地震定位方法

地震定位方法（精选3篇）

地震定位方法 篇1

0 引言

地震给人类带来了巨大灾难,人们一直期望能实现地震预报,然而迄今为止,尚没有一种可靠的短期地震预报方法,地震预报是一个世界公认的难题。在这种情况下,为了减少地震带来的损失,地震预警作为一种折衷的手段具有重大意义。地震预警系统利用的原理是电磁波的传播速度比地震波快[1],以及破坏性较小的P波速度比破坏性大的S波速度快,将距离震中近的台站报警信息,通过电磁波传送给地震波还没有达到的区域,可为这些区域在地震到达之前预留出应急操作时间。因此,如何尽可能快速地给出报警信息是地震预警系统的关键问题。

针对地震预警系统中的震中定位问题,传统的地震定位方法需要综合所有台站信息,所需信息多,计算过程复杂,无法满足地震预警系统对时效性的要求。截至目前,针对地震预警提出的震中定位方法主要有以下几类:(1)根据地震动幅值和震中距的关系进行定位[2];(2)利用台站的到时顺序进行定位[3];(3)B-Δ方法,利用参数B和震中距的对应关系,通过对P波初始阶段求包络,得到参数B与震中距,从而进行定位[4];(4) 利用两个台站的到时差得到震中到两个台站的距离差,即震中到两个台站的距离差为常数,因此可以确定一条双曲线,震中则应在这条双曲线上[5]。同时利用未到台和已到台的信息对震中的约束,得到定位结果[6]。国内一些研究对以上方法进行了结合[7],金星等[8]提出了单台、多台连续定位的方法。

Voronoi图定位算法是Rosenberge(2009)[9]最早提出的。该算法的唯一前提是时间与距离成正比,在地震预警网络中,该前提是可以满足的。因此其不受速度模型的影响,具有定位速度快、所需台站少等特点,适合地震预警网络中的震中定位。本文改进并初步实现了该算法,并利用日本K-NET和KiK-net的地震记录进行了验证。

1 Voronoi图定位算法

1.1 Voronoi图

以地震台站为例,假设有台站集S。对于集合的每一个台站Sx,都有一个关联区域,其中所有点到台站Sx的距离小于到集合S中其它台站的距离,把该关联区域称作Voronoi域。所有台站的Voronoi域用边界加以区分,组合在一起则得到了完整的Voronoi图(见图1)。

也可以用另一种方式定义Voronoi图[10],设台站集S中有且仅有S1和S2两个台站,L是线段S1S2的垂直平分线,此时L将整个平面分成两个半平面,L1和L2。位于L1内的任意一点qi,d(qi,P1)<d(qi,P2),d(a,b)表示a,b两点间的欧式距离。现将L1记作H(S1,S2),L2记作H(S2,S1),S1的Voronoi域记作V(S1),则V(S1)=H(S1,S2)。假设台站集S中有n个台站,根据Voronoi域定义,得知V(Si)中任意一点到Si的距离都小于到其它台站的距离,所以V(Si)既在H(Si,S1)中,又在H(Si,S2)以及H(Si,Sj)中(j=1,2,...,n,j≠i),满足该条件的区域即是所有H(Si,Sj)(j=1,2,...,n,j≠i)的交集,即V(Si)=∩nj=1H(Si,Sj),j≠i。

根据Voronoi图的定义可知,如果图1中的台站S4首先触发,那么震中一定在V(S4)中,即图中斜线区域中。

1.2 有序多次Voronoi图

现假设台站S4首先触发,然后是台站S6触发。这意味着,包含震中区域的每一个点离S4最近,然后如果去掉S4,它们距离S6比距离其它所有台站近。也即是说,如果现在把S4去掉,让剩下的点生成新的Voronoi图,那么在新的图形中,震中一定在V(S6)内(图2中斜线区域),把此时的V(S6)记作VSS4(S6)。因此,震中一定在V(S4)和VSS4(S6)的交集中(图3中黑色区域)。交集区域也可以这样表示,S4触发时震中位于V(S4)中,S6触发时震中既位于V(S4)中,又位于VSS4(S6)中。将震中所在区域记作Vepi,则:

