MSDP在地震分析中应用及改进建议

2016-04-12李秋红辛长江甘肃省地震局甘肃兰州730000

甘肃科技 2016年3期

关键词：测震速报走时

李秋红，辛长江（甘肃省地震局，甘肃兰州730000）

MSDP在地震分析中应用及改进建议

李秋红，辛长江
（甘肃省地震局，甘肃兰州730000）

摘要：主要介绍了MSDP地震交互分析处理软件的特点，对各种定位方法的特点进行了分析，并总结了一些应用技巧，指出了实际应用中存在的不足，给出了修改建议，对同行的工作具有参考意义。

关键词：地震速报；地震编目；交互处理；MSDP软件

随着中国地震局“十五”测震台网数字网络项目的完成，省级地震台网子台分布更加密集，台站的硬件配置逐步完善，台网运行过程中产生了大量数据资料，并通过网络实时传输到省局数字台网中心，充分利用先进的计算机技术为核心的现代技术、设备以及开发应用软件是势在必行的。它可以迅速、准确地将实时处理的测震数据传输到台网中心。“十五”之后随着台站的大量增加，地震速报、编目数据的实时上报，以及数据的共享，原来的定位软件已不适应现在工作的需要，MSDP就是开发出的地震交互分析处理软件。该软件利用地震数据库技术对台网日常处理的地震波形、定位结果、震相数据进行统一管理，完成中国地震局对测震台网按规范所要求的大震速报、地震编目和数据编目等功能。产出数据规范、统一，能够实现地震速报、地震编目的日报、月报以及大震余震序列的快速上报工作，如何高效利用MSDP软件的各项功能，以提高测震台网地震速报的质量和产出准确优质的地震数据将是本文研究的一个内容。

1　地震交互分析软件的应用

MSDP软件的研究开发，解决了测震分析速报、编目、上报、数据共享等一系列大量数据的处理。MSDP地震台网数据处理软件，其界面简洁、操作方便，集成了十分丰富的台网应用功能，提供了对单台和多台记录的地震事件进行编辑功能，设置了丰富的显示控制及多项选择功能，也提供了多项数据处理功能。

1.1数据存储方式

目前，地震数据存储主要有两种方式:文件存储和数据库存储。在文件存储方式中，每个地震数据是以文件名作为标识存放在磁盘中的，数据的管理和应用有很大的局限性,且占用磁盘量大。利用数据库存储地震数据，则可以充分利用数据库强大的数据管理功能，最大限度地发挥地震数据在测震研究中的应用。MSDP支持这两种地震数据存储方式，并以Mysql作为存储地震数据的数据库。Mysql是最流行的开放源码、SQL数据库管理系统之一，被广泛应用在各种行业中，它占用系统资源少，并且具有较强的稳定性。MSDP调用存储在Mysql数据库里的连续波形数据、事件波形数据，并向Mysql数据库提交地震定位结果。利用数据库进行地震波形的存储拥有强大的优势。首先，如果磁盘空间足够大，可以存储连续几个月甚至几年的连续波形数据；其次，利用数据库存储地震事件波形，可方便数据的管理和维护，便于地震信息的查询，并能实现地震数据的共享、统一编目，简化台网的日常工作。

1.2定位方法

定位方法的实用性与准确性是衡量地震交互分析处理软件性能的一个重要指标。MSDP集成了多种定位方法:单纯型法定位、自适应演化算法定位、筛选震相法定位，并加入了LocSAT、HypoSAT定位程序。用户还可以根据需要更改或增加新的定位算法。

1)单纯型法定位。单纯型法定位是用数学的单纯型搜索极值的方法搜索残差最小震中位置。主要适用于地方震、近震和远震的地震定位，定位的一致性相对较好，目前，测震台网主要用单纯型法定位进行地震速报和日常地震分析处理。但程序在使用过程中还不稳定，确定深度精度不够。

2）自适应演化算法定位。自适应演化算法定位利用遗传算法搜索残差最小的震中位置，每次结果有一些小的差别。用于地方震、近震和远震的定位。

3）筛选震相法定位。在筛选震相定位方法中，用户可自由选择参与定位的震相，以提高地震定位的精度。

4）其他定位程序。LocSAT、HypoSAT:由Klein (2002年)开发。也用于地方震、近震的定位。但单纯型定位不能给出深度时，用LocSAT、HypoSAT定位能达到较高的精度和深度。MSDP目前常用的定位方法就是单纯型、LocSAT、HypoSAT功能。

