自贡台网地震超快速报系统运行结果评估＊

杜 军

（自贡市地震监测中心，四川自贡 643000）

引言

自贡市地处四川盆地南部，属丘陵地带，是一个中强地震活动区。自贡的地震属典型的城市“直下型”地震，具有震源浅、烈度高、破坏性较大、重复概率较高的特点。因此，自贡市是国务院确定的四川省5个重点抗震设防城市和四川省地震重点监视防御区。全市均处于地震基本烈度Ⅵ度以上，其中自贡城区地震基本烈度达Ⅶ度，Ⅶ度区面积占全市总面积的80%。2019年以来，自贡市辖区内已发生4级以上地震6次，最大地震是2019年2月25日荣县MS4.9地震，直接经济损失约2.4亿元，造成了极大的经济损失和社会影响。因此，在地震发生后，社会各界希望在极短时间内获得准确的地震信息，如地震发生时间、地点、震级等，凭借地震超快速报系统能快速获取地震信息，为政府及时进行救灾决策提供基础数据。这项工作具有直接的减灾效益。

目前，国内外地震工作者开展了对地震事件进行自动处理的研究。美国USGS长期致力于发展地震预警系统，早在20世纪六七十年代，USGS在加州中部开发了一套地震监测系统，它能够快速确定区域地震的震级和震中位置。目前，日本也已建成区域性超快地震速报系统，并多次成功发送超快速报信息，有效减轻了地震灾害损失，取得了良好的效果[1]，如：在2011年日本MW9.0大地震中，日本新干线地震监测与超快速报系统及时发布地震信息，高速列车在地震波到达前提前制动停车，避免了列车出轨和人员伤亡[2-9]。在国内，中国地震台网中心、福建省地震局和深圳防灾技术研究院研发的地震自动处理系统，实现了1—3 min左右自动确定出地震基本参数。现在，深圳防灾技术研究院在原基础上优化算法，优化框架，研发了超快速报系统，根据台网密度，实现秒级产出，提升产出的时效性。

可见，在现有条件下地震超快速报系统建设是防灾减灾不可缺少的一项重要工作，是地震应急和协助政府做好防灾减灾、稳定社会秩序等的基础性工作。因此，地震超快速报系统被提到了愈来愈高的位置，在自贡台网部署的地震超快速报系统作为国家地震台网和区域地震台网自动速报系统的有益补充，因而有必要对自贡台网地震超快速报系统产出的地震参数进行评估。

1 自贡数字遥测地震台网布局和地震超快速报系统

1.1 自贡数字遥测地震台网布局

目前，自贡数字遥测地震台网拥有数字测震台站6个，地震数据通过无线汇集传回自贡地震监测中心，由自贡地震监测中心传到四川省地震局，同时自贡地震监测中心从省地震局共享市边界50 km内的6个台站，在自贡地震监测中心组网处理。近年来自贡市行政区域内地震频次增多，为了更好地监测自贡行政区内的地震，自贡市防震减灾局又在网内自建了5个流动台，他们分别是荣县境内的郝家山台（HJS）、凤翔村台（FXC）、双石台（SST）、望佳镇台（WJZ）和大安区界牌镇台（JPZ），至此，台网中心接入12个测震台站和5个流动台，共17个台站，这样可大大提高自贡市的地震监测能力（图1和图2）。从而达到了网内能监测到0级以上地震，对1级以上地震有定位能力，基本能满足地震超快速报系统的要求。2018年12月四川自贡数字遥测地震台网中心利用以前的服务器安装JOPENS6.0及地震超快速报系统，进入测试运行阶段。

图1 自贡数字测震台网台站分布情况Fig. 1 Distribution of stations in Zigong digital seismic network

图2 自贡数字测震台网接入井研、宜宾、荣昌等台站分布情况Fig. 2 Distribution of Zigong digital seismic network connected to Jingyan，Yibin，Rongchang and other stations

1.2 地震超快速报系统概述

地震超快速报系统是将地震发生后台站实时传回的地震波形，通过震相自动识别、组合、定位，确定出地震三要素（地震发震时刻、震中位置和震级）。通过自贡市地震信息发布中心，在第一时间向超快短信用户速报地震信息，然后通过值班人员人机结合在8—12 min得出正式速报数据（3.0级以上以国家正式速报为准），在15 min以内向市委、市政府速报地震信息。从而使自贡市建立的市县地震信息快速发布平台，从以前的分钟级提升到了秒级超快信息推送，覆盖了市县两级（图3）。

图3 地震超快速报系统流程图Fig. 3 Flow chart of ultra-fast earthquake reporting system

选取2019年1月—2020年1月地震超快速报系统产出的第3次自动定位结果（下文简称尾报），通过与四川省地震局地震观测报告结果进行对比，从而评估该地震超快速报系统产出地震数据在自贡地区的实效性和准确度，从而服务于自贡市的地震应急工作。

