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地震监测技术探析

发布时间: 2009-12-04 16:06:24   来源:本站原创   浏览次数:249次

摘要:地震监测的目的,是实现有显著影响和具有破坏性地震的速报,积累地震孕育过程中的地球介质及各种物理场变化的连续、完整和可靠的资料,为地震的预测预报和各项地震科学研究提供基础数据。本文对地震监测技术的应用进行了探析,重点介绍了三种地震监测技术的实际应用。
关键词:地震监测;小波理论;卫星遥感;gprs

我国是一个地震灾害较多的国家。由于地震灾害具有的震源浅、频度高、强度大、分布广、震害重的特点,造成了对人民群众生命财产的威胁。运用科学的地震监测技术,及时预测地震灾情意义重大。


1.小波理论在数字地震观测中的应用
  通过小波变换可加强信号,压制噪声,并借助偏振分析来提取震相初至从而进行震相识别。2002,trina等通过用小波变换确定p波和s波到时,进行地震定位,有效地解决了初动较小、干扰较大以及震群发生时不同地震震相相互叠加等复杂情况下震相识别的问题。该方法有利于准确识别地震事件,明显优于传统时间域中的长短时平均法对地震事件的判别。类似的研究还有madalina等在2003年提出的用小波变换来确定第二震相到时的方法。
  国内在小波分析理论识别核爆方面有较多研究。利用地震学方法识别核爆一直是很重要且有效的手段。地震工作者发展了多种判别核爆和地震的方法,提出了一些有效的识别判据。针对近年来一些爆炸当量减小并且采取了隐蔽措施的核试验,尤其需要发展多种有效的识别方法。核爆与地震的震源机制不同,其频谱分布特征也不同。为研究核爆与地震特征,有必要采用小波包分析方法对核爆和地震记录信号的高频部分进行分析,进而寻找地震与核爆信号之间的差别。
  在数字地震资料的分析研究工作中,小波分析方法主要用于自动识别地震事件及判别构造地震和非构造地震、自动分析震相、地震定位等方面。准确识别震相的初至时刻是识别震相和进行地震定位的基础。目前震相的自动识别方法归纳起来分为两类,一类为时域方法,另一类是频域方法。时域方法包括确定性方法和随机性方法。确定性方法是通过对地震信号的多元统计模型假设得到拟合判据,从而达到确定震相的目的。该方法易受假设模型的限制。随机性方法主要是利用速度或偏振滤波来识别震相,所采用的手段是低通滤波、相关滤波和叠加处理等。这种方法所存在的问题是识别结果对资料窗口长度和信噪比变化比较敏感。基于台网进行事件自动判别的最常用的方法是时间域中的长短时平均及其改进方法。


2.卫星遥感在地震监测中的应用
  卫星遥感热红外资料已广泛用于环境监测和资源调查活动中,尤其是在军事侦察、森林火灾、洪涝灾害、环境污染和矿产普查方面取得了显著进展。由于卫星遥感具有覆盖面广、时效性强、信息量大和观测周期短等特点和优势,已经引起地震学界的广泛关注。越来越多的国内外地震专家注意到了大地震前的热异常现象,采用了多种方法探测地震前的热异常信息,为利用遥感技术监测地震提供了依据。20世纪80年代,原苏联科学家在利用卫星遥感技术监测地震研究中取得了一定成绩;90年代,我国科学家利用卫星热红外资料在地震监测的研究中也做了不少探索,进一步证实了震前存在遥感热红外现象,取得了一些有意义的成果,为卫星遥感技术在地震监测中的应用提供了一种方法,对进一步开展研究奠定了基础。


  资料表明,很多地震前震中附近地区地表存在增热现象,人们用定点测定地表温度的方法对其进行了研究,但是此法显然只能得到局部地点的定时温度资料,而无法获得大面积的孕震及其邻近地区的温度动态演变数据。利用卫星遥感技术可以克服这些缺点,达到覆盖面广、时速性强、观测周期短的目的。

