安徽台网自动地震定位系统结果评估＊

郁建芳 袁 勇 夏仕安 韩成成

（安徽省地震局，合肥 230031）

引言

地震速报是地震监测台网和台站最基础也是最重要的工作之一，同时也是服务于防震减灾事业和抗震救灾工作的重要环节。地震速报就是要在尽可能短的时间内，对已发生地震事件的时、空、强三要素做准确、有效的测定，并报送给有关部门。随着社会经济的飞速发展和公众防震减灾意识的不断提高，地震速报工作和速报信息的社会显示度和影响面日益增大，社会公众对所接收震情信息的精准度和时效性的要求越来越高。然而，地震台网通过人机交互系统分析得到的地震基本参数一般于震后8—12 min才能发布，这就直接造成了速报“不速”[1]。因此，迫切需要我们在自动地震定位技术方面实现实用性攻关，中国地震局于2013年4月1日正式对外提供自动地震速报系统（AU）的自动速报结果，全国部分省级地震监测台网也相继研发和建立了适用于本省的自动地震速报系统[2-4]。

1 安徽台网地震自动定位系统

目前，安徽台网正式运行的自动地震定位系统包括中国地震局自动地震速报系统（AU）、江苏省地震局自动定位系统、福建省地震局自动地震系统和安徽区域地震预警系统等4套。各系统的运行结果表明，安徽区域发生M1.0以上地震时，安徽区域地震预警系统可在30 s内给出首报结果，可在1 min内给出终报结果，江苏、福建局自动定位系统可在1—2 min内产出自动定位结果参数，AU系统鉴于其发布策略可在3 min内产出M3.0及以上地震的自动速报结果。这些自动定位结果均对后续的人工精准分析提供一定参考，同时，不同系统产出的结果均存在一定程度的差异。

1.1 中国地震局自动地震速报系统（AU）

全国自动地震速报系统的自动速报结果产出系统由国家地震台网中心、国家地震速报备份中心和5大区域自动地震速报中心的自动地震速报处理系统产出构成，中国地震局EQIM根服务器汇集上述不同系统的自动速报结果，基于“多路综合触发”策略产出综合触发结果（Auto Location，简称 AU）[3]。本文对2015年1月—2019年12月期间安徽境内及省边线外50 km范围内M≥3.0的AU结果和正式目录进行对比（表1）。与统一正式目录对比，可得到以下结论：

表1 自动地震速报结果（AU）与统一正式目录（2015-01—2019-12）Table 1 Comparison of the results of automatic earthquake early report and unified official catalog（2015-01—2019-12）

（1）自动地震速报系统产出综合触发结果的平均速报用时为 151.76 s；

（2）以统一正式目录为标准，自动地震速报结果AU的平均发震时刻差为0.82 s，平均震中位置差为3.522 km，平均震级差为0.2级；

（3）对比的17个地震事件中，只有一个地震自动速报的震级比正式目录小，其他16个地震的自动速报震级均偏大，最大偏差达0.5级。

1.2 江苏省和福建省地震局自动地震定位系统

江苏省地震局自动地震定位系统（图1）和福建省地震局自动地震定位系统（图2）均为绿色软件，支持Windows操作系统，具备实时全自动处理和快速人机交互处理功能。软件从JOPENS流服务器接收实时波形数据，具备初至和续至震相到时的自动识别与显示震相，对震相清晰的数据进行自动筛选和绑定，随着选定震相的不断增加，利用长短时窗比法STA/LTA和赤池信息量准则AIC以及交切法对震中位置、震级、参考地名等进行自动测定和持续实时更新[5-6]。

本文对2018年1月—2019年12月期间安徽区域M≥1.5的江苏自动定位结果和福建自动定位结果分别与统一正式目录进行对比（表2和表3），可得出以下结论：

图1 江苏自动定位系统Fig. 1 Automatic positioning system of Jiangsu

图2 福建自动定位系统Fig. 2 Automatic positioning system of Fujian

表2 江苏省自动地震定位结果与统一正式目录（2018-01—2019-12）Table 2 Comparison of the results of automatic positioning system of Jiangsu and unified official catalog（2018-01—2019-12）

续表2

表3 福建省自动地震定位结果与统一正式目录（2018-01—2019-12）Table 3 Comparison of the results of automatic positioning system of Fujian and unified official catalog（2018-01—2019-12）