把触发的台站由2 推广到n,最终随着n的增大,震中所处的区域则会越来越小,最终得到比较准确的结果,这里取该区域的最大经纬度与最小经纬度的平均值作为定位结果。

1.3 算法改进

从以上分析可以看出,震中所在区域是一个和触发顺序一一对应的区域。因此对于前几个触发台站,可以直接对其触发顺序进行编号,进行定位时直接给出结果,而不需要进行额外计算。例如对每个台站及其之后可能触发的一个台站进行编号,那么对于S4,触发次序将会有(S4,S2),(S4,S7),(S4,S3),(S4,S5),(S4,S6),(S4,S10)6种可能,在地震发生前将每种可能对应的定位结果计算并存储起来。假如现在S6第二个触发,则不用从头开始计算,只需直接读取(S4,S6)对应的内容即可。这种方式显然可以更快、更好地满足地震预警系统对时间的要求。

2 Voronoi图算法定位实例与结果分析

2.1 震例筛选

根据地震预警原理,地震预警网络的用途更多的是检测网内发生的地震事件,然后将该信息在地震达到目标之前传送给目标。如果事件发生在网外较远距离,那么对目标产生的破坏也是有限的。因此本文中选择的都是网内事件,详细地震目录见表1。

2.2 定位结果

根据以上筛选规则,笔者从日本K-NET和KiK-net的记录中选择了40个震例。对每一个事件,运用该地震定位算法,从第一个台站触发开始,每一个台站触发后给出新的定位结果,并与实际震中比较,得出每一次定位误差。从图4中可以看出,随着触发台站数目的增加,定位精度也随之提高,从地震发生到得到结果所需时间也随之增加,定位精度和所需时间是相矛盾的。因此,对地震预警系统而言,必须在定位精度和所需时间之间作一个折衷的选择。不过,这里还是对每个事件的前8个触发台站进行了定位以便分析。

结果如图4所示,定位结果与实际震中的偏差随触发台站数目的增加有了显著提高,首台触发时,到实际震中的平均距离接近11km,当4个台站触发时,平均距离略大于3km,当8个台站触发时,平均距离略大于1km。

图5显示了40个事件最终定位结果的误差分布,可以看出除一个事件的定位误差大于5km外,绝大部分事件的定位误差小于4km。图6中每个点代表一个事件,其横坐标为该事件用首台作为震中时与实际震中的距离,纵坐标为第8个台站触发后,用Voronoi图定位算法对事件进行定位得到的震中与实际震中的距离。对于一个事件,如果用Voronoi图定位算法得到的结果比用首台作为震中得到的结果好,即到震中的距离更近,则横坐标x大于纵坐标y,该点应在直线y=x下方。把40个事件和直线y=x绘制在同一图形中,结果如图6 所示,除1 个事件外,其余事件全部在直线y=x下方。说明在8个台站触发时,用Voronoi图定位算法得到的结果绝大部分时候比直接用首台作为震中要好。由于地震预警系统对时间的严格要求,单独利用前4台进行定位的结果与用首台作为震中得到的结果进行比较(见图7),结果只有4个台站在直线y=x上方。 这表明即使只有4 个台站触发,用Voronoi图定位算法进行定位大部分时候也比直接用首台更好。

3 讨论与结论

3.1 相对传统算法的优势

传统的地震定位方法需要综合已触发所有台站的各种信息进行定位,在地震发展过程中,每当一个新台站被触发,都要综合所有台站重新进行定位。因此随着台站数目增多,定位所需时间越来越长。由于与Voronoi图定位算法相关信息可以在事件发生前预先生成,因此当地震发生时,程序进行的只是单纯的不涉及计算过程的比较查找,而且每当新的台站触发,只需在前一次结果的基础上将范围缩小,并不需要重新对所有台站进行计算。因此,随着台站数目的增多,定位速度越来越快,大大减少了定位所需时间。