1.3数据处理功能

MSDP提供了多种仿真和滤波方法来满足对地震波形进行分析处理的需要，以便于台网工作人员的日常研究工作。

1)仿真。仿真就是把宽带地震仪记录的地震波形仿真成一些传统的窄带记录。

在该交互系统中，我们可以仿真一些常用的经典地震仪，比如:LPSRO，地震研究观测台长周期地震仪;SK，中长周期地震仪;763，长周期地震仪; WWSSNSP，世界标准地震台网短周期地震仪，Wood －Ander-son地震仪，我们常用的是Wood－Anderson地震仪。

2)滤波。滤波是将信号中特定波段频率滤除的操作，是抑制和防止干扰而采取的一项重要措施。MSDP中提供了多种滤波方法，如低通、高通、带通。用户可以根据需要，通过选择通道和滤波的不同频率范围来完成对通道波形的滤波。

1.4地震编目

MSDP的编目功能界面利用MSDP分析地震事件波形后，可将震相提交到Mysql数据库存储，工作人员可根据需要生成相应的编目文件。MSDP可以生成以下几种形式的编目结果:PDF目录、PDF报告、国内5级报告、上网周报、上网月报。如图1所示。

图1　MSDP的编目功能界面

另外，MSDP还提供了统一编目功能，通过消息中间实现了区域台网与国家台网间快速交换和上报编目结果。点击主菜单“编目”件下拉菜单中的

“统一编目”。或在提交地震事件时在对话框中选择“统一编目”选项，即可将数据库里的地震事件提交到国家局统一编目服务器上。主要功能是通过省台网数据服务器与中国台网中心的服务器的沟通，通过网络快速完成地震目录上传中国台网中心数据库，从而实现全国统一的地震编目。

1.5震相标注

1)标注P、S波。MSDP利用右键完成P、S的标注，无需切换。新版本的MSDP还提供了快速标注多台同一震相的功能，大大加快了地震速报的速度。具体做法是:先选择要标注的震相，如Pg，Sg，然后按住Ctrl键不放，点击要标注震相的位置，即可连续标注多台震相。

2)标注振幅。在按住Shift键和鼠标左键，拖动鼠标时，可以量取振幅，右键即可完成振幅的标注。MSDP还提供了自动量取最大振幅的功能，我们可以在系统自动量取振幅的基础上，稍作修改，这样就大大加快了地震分析的速度。1.6走时表图2.2走时表设置界面在实际观测中，为了使地震的定位更精确，可以根据地震的远近、台网所在的地理位置调整走时表，如图2所示。MSDP提供了修改震源深度、后缀为tab格式的地方走时表和区域走时表等功能。其中地方走时表的数据需要用户自己配置成各省所用的地方走时表;区域走时表默认为中国走时表。如选择“使用Taup”，用户定位时可选用不同的速度模型。一般情况下，对于地方震、近震所用走时表为“甘青双层模型走时表”，远震、极远震所用走时表为Iasp91。

图2　走时表设置界面

2　问题与不足

MSDP地震分析处理软件目前已在全国多个测震台网应用，基本能够满足台网日常的工作要求，可是，在使用过程中也发现了MSDP软件存在的一些问题与不足。

1)目前台网最常用的定位方法是单纯型法定位。衡量单纯型法定位结果的精度变化量指标就是残差。水平精度尚可，但深度的偏差较大，且深度不稳定。

2)在多台定位时，偶尔会出现向后或向前微调P、S震相时侯导致定位结果出现很大差别的情况。

3)地震分析处理软件的一个重要功能就是快速定位出地震参数进行速报，这就要求地震分析处理软件具有人性化的设计，能够提供快速震相标注、地震定位方法。MSDP在这方面存在不足。当进行多台联合定位时，如果发现定位结果不符合要求，需要逐个对台站删除已经标注的震相信息，以便找出错误的标注信息，这就有产生误删除正确的震相标注信息的可能。在排除错误的台站震相后，还得重新标注误删除的台站震相信息，这将大大影响了地震速报的速度。

4)由于数据波形量大，MSDP在打开连续波形、事件波形时速度很慢，在建立Mysql数据库时，读写速度较慢，在一定程度上也对地震速报的速度造成了影响。