一种适用于地震预警系统的震中快速定位法

徐世林 蒋泽雄 颜永发

(四川省地震局，成都 610041)

在地震预警系统中确定震中位置有两方面的意义，首先确定震中后就能确定震中到接收预警的点的距离：震中距Δ，从而确定地震波传播所需要的时间，第二知道震中距就能计算震级公式中的起算函数R(Δ)。当系统估算出地震震级后，就能对预警点估算地动振幅大小，LogA=M- R(Δ)。地震预警系统中，首先是要尽快发出预警信息，至于精度相对来说要求并不高，并且还可以在整个预警过程中不断修正。

本研究的方法是认为当预警台网建成后，地震波到达各台的次序就包含有震中位置的信息，从次序中提取震中位置信息，确定震中范围，当台网密度达到一定程度时这样确定的震中位置能满足地震预警系统的要求。如图1所示，设台网中S0首先测得地震,而S0有4个与之相邻的地震台S1，S2， S3，S4，连接 S0S1，S0S2，S0S3，S0S4并作它们的中垂线，这些中垂线将形成一个封闭的四边形ABCD。可以肯定震中一定位于四边形 ABCD内，这里把四边形ABCD称为一级分区。可以证明把四边形ABCD的中心假定为震中，称为预警震中，这样所形成的误差最小。

图1

为进一步缩小震中范围，可以考虑第二个测得地震的台，设该台为S1，如图2所示，连接S1S2，并作其中垂线，该线将四边形ABCD分成两半，显然震中一定在靠近S1的那边，这样再连接S1S3，S1S4并作它们的中垂线则在四边形ABCD中围得一个小四边形ABEF，可以相信若地震台收得地震的次序是S0S1…，则震中一定在此四边形中，可用此四边形中心作预警震中。按照这个方法不难得若第二个收得地震的地震台是S2则震中应在三角形KBJ中，若第二个收得地震的台是S3则震中应在多边形DFEKJC中；若第二个收得地震的台是S4则震中应在三角形AFD中。这样若S0有4个相邻的台，就把四边形ABCD分成4个小多边形。称为二级分区。若还需进一步缩小震中范围可考虑第3个收得地震的台，从而把每一个二级分区再分成3个小区，如把AFEB分成MNKB（对应S0S1S2…）；FNKE（对应S0S1S3）；AFNM（对应S0S1S4），称为三级小区。进一步利用收得地震的第4个台又可把三级小区分成2个4级小区。这样若S0有4个相邻的地震台，按照这4个台收得地震的次序可将预警震中区划分为4级，共有4!=24个4级小区。将其中心作为预警震中。这大体上相当于增加了20多个台(称为虚台)，把台站距离缩小了5倍。对某地区的台到底需要分几级可视台网密度而定，分析表明当台站间距离不超过15 km左右(包括虚拟台)误差是可以接受的。

图2

把监视地区划分为若干小区其思路类似于电子技术中把模拟量变成数字量，划小区的过程相当于量化过程，只不过不是对数字大小进行量化而是对空间位置进行量化。这样震中定位的思路是，无论四川省内什么地方发生地震我们根据收得地震的台站次序确定可能震中所在的小区然后用小区的中心作预警震中，虽然它与实际震中可能有偏差，但只要所带来的误差可以接受那这样作是可以的。这里和模数转换一样，我们放弃了用有无限可能取值的模拟量经纬度来表达震中位置，而把震中位置限定在有限个小区的中心上。当震中位置有限化后，就可以将每一个预警震中到接受预警的点的震中距、地震波走时、起算函数等先计算好以表格的形式存储在系统中。

当地震发生时监视系统最先感知的信息就是某台最先收到地震的事实，利用此最快速最简单明瞭的信息，立即就能认定一个预警震中这是最可靠而快速的方法。而需要输出的数据不是在预警过程中计算，而是事先计算好存储起来，当需要时利用“查表技术”立即输出，这种方法也应是最快速的。

把监视区划分为小区的作法只对四川省这种大陆内地地区才适合，沿海地区若地震发生在海中。用偏离一边位于陆地上的地震台不能为震中确定一个封闭的区域，因此，该方法是不适合的。