2 自贡地震超快速报系统产出数据和省局编目产出结果对比分析

2.1 数据来源和样本说明

利用2019年1月—2020年1月自贡数字遥测地震台网的地震超快速报系统产出的M≥3.0地震58条数据（表1）和四川省地震局地震观测报告中的对应数据进行对比分析。该样本从时间序列来分析，每月均有地震超快速报系统产出的数据；从震中位置来分析，在台网责任区内（图4）以及自贡周边地震均有地震超快速报数据产出；从震级大小来看，全年M1.3—6.0地震都有。因此，样本的连续性、完整性都好，说明该系统运行稳定，能够满足分析评估要求。

表1 超快速报尾报与四川省地震局地震观测报告编目结果偏差统计样本Table 1 Statistical sample of deviation between the final report of ultra-fast report and the cataloging results of seismic observation report of Sichuan Earthquake Agency

续表 1

图4 自贡数字遥测地震台网速报范围Fig. 4 Quick report range of Zigong digital telemetry seismic network

根据图4自贡数字遥测地震台网速报范围图，下面我们选取M≥3.0地震共58条数据进行评估。

2.2 发震时刻偏差值分析

设ΔT为地震超快速报系统发震时刻与四川省地震局地震观测报告中发震时刻之差，记为：

式中，T1为地震超快速报系统发震时刻，T2为省地震局地震观测报告中发震时刻。

从表2所列数据和图5可以看出，地震超快速报系统产出数据与省地震局地震观测报告相比，发震时刻平均偏差值均小于5 s，从散点图来看，最大偏差为3.7 s，符合测震台网要求，可见地震超快速报系统发布的发震时刻完全达到了地震速报要求。

表2 发震时刻偏差值统计Table 2 Statistics of deviation values at the time of earthquake occurrence

图5 发震时刻偏差值Fig. 5 Deviation values at the time of earthquake occurrence

2.3 震中位置偏差值分析

设ΔP为地震超快速报系统震中位置（φ1，λ1）与四川省地震局地震观测报告中震中位置（φ2，λ2）之差，记为：

其中，λ1和φ1为地震超快速报系统产出数据的经纬度，λ2和φ2为四川省地震局地震观测报告中的经纬度。

从表3所列数据和图6可以看出，震中位置产生偏差的具体情况是：①网内（有效责任区内）由于自贡市防震减灾局在原有6个固定台站的基础上，自建5个流动台站，加密了孔径，网内震中位置平均偏差值为3.2 km，最大为4.6 km；②网外（有效责任区外）震中位置平均偏差值为8.6 km，最大为35.6 km，这个也符合接入台站稀疏、孔径较大的基本情况，即是台站间距大，偏差就大；台站间距小，偏差就小的基本原理，所以存在一定的偏差。但总体来看，地震超快速报系统产出的震中位置也能满足测震台网地震速报和地震应急的要求。

表3 震中位置偏差值统计Table 3 Statistics of deviation values in epicenter position

图6 震中位置偏差值Fig. 6 Deviation values in epicenter position

2.4 震级偏差值分析

设ΔM为地震超快速报系统震级与四川省地震局地震观测报告中震级之差，记为：

式中，M1为地震超快速报系统震级，M2为四川省地震局地震观测报告中震级。

从表4所列数据和图7可以看出，地震超快速报系统产出的地震震级平均偏差值，不论是网内还是网外均小于0.3级，符合测震台网的要求。

表4 震级偏差值统计Table 4 Statistics of deviation values in magnitude

图7 震级偏差值Fig. 7 Deviation values in magnitude

3 结论

从2019年1月—2020年1月各项数据的分析评估看：①地震超快速报系统把地震自动速报用时从分钟级提高到了秒级；②发震时刻的平均值都在测震台网地震速报要求范围内；③地震超快速报系统产出的震中位置和地震震级数据，有个别偏差值偏大，且在网内（有效责任区内）台站相对密集区域偏差值明显较小，网外（有效责任区外）台站台间距大、台站布局相对稀疏区域偏差值有偏大的迹象，这也和参与计算台站数量少有关，所以，必须要通过人工干预、人机结合在8—12 min左右给出正式报；④通过分析评估得出自贡台网地震超快速报系统总体运行稳定，定位精度达到了测震台网地震速报的要求，大大提高了自贡市党委政府地震应急工作的及时性、准确性，以及群众得到信息的快速性，这样可在第一时间快速的作出相应级别的应急响应；⑤随着国家加大投入和“国家烈度速报与预警工程项目”的推进，通过广大地震工作者的不断努力，该系统将会得到进一步完善。