[发明专利]一种近实时地震震源位置定位方法

摘要

本发明公开了一种近实时地震震源位置定位方法，包括以下步骤地震发生后，读取最先得到P波到时的三个台站编号和地理坐标，识别P波到时，两两求出到时差，对地震台站的经纬度坐标数据进行投影变换转换成平面直角坐标；对于任意两个台站，画出满足到时差的双曲线，震中靠近先到台站的一支上，三支双曲线两两相交；根据交点坐标构成的三角形，计算三角形重心，该重心的坐标即为震中位置初值；进一步修订震源位置；对观测方程和指标函数进行“减元”处理；求偏导数，直到满足要求为止；将最后计算结果换算成地理坐标，此坐标即为最终结果。本发明通过排除震中方位角和震级估算的误差，提高了地震定位精度和定位速度。

主权项

一种近实时地震震源位置定位方法，包括以下步骤：步骤一：地震发生后，对于最先得到P波到时的三个台站，读取台站编号和地理坐标，识别P波到时，两两求出到时差，对地震台站的经纬度坐标数据进行投影变换转换成平面直角坐标；步骤二：对任意两个台站，假设某台站S1坐标为(x11，y12)，震相到时为T1，另一台站S2坐标为(x21，y22)，同一震相到时为T2，震中位置为(x0，y0)，震源深度为z0，假定震相波速恒定为Vp，则有：Vp(T2-T1)=(x21-x0)2+(y22-y0)2+z02-(x11-x0)2+(y12-y0)2+z02---(1)]]>根据区域地壳模型，确定P波波速，台站震相到时己知，假定z0值，则式(1)中的震中位置(x0，y0)为双曲线，由到时的先后顺序，震中位于靠近先到台站的一支上，两两台站相互组合得到三条双曲线，即H12、H13和H23，由于P波捡拾精度的影响，三条双曲线不会交于一点，而是两两相交；步骤三：根据交点坐标构成的三角形，计算三角形重心，该重心的坐标即为震中位置初值；以下步骤四至步骤八为修订震中位置初值，求得震中位置精确解的计算过程：步骤四：采用直角坐标系，P波的走时方程为：(X-xk)2+(Y-yk)2+(Z-zk)2=Vp2(Tk-O)2---(2)]]>其中，xk,yk,zk为台站横纵坐标和震源深度，X，Y，Z为待求得震中位置坐标；O为地震发生时刻；k＝1,2,...,m，且m≥3；步骤五：令其中，xk,yk,zk为台站横纵坐标和震源深度；X，Y，Z为待求得震中位置坐标；令：τ＝VpO   (4)根据观测到时和理论到时差建立指标函数：R=Σk=1mfk2=Σk=1m(Dk-PkV+τ)2---(5)]]>根据多元函数的极值理论，指标函数R的函数值达到极小值的必要条件是：∂R∂Xi=0---(6)]]>将在初值附近做泰勒展开得到修定方程：ai1(0)u1(0)+ai2(0)u2(0)+...+ain(0)un(0)+bi0=0---(7)]]>其中，i＝1,2,...,n，是初值的修正量，是指标函数在初值附近的二级偏导数，ai1(0)=(∂2R∂Xi∂X1)0]]>ai2(0)=(∂2R∂Xi∂X2)0]]>ain(0)=(∂2R∂Xi∂Xn)0]]>bi(0)=(∂R∂Xi)0---(8);]]>步骤六：将震中位置试探值，第一次迭代时取震中位置初值，第二次迭代开始取前一次迭代过程求得的震中位置试探值，并由此在n次迭代过程中取n‑1次求得的震中位置试探值代入式(7)，求解此方程组，可得：xi(1)=xi(0)+ui(0)---(9)]]>其中，i＝1,2,…,n式(9)是fk(X1,X2,...,Xn)＝εk的解的一级近似值，如果：ΔR＝R(1)‑R(0)＜ε   (10)ε是试验数值即试取的某个小量，则式(9)就是满足要求的最后的解；步骤七：如果不能满足式(10)，则用作为新的试探值，并求出在这个新的点附近的二级偏导数步骤八：重复步骤六和步骤七，直到满足要求为止；步骤九：通过坐标反变换将震中位置转换为经纬度坐标，此坐标即为最终结果。