[发明专利]一种地震台网定位能力评估方法

说明书

本发明涉及地震探测领域，具体涉及一种地震台网定位能力评估方法，以解决现有方法很难完全基于实际观测数据对地震台网定位能力进行充分评估的问题。该方法利用地震台站对地震信号检测概率来选取参与某一位置处震级为M的地震定位的地震台站，进而确定震源的水平位置定位误差协方差矩阵，并计算当前定位覆盖椭圆的长半轴a和短半轴b，得到当前定位覆盖椭圆面积，经多次重复，最终实现对地震台网定位能力的评估。该方法可以充分评估地震台网对任意位置处地震的定位能力，不需要该地方真实发生过震级为M的地震。

技术领域

本发明涉及地震探测领域，具体涉及一种地震台网定位能力评估方法。

背景技术

地震台网对真实位置为的某个地震震源定位结果为其中和代表震源的真实水平位置，代表震源的真实深度，在1-α置信度下，震源的水平位置定位误差分布满足：

其中，χ_α²(2)表示自由度为2的χ²分布的上α分位数，C_m为定位误差协方差矩阵，其具体元素值由震源位置到参与定位的各个地震台站的震相走时对震源位置的偏导数以及到时观测数据的残差决定。这定义的是一个由震源位置误差向量构成的椭圆，即定位误差椭圆，其面积的大小可用来表征地震台网对地震的定位能力。在处发生的震级为M的地震，利用上式得到的定位误差椭圆大小即反映地震台网对该地震的定位能力。定位误差椭圆越小，地震台网的定位能力越强。

当用于定位的各个地震台站上的到时观测数据相互独立，且具有相同的到时观测数据定位残差的方差σ时，定位误差协方差矩阵C_m＝σ²(G^TG)^-1，其中，定位时的走时偏导矩阵

其中，分别是震源位置到参与定位的各个地震台站的地震信号走时对经度、纬度和深度的偏导数。取B＝(G^TG)^-1，这时震源的水平位置定位误差分布满足：

因此，定位误差椭圆的大小是由震源的水平位置定位误差协方差矩阵和到时观测数据定位残差的方差σ确定。其中矩阵B与参与定位的地震台站个数、位置分布均有关系。对于给定地区的地震台站，到时观测数据定位残差的方差σ由走时模型误差的方差σ_T和信号到时测量误差的方差σ_t确定。如果走时模型误差的方差σ_T和信号到时测量误差的方差σ_t均为先验值，则由上式确定的定位误差椭圆为定位覆盖椭圆，表示真实震源位置在1-α置信度下位于该椭圆内。利用定位覆盖椭圆的面积大小可以表征地震台网对震源位置处给定震级地震的定位能力。

对于一个已经建设完成的地震台网，矩阵B可以根据实际参与定位的地震台站来确定。但由于地震发生的位置及震级大小往往具有一定随机性，不能确保在所有位置都有所有震级的地震发生，因此很难完全基于实际观测数据对一个地震台网的定位能力进行充分评估。

发明内容

本发明的目的是解决现有方法很难完全基于实际观测数据对地震台网定位能力进行充分评估的问题，而提供一种基于地震台站信号检测概率及走时模型误差、到时测量误差的地震台网定位能力评估方法。该方法是利用地震台网对监测区域各位置处不同震级地震的震相信号检测概率，对已经在运行的地震台网或是正在设计建设的地震台网的定位能力进行评估。

对于由N个地震台站组成的地震台网，本发明利用地震台站对地震信号检测概率来选取参与某一位置处震级为M的地震定位的地震台站，进而确定震源的水平位置定位误差协方差矩阵从而实现对地震台网定位能力的评估。

本发明所采用的技术方案是：

一种地震台网定位能力评估方法，其特殊之处在于，包括以下步骤：