[发明专利]一种改进偏斜度的自动拾取S波震相方法

说明书

本发明提出一种改进偏斜度的自动拾取S波震相方法，流程包括：分别输入地震东西向、南北向地震记录；计算特征函数，即地震动水平向合振幅；计算特征函数的改进偏斜度；计算改进的偏斜度相对变化率绝对值序列；拾取改进的偏斜度相对变化率绝对值序列的最大值，该最大值对应的时刻就是S波初至时刻。本发明采用改进偏斜度，其主要部分与标准差的高次方成反比，突出了标准差对描述涨落的作用；改进方法标准差高次方的使用，使得改进偏斜度计算区间进入地震信号区时单调变化，也使得地震信号与非地震信号的改进偏斜度的差异明显，进而通过改进偏斜度相对变化率确定震相到时，使得拾取震相到时的误差小；本发明不进行任何滤波处理，不会使波形失真。

技术领域

本发明属于地震信号处理技术领域，具体涉及一种改进偏斜度的自动拾取S波震相方法。

背景技术

天然地震S波震相到时的拾取是地震波研究的一项基础工作，是精确确定震源位置的必要参数。大量的地震记录，如果用人工拾取，则费时费力。由于受到P波震相的干扰，S波震相到时自动拾取准确度相对较低，研究的也相对较少。有论文作者通过判定偏斜度曲线极值点，以极值点前曲线斜率最大的位置作为微地震动P波震相到时。存在的问题是，偏斜度曲线总体来说是不断起伏下降的，期间会出现好多极值点，用手工分析、拾取、可以确定我们需要的极值点，但如果用计算机实现自动拾取，很难准确确定哪个是我们需要的极值点，这是拾取出现误差的重要原因；他们认为极值点前曲线斜率最大位置是地震P波震相到时，但根据我们的研究，P波震相和S波震相到时往往都在曲线斜率最大位置之后；他们在拾取前对记录进行了5-30Hz带通滤波，然后对滤波后的记录进行偏斜度计算，但做了滤波，地震波震相到时会偏离原始位置，拾取的结果也会出现较大误差。

发明内容

基于目前用偏斜度拾取地震波震相到时存在的问题，提出一种改进偏斜度的自动拾取S 波震相方法，并应用于拾取震级大于Ms4.0天然地震S波震相到时。一种改进偏斜度的自动拾取S波震相方法，具体流程如下：

步骤1：分别输入地震东西向、南北向地震记录；

步骤2：根据东西、南北向地震记录，用公式(1)计算特征函数x_i(t)，即地震动水平向合振幅，其中，x_EW(t)为东西向地震记录，x_NS(t)为南北向地震记录：

步骤3：在整个地震记录时段内，用公式(2)、(3)和(4)计算特征函数改进偏斜度K_i(t)：

其中，M是改进偏斜度计算区间内的记录点数，我们用的地震加速度记录采样时间间隔为0.005s，所以M也是该区间内记录时长；改进偏斜度是计算区间M内的偏斜度，规定为第一个记录点对应时刻的改进偏斜度；为改进偏斜度计算区间M内记录数据平均值，σ(t)为该区间M内的记录数据x_i(t)的标准差，n为大于等于5的正整数；

步骤4：在整个地震记录时段内，用公式(5)计算改进偏斜度相对变化率绝对值，得到序列{r_i(t)}：

其中，K_i-1(t-1)为前一时刻改进偏斜度，K_i(t)为当前时刻改进偏斜度；

步骤5：用公式(6)拾取改进偏斜度相对变化率绝对值序列{r_i(t)}的最大值r_max，其对应的时刻就是S波初至时刻。

r_max＝max{r_i(t)} (6)

有关改进偏斜度改进意义的描述：