由上述结果及对结果的分析,可以看出Voronoi图定位算法能够在触发台站较少的情况下给出较为精确的定位结果,这恰好满足了地震预警系统对定位精度和所需时间的要求。因此,该算法对于地震预警系统而言是一种比较适宜的定位方法。

3.2 待解决的问题

该地震定位算法的一个基本问题是:在地震预警网络中台站分布均匀的情况下,单位面积内台站数目越多,平均的Voronoi域面积则越小,定位结果也越准确。台网中心的区域通常很小,越靠近网络边界,Voronoi区域面积越大,例如图5中有一个定位结果与实际震中的距离大于5km,结果发现该事件靠近网络边缘。在网外,Voronoi域变成一个向无限远延伸的开放区域,定位精度很低,只能给出震中大概的方位角。也可以看出该算法并不需要太多台站信息,对震中区域给出最大约束的是震中周围的少数几个台站。

另一个问题是,当前结果是由日本台网数据得出的,国内的台网密度目前还比较稀疏,所以在具体数值上,很有可能达不到文中所得出的定位精度。总体趋势是台网越密集,定位结果也越密集。

虽然该算法需要的台站信息少,只有台站的到达顺序,但该算法对台站到达顺序的要求很高。如果预警网络中有台站误报或漏报,而且无法判别剔除,该算法则会给出错误结果,甚至无法给出结果。而在实际的台网中,各个站点由于时间同步方式与触发方式不同,事件发生时,台站的触发顺序并不总是距离近的先触发,距离远的后触发,这也对该算法的应用造成困扰。

3.3 下一步研究方向

从以上分析可以看出,第一个问题和第二个问题是无法避免的,也是大部分定位算法共有的问题。第三个问题可以通过一些方法加以改进。一方面,对时间同步方式和触发方式进行改进,让得到的时间更精确,另一方面,在小范围内可以认为地震波的速度是均匀的,因此可以通过对得到的结果进行拟合,剔除异常台站。

摘要：利用一种基于Voronoi图的震中定位方法,对日本K-NET和KiK-net的地震记录进行定位。结果表明,该算法不受速度结构模型的影响,只需要台站的波到时顺序,所需台站数目少、计算速度快。这些特性和地震预警系统需要尽快给出预警信息的特性相契合,因此适合于地震预警系统的震中定位。

关键词：地震预警,震中定位,Voronoi图,到时顺序,地震预警系统

参考文献

[1]吴林斌.中国地震预警系统现状与发展前景综述[J].大地测量与地球动力学,2013(S2):123-125.

[2]KANAMORI H.Locating earthquakes with amplitude-application to real-time seismology[J].Bulletin of the Seismological Society of America,1993,83(1):264-268.

[3]ANDERSON K R.Epicentral location using arrival time order[J].BSSA,1981,70(2):541-545.

[4]ODAKA T.A new method of quickly estimating epicentral distance and magnitude from a single seismic record[J].Bulletin of the Seismological Society of America,2003,93(1):526-532.

[5]RYDELEK P.Real-time seismic warning with a two-station subarray[J].Bulletin of the Seismological Society of America,2004,94(4):1546-1550.

[6]HORIUCHI S,NEGISHI H,ABE K,et al.An automatic processing system for broadcasting earthquake alarms[J].Bulletin of the Seismological Society of America,2005,95(2):708-718.

[7]王庆民,刘希强,沈得秀.Voronoi图和双曲线联合方法在地震快速定位中的应用[J].西北地震学报,2012(3):234-238,244.

[8]金星,张红才,李军,等.地震预警连续定位方法研究[J].地球物理学报,2012(3):925-936.

[9]ROSENBERGER A.Arrival-time order location revisited[J].Bulletin of the Seismological Society of America,2009,99(3):2027-2034.

