新疆地震速報與質量提升方法

劉平仁， 陳向軍， 孔祥艷

(新疆維吾爾自治區(qū)地震局，新疆 烏魯木齊 830011)

新疆地震速報與質量提升方法

劉平仁， 陳向軍， 孔祥艷

(新疆維吾爾自治區(qū)地震局，新疆 烏魯木齊 830011)

基于新疆測震臺網2009年以來使用的“十五”Jopens系統(tǒng)，介紹了新疆地震速報工作流程并對新疆地區(qū)2009年以來速報的ML5.0以上的57個地震進行重新定位，結合新疆地震臺站分布，從JOPENS/MSDP軟件應用的定位方法與操作技巧，速報技能訓練等方面進行分析，提出了提升新疆臺網地震速報質量的實用方法。

新疆測震臺網；地震速報；系統(tǒng)構成；質量提升

0 引言

地震速報是地震監(jiān)測的重要任務之一，是防震減災工作的基礎環(huán)節(jié)，也是防震減災工作成效的重要體現(xiàn)。隨著社會經濟的發(fā)展，防震減災工作越來越重要，尤其在地震多發(fā)區(qū)，地震速報的社會顯示度和影響面也越來越大。新疆地處亞歐大陸腹地，在印度洋板塊和亞歐板塊推擠作用下，形成了“三山夾兩盆”的地貌特征，同時形成了新疆五大地震帶，由北向南分別是阿爾泰地震帶、北天山地震帶、南天山地震帶、西昆侖山地震帶和阿爾金山地震帶。新疆地區(qū)由于自然條件限制，臺站分布不合理，地震監(jiān)測能力一直較弱。2009年新疆十五測震臺網建設完成以后，地震監(jiān)測能力得到了極大的提高，目前新疆地區(qū)共有省屬地震臺站85個，共享鄰省測震臺站17個[1](圖1)。雖然臺網密度得到不斷增大，但新疆地震臺網在速報工作中，依然存在部分境內地震震級偏差大、邊境地震震中位置精度不高的問題，人工速報速度也有待進一步提升。如何提高新疆地震速報質量是速報人員長期困惑的問題，用已速報的事件與全國統(tǒng)一編目結果進行對比分析，提出提高地震速報參數(shù)精度和速報速度的方法，具有一定參考價值。

圖1 新疆數(shù)字測震臺網分布圖

1 地震速報系統(tǒng)

1.1 速報系統(tǒng)構成

新疆測震臺網速報工作由自動觸發(fā)系統(tǒng)和人工速報系統(tǒng)組成。其中自動速報系統(tǒng)分為3個獨立系統(tǒng)，JOPENS/RTS實時處理系統(tǒng)、“區(qū)域數(shù)字地震臺網中心實時速報系統(tǒng)”PARA-RTS實時觀測自動定位軟件和自動速報EQIM平臺[2]。3套系統(tǒng)互為補充，有效避免了自動觸發(fā)漏報地震。人工速報系統(tǒng)以JOPENS/MSDP為人機交互地震分析，以EQIM為地震參數(shù)報送平臺[3]，同時通過中國移動MAS短信服務器和新疆地震信息網站對外提供震情信息服務。新疆地震速報系統(tǒng)構成[4]見圖2。

圖2 新疆速報系統(tǒng)構成

1.2 速報方式

自動速報系統(tǒng)實時分析地震數(shù)據(jù)，檢測到事件后觸發(fā)報警系統(tǒng)，值班人員(2人)及時跟進，使用人機交互速報軟件(JOPENS/MSDP)進行分析確定地震參數(shù)，并復核分析結果，人工判斷是否滿足速報條件，達到速報要求立即通過本地地震速報信息共享交互平臺系統(tǒng)(EQIM)發(fā)送速報結果，同時后臺程序根據(jù)正式速報結果自動將信息以中國移動MAS短信服務器和新疆地震信息網站對外發(fā)布[5]。

2 提高速報速度與質量的方法

2.1 靈活應用軟件

新疆測震臺網目前采用JOPENS系統(tǒng)的人機交互軟件MSDP進行地震數(shù)據(jù)分析工作。MSDP軟件打開地震波形有2種途徑：一是從實時數(shù)據(jù)庫；二是從本地數(shù)據(jù)緩沖區(qū)?？紤]到實時數(shù)據(jù)獲取和讀取速度，本地數(shù)據(jù)緩沖區(qū)比實時數(shù)據(jù)庫要快1～2分鐘，地震速報時多選擇從緩沖區(qū)打開地震波形。緩沖區(qū)波形每隔20 s刷新一次，其弊端在于緩沖池波形刷新時易造成震相標注錯誤。利用好每隔20 s刷新一次的時間和巧妙使用窗體水平滑動條，便能為速報人員爭取寶貴的時間。MSDP軟件從5.2版開始為地震速報新增加了許多自動處理功能，發(fā)揮各項工作的長處，根據(jù)不同事件有效利用好，就會在提升地震速報方面具有一定幫助[6]。