续表3

（1）江苏自动地震定位结果的平均发震时刻差为0.6 s，平均震中位置差为1.46 km，平均震级差为0.1级；

（2）福建自动地震定位结果的平均发震时刻差为0.56 s，平均震中位置差为4.26 km，平均震级差为0.2级；

（3）对比的38个地震事件中，江苏和福建自动地震定位系统产出的震级较统一正式目录均偏大，江苏定位结果中有5个地震事件震级无偏差，福建定位结果有2个震级无偏差。

1.3 安徽区域地震预警系统

安徽区域地震预警系统（图3）于2018年2月1日在安徽台网试运行，系统共接收安徽地区31个及周边区域19个共50个测震台站的实时波形数据，平均台间距67 km。该系统采用长短时窗STA/LTA算法对震相粗略拾取后，利用优化后的AIC算法精确拾取震相到时，采用福建局金星研究员提出的地震预警连续定位方法定位，即当第一个台站触发后，以该台站Voronoi区域的形心位置作为首次定位震中，并选定一定时间间隔不断更新定位结果[7-10]。

图3 安徽区域地震预警系统主界面Fig. 3 Main interface of Anhui regional earthquake early warning system

本文对2018年2月—2019年12月期间安徽及周边省份M≥1.5的地震预警系统定位结果和统一正式目录进行对比（表4），可得到以下结论：

（1）安徽区域地震预警系统产出首报定位结果所用台站数平均为6个，平均用时为15.26 s，产出终报定位结果所用台站平均数为25个，平均用时为46.56 s；

（2）预警系统首报结果的平均发震时刻差为0.63 s，终报结果为 0.37 s；

（3）预警系统首报结果的平均震中位置差为4.055 km，终报结果为 2.107 km；

（4）预警系统首报和终报的震级误差分布如图4所示，蓝色叉形为预警首报的误差分布，平均震级误差为0.25级，红色方框为预警终报的误差分布，平均震级误差为0.12级。

表4 安徽区域地震预警系统定位结果与统一正式目录（2018-02—2019-12）Table 4 Comparison of the results of Anhui regional earthquake early warning system and unified official catalog（2018-02—2019-12）

续表4

图4 地震预警系统的发震时刻、震中位置和震级误差分布（蓝色叉形-首报，红色方框-终报）Fig. 4 Error distribution of origin time，epicenter location and magnitude of Anhui regional earthquake early warning system（blue cross- first report，red box- final report）

2 定位结果对比

2018年2 月—2019年12月期间安徽及周边省份M≥1.5地震中，江苏、福建自动定位系统以及安徽区域预警系统共有24个相同地震事件与统一正式目录相匹配。以统一正式目录为标准，分别从发震时刻误差、震中水平位置误差和震级误差3个方面对这3套自动定位系统进行对比，误差分布如图5—7所示，对比结果见表5。需要说明的是，鉴于自动地震速报系统（AU）的触发策略，当安徽区域发生M≥3.0地震时才会产出自动定位结果，可对比事件数量较少；另外，根据安徽实际，我们对江苏/福建自动定位系统和安徽区域地震预警系统均配置的是安徽地区地壳一维速度模型[11]，AU系统配置无法更改，基于上述两个原因，暂不将AU系统列入对比项。

表5 江苏、福建自动定位以及安徽区域预警系统的定位结果误差分析Table 5 Error analysis of positioning results among Jiangsu and Fujian automatic positioning systems and Anhui regional earthquake early warning system

3 结语

本文利用安徽台网几种自动地震定位系统产出的定位结果，参照全国统一地震编目目录，从发震时刻偏差、震中位置偏差、震级偏差等方面分析不同自动定位结果之间的匹配情况，讨论其结果参数的适用性和可靠性，对比各系统在定位时效和精度方面的优劣，对安徽区域台网自动地震定位系统的整合和完善做出一点参考：安徽台网现行的4套自动定位系统所产出的结果均在地震速报要求所允许的误差范围内，其中安徽区域预警系统产出定位参数的平均发震时刻差、平均震中位置差和平均震级差都相对较小。

图5 江苏、福建自动定位系统与区域预警系统的发震时刻误差分布Fig. 5 Error distribution of origin time of earthquakes among Jiangsu and Fujian automatic positioning systems and Anhui regional earthquake early warning system

图6 江苏、福建自动定位系统与区域预警系统的震中水平位置误差分布Fig. 6 Error distribution of epicenter location of earthquakes among Jiangsu and Fujian automatic positioning systems and Anhui regional earthquake early warning system

图7 江苏、福建自动定位系统与区域预警系统的震级误差分布Fig. 7 Error distribution of magnitude of earthquakes among Jiangsu and Fujian automatic positioning systems and Anhui regional earthquake early warning system