地震定位方法 篇2

地震复合属性-地震属性提取与解释新方法

目前地震属性的提取主要集中在单项技术上,如谱分解、三瞬、均方根、自相关、主因子、自回归和相干体等.对提取后的.属性如何根据它们自身的特点,做进一步处理以得到新的地震属性,人们尚缺乏足够的关注.借鉴信息工程有关理论,提出了叠合、差值、乘积和级联等物理含义简单、但又比较讲究数据间匹配和显示的新的地震属性--复合属性,并开发了相应的软件.利用复合属性,对LHK地区河流相储集层进行了精细解释,分辨率和信噪比得到明显提高.

作 者：张军华 朱焕 高荣涛 周振晓 ZHANG Jun-hua ZHU Huan GAO Rong-tao ZHOU Zhen-xiao 作者单位：中国石油大学,地球资源与信息学院,山东,东营,257061刊 名：新疆石油地质 ISTIC PKU英文刊名：XINJIANG PETROLEUM GEOLOGY年，卷(期)：28(4)分类号：P631.443关键词：复合属性 级联属性 相干体 河道解释

地震救灾中医疗队的法律定位 篇3

来,全国各地众多医疗队奔赴

灾区,抗震救灾,做出了突出贡献。医疗队的应急处置与救援,救治了大量受灾人员,同时可能引发个别矛盾并带来纠纷。正确认识地震救灾中医疗队的法律地位,对于妥善解决救灾医疗队的后续问题具有重要意义。

1 医疗队的行政法律属性

基本法律关系分为三种:行政法律关系,民事法律关系和刑事法律关系(地震救灾中医疗队不涉及刑事法律问题,这里不予讨论)。而地震抢险救灾中医疗队医疗行为基于上述何种法律关系产生呢?这里应该主要区分行政法律关系和民事法律关系。

通常的医疗行为基于民事法律关系,属于医疗机构与患者两个平等民事主体之间的有偿的民事法律行为。严格而言,民事法律关系是平等主体之间自主形成的法律关系,权利主体之间通常是对等和相互的。医疗队是由国家卫生行政机关根据实际需要,命令医疗机构派遣而参加抢险救灾的。可见,地震中抢险救灾医疗队不是平等主体之间自主形成的(不是与受灾群众自主形成的),也不是等价有偿的。因此,地震救灾中医疗队的医疗行为不是民事法律行为。

根据《执业医师法》第二十八条“遇有自然灾害、传染病流行、突发重大伤亡事故及其他严重威胁人民生命健康的紧急情况时,医师应当服从县级以上人民政府卫生行政部门的调遣。”和《医疗机构管理条例》第三十九“发生重大灾害、事故、疾病流行或者其他意外情况时,医疗机构及其卫生技术人员必须服从县级以上人民政府卫生行政部门的调遣”。从上述两部法律规定分析,发生重大自然灾害时,

(1)解放军总医院医疗处,100853北京市海淀区复兴路28号

(2)北京百瑞律师事务所,100097北京市海淀区远大路金源时代商务中心B区写字楼6层

医院或者医生必须服从县级以上人民政府卫生行政部门的调遣,是行政法律关系,医疗队代表国家对自然灾害的受害者进行抢救治疗。

2 医疗队医疗法律行为责任承担主体

有权利必然有救济。医疗队的医疗行为责任承担主体是医疗机构吗?如果是医疗机构承担责任,受灾群众对医疗队的救治后果产生争议,根据原告就被告的管辖原则,将在医疗队所属的医疗机构所在地引发遍及全国的因地震医疗救治引起的诉讼。

自2007年11月1日起施行的《突发事件应对法》对此问题进行了明确规定。该法第三条“本法所称突发事件,是指突然发生,造成或者可能造成严重社会危害,需要采取应急处置措施予以应对的自然灾害、事故灾难、公共卫生事件和社会安全事件”,“5·12”汶川大地震完全属于《突发事件应对法》关于“突发事件”概念范畴。