在震孕育过程中,随着应力-应变能的积累和释放,能量又通常以力和热能的形式在震源及其周围地区岩石中传播,引起地热场的变化,构成孕震过程中的热效应,这必然会反映在地热的动态变化上。热源上与地热通道-微破裂和微裂隙的紧密勾通,按温度梯度的规律传导于地面,造成地表的增温趋势。地面增温的另一个原因是地壳受力形变时,岩层中分别出现微裂隙和大量微破裂,岩层中的一些co2ch4等气体可能沿着裂隙、裂缝以及孔隙、断层逸出地面,当地壳发生大破裂时,逸出的co2吸收地面的红外辐射产生局部温室效应,促使孕震区地面增温。如果大量气体外溢,还可能导致近地面气温的升高。利用卫星遥感技术进行地震预报研究,已取得一定成效和较大的进展,但还是初步的,有不少问题有待进一步深入探索和研究。譬如,气象因素的干扰,目前还待解决,云层、降水在强震前出现,将会严重影响利用卫星遥感热红外异常对地震的预测预报。新疆南部山区地形复杂,由于小地形的缘故,云层多且厚,直接影响强震的监测效果。遥感热红外异常的机理问题,尽管解释的理论较多,但还没有一个能被大家公认。

众所周知,地震预报是当今世界的科学难题,地震的成因相当复杂,目前的监测手段还很难获得准确的地震前兆信息,卫星遥感这一高新技术具有捕捉信息的长处和优势,可以说是一种新的监测手段,是为地震预报添加的新的方法。


3.基于gprs数字技术的地震监测
  gprs是通用分组无线业务的简称,是最新一代的移动数据通信技术。太原市地震局较早提出了利用gprs技术作为地震监测网络平台的科研课题,并组织有关技术人员进行了项目研究开发。传统的地震监测系统的数据传输方式速度慢,效率低,成本高,信息滞后。利用gprs数字平台和internet网络传输地震监测数据,不仅速度快、效率高,而且成本低,实现了对地震前兆的实时监测,是适合地方地震台(站)使用的地震监测系统。
  数据传输是地震前兆监测系统中的一个重要的环节。数据传输质量的高低优劣直接影响到了震情监测和分析。长期以来沿用的电话线数据传输、邮政传输和电子邮箱传输以及无线数传、ddn专线等方式,虽然能发挥一定的功效,但是一般速度慢、时效性差。有线拨号传输只能用于数据传输,解决不了实时监测问题;由于城市高层建筑阻碍,信号干扰多,极不稳定,无线数传不能达到连续通畅;虚拟专线(ddn)虽然传输速度较快,但是高昂的投入和运行费用,在地方地震监测中又难以承受。在不降低监测质量的前提下,能否找到一种方法,既能大幅提高前兆监测的时效性,又能降低前兆监测手段的运行成本,这是地震监测数据传输的一个课题。gprs技术给这样的设想带来了机遇。
  gprs通信技术应用于地方地震前兆监测系统,有以下优点:使前兆监测系统造价大幅度降低;大大降低系统运行费用;省去了通信方面许多繁杂的系统维护工作;可以实现微观前兆手段的动态实时监测,为震情分析提供及时可靠的信息。通过实践应用,我们认为gprs通信技术的性价比很高,完全适用于地方地震前兆监测工作。特别是它的动态实时监测性能更是传统监测传输方式无法比拟的,它对于改善地方地震工作效能、提高地震监测能力和地震预报水平都有着非常积极的作用。gprs通信技术用于地方地震前兆监测系统,是大有前途的,同样也可以广泛地应用于工业、气象、人防、环保、水务、煤矿等各个领域。

 

参考文献:

1.杨选辉,沈萍,刘希强,.地震与核爆识别的小波包分量比方法[j].地球物理学报, 2005,48(1):148-156.<BR< p>

2. 刘希强,周蕙兰,曹文海.高斯线调频小波变换及其在地震震相识别中的应用[j].地震学报, 2002,24(6):607-616.

3杨配新,邓存华,刘希强.数字化地震记录震相自动识别的方法研究[j].地震研究,2004,27 (4):308-313.

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