基于单台P波与多参数回归的地震参数快速估算研究

Rapid estimation of magnitude and epicenter based on P-wave data of single-station will be researched, subject to the urgent requirements of earthquake early warning for Chinese high-speed railway, aiming at solving the key technical problems which is high discreteness for estimating magnitude and epicenter using P-wave data of single-station in real-time seismology, based on the strong motion data, focus on the timeliness and accuracy of earthquake early warning, and target to reduce the discreteness of estimating magnitude and epicenter. The correlation between characteristic parameters and magnitude, and the variation of characteristic parameters with magnitude and time, will be analyzed, using the limited data of initial phase after the arrival of P-wave for strong motion data of single-station. The underestimation of magnitude for large earthquake based on P-wave data of single-station will be analyzed. According to parameters selected and seismology theory, focus on researching the method of continuous estimation for magnitude and estimation for epicentral distance using multi-parameter regression. On the basis of seismology theory analysis, the optimal filter-band, record form and calculating time window for epicentral azimuth calculation using strong motion data will be researched. Finally, a rapid and reliable estimating method for magnitude and epicenter will be developed, which can be applied to earthquake early warning for high-speed railway.

面向中国高速铁路地震预警的迫切需要，针对实时地震学研究中利用单台P波估算震级和震中存在误差很大这一关键科学问题，以强震动观测记录为依据，围绕地震预警的时效性和有效性，以降低震级和震中估算的离散性为目标，对基于单台P波的震级和震中快速估算开展研究。主要利用单台强震动观测记录P波到来后初始阶段的有限信息，分析地震波特征参数与震级的相关性，探明特征参数随震级和时间的变化规律；在此基础上，分析利用P波估算震级方法在大地震时震级低估的原因，重点研究具有参数选取依据的、具备地震学理论意义的、多参数回归连续估算震级和估算震中距的方法模型；并结合地震学理论分析，研究利用强震动观测记录计算震中方位角的最佳的滤波频带、记录形式和计算时间窗。最终给出一套快速、可靠的基于单台P波的震级和震中估算方法，应用于高速铁路地震预警。

面向中国高速铁路地震预警的迫切需要，以提升高速铁路地震紧急处置的时效性并满足有效性要求为目标，研究了基于单台P波的地震参数快速估算方法以及高速铁路地震警报预测方法。主要利用单台强震动观测记录P波到来后初始阶段的有限信息，分析了震级估算参数随震级与时间的变化规律，研究了地震预警中震级估计结果与地震震源破裂过程的相关性，给出了适合地震预警震级估算的建议参数，构建了多参数估算震级以及不同幅值增长参数估算震中距的方法模型，探明了利用强震动记录进行方位角计算的最佳滤波频带、记录形式与时间窗，原创性的提出了一种基于P波双参数阈值的高速铁路地震警报预测方法。研究内容覆盖了项目任务书的研究计划与研究目标，提出了成套应用于高速铁路地震预警的单台地震预警参数快速确定方法；原创性的提出了一种基于地震P波双参数阈值的高速铁路地震警报预测方法，该方法可以在近震源台站P波触发后1秒快速准确发出地震警报，极大的提高了高速铁路地震预警的有效性与时效性。项目资助发表论文7篇、其中2篇EI检索、待发表EI检索1篇，培养毕业硕士研究生3名、其中1人获得2016年度中国地震局优秀硕士论文奖励。基于本项目的研究成果，研发了“高速铁路地震预警监测系统”，系统在福厦线、成灌线、大西线经过了中国铁路总公司组织的地震预警测试，测试结果满足的相关技术要求，通过了中国铁路总公司的试用评审，填补了中国高速铁路地震预警研究与应用的空白。