震动图的偏差校正方法研究

陈 鲲 俞言祥 高孟潭（中国地震局地球物理研究所，北京 100081）

震动图的偏差校正方法研究

陈 鲲 俞言祥 高孟潭
（中国地震局地球物理研究所，北京 100081）

近十年来，震动图（ShakeMaps）在破坏性地震之后的地震应急决策、地震救援和救灾、震后灾害损失评估、科学研究中发挥了重要作用。然而地震动衰减关系是基于以往地震中获取的强震记录并不区分地震的发震断层类型和震源机制的一种综合平均结果。而相同震级地震的地震动参数相当离散，地震动衰减关系存在地震事件间的不确定性。速报地震震级的不确定性也将直接导致利用衰减关系估计缺少台站地区的地震动参数值与实际台站测量值之间的系统偏差。

利用2010年3月4日台湾屏东ML6.4地震的强震数据，考虑局部场地效应将台站实际观测值转换至基岩参考面。借助于当地衰减关系三倍标准差的准则进行异常数据判别，然后将基岩参考面上正常的台站实际观测值与利用经验衰减关系的估计值进行最小二乘法的对数线性拟合，得到两者之间的偏差因子。开展不同地震动衰减模型下的台站实际观测值与利用经验衰减关系的估计值、回归衰减关系以及对数线性偏差校正值之间的残差比较分析。

图1为点椭圆衰减关系模型下中国东部衰减关系的基岩估计值、台站数据直接回归的新衰减估计值、台站数据固定R0回归衰减的估计值、上文对数偏差校正的估值与实际观测值的比较结果。结果表明，固定R0拟合的衰减关系的结果与对数偏差校正的方法几乎完全一致。图2和3表明了点椭圆衰减关系模型下中国东部衰减关系、台站数据固定R0回归衰减的估计值、上文对数偏差校正的估值与实际观测值之间的残差分布。可以看出，固定R0的拟合衰减关系及对数偏差校正的结果呈近似正态分布，明显优于东部衰减关系的结果。分析表明对数偏差校正方法比直接利用地震动衰减关系更合理，避免了利用台站数据拟合新衰减反复迭代非线性回归过程，提高了计算效率，保证震后震动图的产出精度和时间。虽然以衰减关系点椭圆模型和峰值加速度为例对数偏差校正方法的可行性，但该方法同样适合于其他地震动参数和衰减关系模型。

图1　几种方法调整结果比较

图2　台站基岩参考面观测值与估计值对数残差分布图

图3　台站基岩参考面观测值与估计值对数残差直方图