一种三分向地震台站慢度方位角校正方法的实现
一种三分向地震台站慢度方位角校正方法
的实现
第29卷第3期
2009年5月
核电子学与探测技术
NuclearElectronics&DetectionTechnology
V0L29No.3
May.2009
一
微信登陆二维码种三分向地震台站慢度方位角校正方法的实现
王娟,张波,邱宏茂,刘俊民,王洪,王晓明,卢远镭,许进
(禁核试北京国家数据中心和北京放射性核素实验室,北京100085) 摘要:方位角和慢度是表征地震信号的两个关键参数,在地震信号的识别,震相的关联和地震定位
等多个方面都起着十分重要作用.三分向地震台站常用Jurkevics提出的偏振算法估计信号的慢度与
方位角,在实际运行中,台站的方位角和慢度会出现一定的系统偏差.对此,文章提出了一种分层校正
三分向地震台站方位角,慢度的方法,该方法根据每个三分向地震台站得出的慢度,方位角残差统计,首
先校正全局的慢度,方位角估计,然后,在预定义的方位角和慢度格点空间调整校正.测试显示了台站
慢度和方位角估计性能的提高.
关键词:禁核试核查;方位角;慢度;三分向地震台站
中图分类号:TP311.3文献标识码:A文章编号:0258-0934(2009)03-0561-04
方位角和慢度是表征地震信号的两个关键
参数,在地震信号的识别,震相的关联和地震定
位等多个方面都起着十分重要作用.禁核试核 查国家数据中心(以下简称国家数据中心)三分 向地震台站信号的慢度,方位角估计算法使用 Jurkevics提出的偏振算法[?,在实际运行中, 慢度,方位角会出现一定的系统偏差.为此,提 出了台站慢度,方位角校正,其目的是消除慢度 与方位角的系统偏差,提高地震台站慢度与方 位角估计的精度.本文中慢度,方位角校正包 括两层次的校正,即全局的校正和预定义的格 点校正,先移去慢度和方位角系统偏差(从每个 台站的慢度和方位角残差统计分析得出),然 后,应用预先定义的慢度和方位角格点调整校 正.本文所有的校正以IASPEI91模型为理论 值,该模型是国家数据中心基本的地球模型. 收稿日期:2008--06—12
天眼之父
作者简介:王娟(1973一),湖南涟源人,女,副研究 员,硕士,研究方向:禁核试核查数据处理. 1方
法描述
1.1慢度与方位角算法描述
在国家数据中心数据处理软件中使用偏振 分析估计三分向地震台站信号的慢度和方位 角,算法基于Jurkevics在1988年提出的偏振 算法n.三分向地震仪的三个正交分量指向北 (n),东(e),和垂直(z)三个方向,联合三个分量 的信息能获得数据更精确的表示.偏振分析 时,先对信号进行带通滤波,分析在重叠的时间 窗口进行,然后分别计算每个窗口的偏振特性. 一
个时间窗口内的偏振特性计算如下:
设X=1.27I,i是该窗口采样的索引(1, N),是分量的索引(z=l,n=2,e=3).则协 方差矩阵S可用下式计算:
梅毒多久出现症状
=一
协方差矩阵为3x3的实对称矩阵.显然 S中各项为三分向运动的自方差和互方差. SS]
S—lS栩SSl(2)
LSS.j
乘警56】
解矩阵S的特征方程可得出矩阵的特征值 (入沁)和特征向量(),对应最大特征值 的特征向量可用于计算三分向台站的慢度 和方位角.方法如下:
=acos(I11I)(3) 羊肉炖什么
一
(a?sin(罢))(4)
0一atan2f)(5),12 上式中,hz,s是对应特征向量的
方向余弦,为视入射角,为慢度,为方位 角,a为参数化的震相速率.
1.2分层慢度与方位角校正
l_2.1全局慢度校正
如前描述的一样,在数据中心软件中通过 等式(4)估计三分向地震台站慢度,常数a是一 个转换视入射角为慢度的系数.由此可知,系 数a是校正三分向慢度估计的一个关键参数. 关于该参数的物理意义讨论如下:
慢度定义如下式所示:
格拉斯哥流浪者足球俱乐部slD跏椰一曼(6)
上式中,y为真的人射角,V是台站正下方 的入射地震波的震相速度.假定台站正下方为 横向均匀成层介质,对于其下方的入射的平面 P波,真的入射角y与视入射角的关系如 下[]:
2(sin(),))2一()'(1--COS((7) Vp,Vs是台站下面相应的P波和S波速 度.用三角函数等式sin导=?将等式 (7)代入等式(6),产生如下等式:
=sin(~-9)(8)
比较等式(8)和(4),产生下式:
a=1(9)
该等式显示参数a对应台站正下方的平均 剪切波速度的倒数.也就是说每个台站a值将 反映每个三分向台站的当地地质特性.调整每 个台站的a参数可以直接地提高慢度的估计. 在实际操作中,可采用如下的过程决定站 特定参数a:
(1)定义观察慢度值和理论慢度值之间的 562
关系如下:
=*,(1O)
(2)用最小二乘法得出比例因数/1. (3)决定站特定参数a:
a:*(11)
为理论慢度值,已为观察慢度值,a为校 正后的站特定参数a,a为校正前的站特定参
数a.
1.2.2慢度和方位角台站格点校正
不骄不躁是什么意思为了实现慢度与方位角台站格点校正 (SASC),我们在慢度空间设计了一个极平面格 点文件,每个格点都由唯一的慢度和方位角间 隔决定.对于慢度一方位角观察值的分布来 说,极平面格点比简单的笛卡尔平面格点更合 适.慢度值的范围从0到40c/deg,包括区域 性震相,一共为906个格点.慢度一方位角的 观察值,残差与理论值之间的关系如下: 靠一已一(12)
台站一事件方位角:
0—0o—Or(13)
上两式中,,分别为慢度,方位角残差, SASC校正的目的是减小预定义格点内观察值 的系统偏差.在预定义的格点内的慢度与方位 角校正值定义为该格点内慢度和方位角残差的 中间值,校正后的慢度和方位角观察值如下两 式所示:
一巴一8(14)
02:0o一0r(15)
&,为预定义的格点内的慢度,方位角校 正值.在一个格点内的慢度,方位角观察值须 满足:该经字组词
格点内的观察值个数需大于1O,慢度 残差的标准偏差小于lc/deg,方位角残差的 标准偏差小于15deg,该格点内的校正视为有 效.以上限制是为了防止预定义格点内观察值 的散度太大,当格点内观察值个数不够或有较 大散度时,该格点内的慢度和方位角观察值不
做校正.