1)每天啟動MDSP速報軟件時，把菜單“選項”欄的“歸一化放大”項選上。歸一化放大指無論將波形放到什么位置，顯示的震相的振幅都是以窗口大小為標準的，波形比較清晰，有助于震相的快速識別和標注。

2)將菜單“選項”欄的“顯示到時差”項勾選上。其功能是在MSDP軟件主界面顯示出鼠標光標所指的位置到該臺站已標注震相的到時差，并根據(jù)地方走時表特點判斷Pg、Sg震相和Pn、Sn震相的標注范圍，有效避免了因震相標注錯誤以致反復調整而浪費速報時間。

3)在波形窗口，點鼠標右鍵選擇“覆蓋標注震相”項。其功能是在震相標注錯誤時，在原震相附近重新標注正確震相即可將錯誤震相覆蓋，從而避免了先刪除震相，再重新標注的繁瑣操作，節(jié)省了時間。

4)充分利用JOPENS/RTS實時處理系統(tǒng)的事件自動分析功能，并開啟JOPENS/Traceview自動分析結果展示窗口。Traceview窗口可實時顯示自動分析的事件結果，尤其可將觸發(fā)地震事件的震相從近到遠依次排序顯示到波形主界面上，為速報人員提供了地震事件最近臺站的重要信息，方便速報人員在MSDP的主界面臺站列表錄入最近臺站代碼，并按鼠標右鍵選擇“按臺間距排序”，實現(xiàn)以地震事件記錄近臺為主，其他臺由近到遠依次排序，有助于初步判斷地震發(fā)生的區(qū)域和定位方法選擇；然后利用MSDP軟件的“自動量振幅”或“自動量WA仿真振幅”計算震級，快速評估地震事件是否符合速報條件，有效保障了地震速報質量。

新疆地區(qū)省會城市地震速報時間要求在10分鐘內完成，其他地區(qū)地震要求在15分鐘內完成，以上方法在確保地震事件精度的前提下，有助于提高地震速報速度。

2.2 速報定位臺站的選擇

如前面所述，新疆地域廣，臺站稀疏，分布不合理，網緣和網外地震占有相當大比例。為了彌補臺站布局上的缺陷，地震速報時快速合理地選擇臺站和定位方法，對于提高地震定位精度至關重要。在現(xiàn)有地震定位程序、走時表和地殼模型條件下，不同的定位方法，不同的地殼模型會造成地震定位結果的不穩(wěn)定，但在地震定位臺站選取，定位方法和地殼模型選擇上仍有一定的規(guī)律可以遵循。

2.2.1 增加震中定位的臺站張角

地震的定位精度一方面與地殼速度結構密切相關，另一方面主要受地震定位臺站張角大小的影響。張角大，即臺站分布于震中四周，包圍較好，定位精度較高；張角小，即臺站分布于震中一側，震中定位結果不穩(wěn)定，精度較低。在臺站數(shù)量、震相相同時，臺站均勻分布于震中四周精度最高，反之，臺站分布于震中一側或越接近于排列成一條直線時，精度最低，甚至無法定位。

2.2.2 合理選擇臺站

震中定位在臺站選擇上采取遠近結合，近臺(震中距在200 km以內)包圍震中，張角盡可能大；遠臺(震中距在500～1 000 km范圍)在震中四周也盡可能有臺站，多選取震相清楚、包圍好的國家臺和位置關鍵的臺。其中，近臺有助于提高震中位置精度，遠臺有助于穩(wěn)定震級，降低震級偏差。

3 資料選取分析

理論上，隨著臺站使用數(shù)量的增加，震中定位的偏差逐漸減小。地震定位中只使用P波震相，臺站數(shù)量達到5個，震中定位精度可滿足一類定位精度要求；當臺站數(shù)量大于10個時，再增加臺站數(shù)量對改善定位精度并不明顯，如果加入S波震相后，則能有效提高震中定位精度。在區(qū)域地震速報定位過程中，兼顧使用P波、S波震相，臺站選擇使用5～10個臺可滿足震中定位精度要求。新疆地震速報工作存在的最主要問題是臺站分布不合理，臺站張角達不到要求，造成震中位置與統(tǒng)一編目結果存在一定偏差[7]。

