地震动。目前,国内工程最常用的强度包络函数参数的衰减关系是利用美国西部强震动记录统计得到的结果。本文以研究更适合我国大陆地区的强度包络函数参数及衰减关系为目标,基于中国大陆地区基岩场地强震动观测数据,采用目前广泛使用的三段式强度包络函数模型,运用70%能量持时法确定上升段持时t1和平稳段持时ts,利用统计回归方法确定衰减因子c,最终通过加权最小二乘法确定了我国基岩场地水平向和竖直向加速度时程强度包络函数参数及其衰减关系公式。通过与国内最常用的时程强度包络函数参数的衰减关系对比发现,上升段持时t1与震级之间有明显的相关性,而后者则与震级无关,下降段衰减因子c在远场普遍大于后者的研究结果。

2016年4月16日熊本地震滑动分布反演与分析

综合利用强震数据、GPS数据和InSAR数据基于双断层模型反演熊本地震滑动分布,通过选择合理的介质模型和平滑因子,分别对数据进行单独反演和联合反演。从结果分析可以看出:三种数据联合反演的结果最优,最终滑动模型为:断层1走向为236°,倾角65°,滑动角-150.6°,最大滑动量为6m;断层2走向为206°,倾角72°,滑动角-155°,最大滑动量为4m。基于K-net和Kik-net获取永久位移快速反演得到的滑动分布结果与基于GPS数据,Sentinel-1A InSAR数据反演甚至联合反演得到滑动分布结果比较一致,表明大震后利用高密度强震动台网后快速获取滑动分布用于震后应急响应和灾害评估是切实可行的,同时认为此次地震发震断层为右旋走滑的断层系统。

断层滑动分布反演及实时校正场地放大系数研究

十五期间,我国累计部署约2000个强震动台站,台站分布密度增加,观测技术得到很大发展。我国即将实施“国家地震预警与烈度速报工程”建设,建成后台网台间距将达到20—40 km,资料能够快速获取。但强震动数据在滑动分布反演方面尚未应用于地震应急和灾害评估中。