用于地震預(yù)警的單臺定位技術(shù)研究(下)

1、 三分向記錄點(diǎn)在南北-東西-垂直向坐標(biāo)系中的表示到橢球的三個主軸方向所作成的新坐標(biāo)系下重新表示的過程是一個線性變換過程。設(shè)橢球三個主軸方向所組成的坐標(biāo)系為特征坐標(biāo)系B，原始三分向記錄的基向量所組成的坐標(biāo)系到特征坐標(biāo)系中的變換矩陣為M ，原始坐標(biāo)系中某時刻t對應(yīng)質(zhì)點(diǎn)位移矢量為 ，特征坐標(biāo)系中相應(yīng)質(zhì)點(diǎn)位移矢量為 。則A 、B 和M之間存在下述關(guān)系：因此求出變換矩陣M后就可以求出特征坐標(biāo)系中的位移向量。偏振分析法的原理利用模擬地震波測試程序的正誤先建立一個地震波模型，令 這三分量同時起跳，頻率相同，可以把這三個正弦波看成地震波的三分量。它們的幅值均為1，極性為+- -時計(jì)算出的每一時刻的歸一化幅值應(yīng)

2、為 ，方位角應(yīng)是45度。 對模型進(jìn)行變換，令d3=-2sin(20t)，那么求出的方位角應(yīng)該大于45度；如果令d3=-0.5sin(20t)，那么求出的方位角應(yīng)該小于45度。 經(jīng)過驗(yàn)算，得到的結(jié)果和預(yù)想的一致。偏振法的算例 使用96-12年的強(qiáng)震基巖觀測網(wǎng)的662條記錄，來計(jì)算震中方位角。 為了分析不同長度的窗口下求得的震中方位角的精度，算法采用14個窗口，以0.2秒為步長，長度從0.2秒到1.8秒。個別區(qū)段步長劃分更短以便于求出偏差最小的窗口。 分別使用加速度記錄，速度記錄，位移記錄進(jìn)行計(jì)算，以便于對比何種數(shù)據(jù)求出的震中方位角最精確。加速度記錄算例速度記錄算例位移記錄算例圖中難以直觀地反映出

3、每一個窗口的誤差水平，所以要做誤差分析，用指標(biāo)來衡量誤差水平異常點(diǎn)的解釋 1.窗口太短導(dǎo)致的異常，其實(shí)質(zhì)是P波觸發(fā)階段信噪比太低，用于計(jì)算的有用信息被噪音干擾導(dǎo)致計(jì)算結(jié)果失真。但是窗口拉長之后計(jì)算精度立即提高。此記錄共有12條； 2.算法缺陷導(dǎo)致的異常，包括積分之后記錄失真。換另一種算法精度立即提高。此記錄共有8條； 3.FKSH17臺站的強(qiáng)震儀的井下拾振器故障導(dǎo)致四條記錄異常。此記錄共有4條； 4.窗口太長導(dǎo)致的異常，縮短窗口后精度立即提高。此記錄有1條； 5.異常記錄導(dǎo)致的異常，垂直方向記錄已經(jīng)觸發(fā)，水平方向記錄無反應(yīng)，窗口過后才有跳動。此記錄有1條，序號是214。解釋1為可變時窗法的優(yōu)點(diǎn)

4、提供了依據(jù)由于異常點(diǎn)數(shù)目不多，所以固定窗法和可變時間窗法的估算精度幾乎相同偏振法的誤差分析衡量誤差的三種指標(biāo)殘差殘差修正如果殘差Qj=350、Qi= 10，兩者所表示的計(jì)算方位角對實(shí)際方位角的偏離程度是相同的，但是前者在計(jì)算stdevp和Qes時會把偏離程度放大，所以殘差需要修正，以便于反映計(jì)算方位角對實(shí)際方位角的真實(shí)偏離程度。經(jīng)過修正的殘差頻率分布直方圖殘差在180度附近有明顯的集中現(xiàn)象當(dāng)震中位于坐標(biāo)軸兩側(cè)時，程序容易錯判，使得計(jì)算方位角比實(shí)際值多出180度或90度極性不明顯選出誤差指標(biāo)最小的窗口殘差絕對值的均值最小標(biāo)準(zhǔn)差最小位移記錄的誤差指標(biāo)最小加速度記錄速度記錄位移記錄本章小結(jié)偏振法平滑

5、法單點(diǎn)發(fā)加速度較好最好不好速度記錄較好不好不好位移記錄最好很差很差通過誤差分析得到的結(jié)果是： 1.對位移記錄和速度記錄，偏振分析法估算的方位角精度好于平滑法； 2.對加速度記錄，平滑法估算的方位角精度好于投影法。 3.濾波后的記錄計(jì)算出的方位角精度優(yōu)于未濾波的記錄。減少誤差的另一個方法：用合適的頻帶濾波第六章 地震定位實(shí)例分析對于遠(yuǎn)震記錄，采用解球面三角形的方法求震中經(jīng)緯度對于震中距較小的地震，直接將震中距轉(zhuǎn)化為經(jīng)緯度加到臺站經(jīng)緯度上定位誤差分析震中距估算誤差定位誤差兩者有較強(qiáng)的相關(guān)性，說明定位誤差主要來源于震中距的估算誤差第六章 總結(jié)與展望單臺定位技術(shù)的定位精度還可以繼續(xù)提高 1.提高震中距的估算精度。使用0.075赫茲高通濾波計(jì)算更精確的B值；嘗試使用速度記錄和位移記錄計(jì)算B值，看看精度是否高于加速度記錄的結(jié)果。 2.提高震中方位角的估算精度。選取合適的頻帶濾波，采用可變時間窗法減少異常點(diǎn)的個數(shù)，從而減少象限判斷的錯判概率。 單帶