根據(jù)新疆地震臺站分布不合理的現(xiàn)狀，對增加定位臺站數(shù)量實現(xiàn)降低震中位置偏差進行研究。我們選擇了2009年以來新疆臺網記錄到ML5.0以上的57個地震，根據(jù)以上的原則選擇臺站重新定位，并對定位結果與統(tǒng)一編目結果進行對比，效果較好。表1對新疆臺網統(tǒng)一編目、地震速報、在使用P波震相、S波震相的實驗定位結果進行了統(tǒng)計對比。

續(xù)表1

通過表1可看出，速報地震選取臺站最多的事件達到41個P波震相、19個S波震相，最少13個P波震相、3個S波震相；實驗地震選取臺站最多事件有17個P波震相、8個S波震相，最少10個P波震相、3個S波震相。將實驗結果、速報結果與統(tǒng)一編目結果進行對比，實驗結果中57個樣本事件的震中偏差均小于10 km，符合國家Ⅰ類精度的要求，震中偏差平均3.8 km；速報結果震中平均偏差5.5 km，其中有5個事件震中偏差大于10 km(圖3)。

圖3 實驗、速報震中位置偏差

從表1對實驗的結果統(tǒng)計，P波11～15臺有41個，占71.9%，S波1～5臺有28個，占49.1%，6～10臺有29個，占50.9%(圖4)。

圖4 速報、實驗定位臺站選取震相P、S的個數(shù)

通過實驗對速報地震的選臺分析及定位結果可以看出：①在網內及網緣地震速報的范圍內，以包圍震中為前提，用10個P波到時、3個S波到時以上的臺站資料來速報地震是可行的；②以包圍震中為前提，P波臺站選定時，用4～7個臺的S波到時資料來速報地震，與統(tǒng)一編目結果更為接近。

4 結束語

隨著新疆臺網密度不斷加大，地震監(jiān)測能力不斷提高。速報人員通過熟練運用速報軟件，強化練習，同時在定位選臺、用臺及定位方法上總結利用經驗，新疆地震臺網速報工作質量將會不斷得到提升。

[1] 尹光華, 段天山, 劉平仁, 等. 新疆數(shù)字測震臺網的監(jiān)測能力及其構造意義[J]. 內陸地震, 2010, 24(2): 97-106.

[2] 趙國峰, 李麗, 李永紅, 等. 12322地震速報短信服務系統(tǒng)設計與實現(xiàn)[J]. 地震研究, 2014, 37(1): 157-162, 172.

[3] 陳曉輝, 侯建民, 劉瑞豐. 全國地震速報信息共享與服務系統(tǒng)[J]. 地震地磁觀測與研究, 2009, 30(3): 132-135.

[4] 張佑龍, 王貴章, 夏仕安. 安徽測震臺網地震速報系統(tǒng)[J]. 地震地磁觀測與研究, 2010, 31(S1): 24-26.

[5] 張佑龍, 汪貴章, 戚浩, 等. 區(qū)域臺網地震速報安全可靠性與保障機制探討[J]. 地震地磁觀測與研究, 2009, 30(2): 118-122.

[6] 蘇莉華, 趙暉, 李源, 等. MSDP軟件提高地震速報質量[J]. 地震地磁觀測與研究, 2012, 33(5/6): 353-355.

[7] 謝靜．淺議如何提高天津臺網地震速報的質量[J]．山西地震，2013,4(3):46-48．

Xinjiang Earthquake Rapid Report and Its Quality Improvement Method

LIU Ping-ren, CHEN Xiang-jun, KONG Xiang-yan

(Earthquake Administration of the Xinjiang Uygur Autonomous Region, Urumchi 830011, China)

Based on the Jopens system of the “Tenth Five-year Plan” used in the Xinjiang seismic network since 2009, this paper introduce the Xinjiang earthquake speed reporting workflow. Furthermore, 57ML≥5.0 earthquakes located through rapid reporting since 2009 are relocated, and then combining with the station distribution of Xinjiang, the Locate method and operation skill, speed report skill training and other aspects of the JOPENS/MSDP software are analyzed. Finally, a practical quality improvement method for earthquake rapid reporting of the Xinjiang seismic network is provided.

Xinjiang seismic network; earthquake rapid report; system composition; quality improvement

2017-02-01

劉平仁(1959—)，男，北京昌平人，工程師，從事地震速報、編目、系統(tǒng)維護.E-mail:liupingren@126.com

P315.62

A

1003-1375(2017)03-0084-05

10.3969/j.issn.1003-1375.2017.03.015

劉平仁，陳向軍，孔祥艷．新疆地震速報與質量提升方法[J]．華北地震科學，2017，35(3):84-88.