该法第四条“国家建立统一领导、综合协调、分类管理、分级负责、属地管理为主的应急管理体制”、第七条“县级人民政府对本行政区域内突发事件的应对工作负责;涉及两个以上行政区域的,由有关行政区域共同的上一级人民政府负责,或者由各有关行政区域的上一级人民政府共同负责。”、第九条“国务院和县级以上地方各级人民政府是突发事件应对工作的行政领导机关,其办事机构及具体职责由国务院规定”和第五十二条“履行统一领导职责或者组织处置突发事件的人民政府,�……请求其他地方人民政府提供人力、物力、财力或者技术支援,……要求提供医疗、交通等公共服务的组织提供相应的服务。”

从上述法律条文可以看出,全国各地赴川医疗队,是应四川省政府的请求,全国各地卫生行政部门指派,代表四川省政府,代表国家进行的应急处置与救援,显然责任承担主体是四川省政府,而不是全国各地医疗机构。《突发事件应对法》第六十一条“受突发事件影响地区的人民政府应当根据本地区遭受损失的情况,制定救助、补偿、抚慰、抚恤、安置等善后工作计划并组织实施,妥善解决因处置突发事件引发的矛盾和纠纷”,因此,如果地震伤害患者对医疗队的紧急处置行为产生争议引发矛盾,应该由四川当地人民政府作为责任主体,承担相关责任。

3 地震救灾中医疗队的病历管理

在地震救援一线,医疗队主要在紧急处置病人,多没有时间书写病历。按照《病历书写基本规范(试行)》,第九条“因抢救急危患者,未能及时书写病历的,有关医务人员应当在抢救结束后6个时内据实补记,并加以注明”,第十四条“门(急)诊病历记录应当由接诊医师在患者就诊时及时完成”,第十五条“抢救危重患者时,应当书写抢救记录”。《病历书写基本规范(试行)》的相关规定是否适用于地震救援一线的医疗队呢?

根据“卫生部、国家中医药管理局关于印发《病历书写基本规范(试行)》的通知”,《病历书写基本规范(试行)》根据《中华人民共和国执业医师法》、《医疗机构管理条例》、《医疗事故处理条例》和《中华人民共和国护士管理办法》,由卫生部和国家中医药管理局制定。虽然《执业医师法》第二十八条和《医疗机构管理条例》第三十九条规定了遇有自然灾害的紧急情况时,医疗机构及其卫生技术人员必须服从县级以上人民政府卫生行政部门的调遣。但是,从2007年11月1日开始,《突发事件应对法》对地震等自然灾害的紧急处置有了明确规定,从法律适用方面,应该首先适用《突发事件应对法》,不适用《病历书写基本规范(试行)》依据的法律。

4 关于医疗侵权举证责任倒置

《最高人民法院关于民事诉讼证据的若干规定》第四条第八项规定了医疗侵权举证责任倒置,即“因医疗行为引起的侵权诉讼,由医疗机构就医疗行为与损害结果之间不存在因果关系及不存在医疗过错承担举证责任”。这项规定适用于民事诉讼,也就是通常到医院就医形成的民事法律关系引起纠纷导致的诉讼。

医疗队对地震等自然灾害的紧急处置,不属于民事法律行为,而是行政法律行为,因此不适用最高人民法院关于“民事诉讼证据”的若干规定,也就是不适用医疗侵权举证责任倒置。

医疗侵权举证责任倒置是对患者权益的保护,是保护弱者促进社会公平的一种法律技术手段。如果不适用医疗侵权举证责任倒置,是否会损害患者的利益呢?答案是否定的。医疗侵权举证责任倒置,是医疗机构举证自己无过错和对损害事实无因果关系;而行政诉讼,行政机关举证责任是全部倒置,由行政机关举证其所做出行为的全部依据。《突发事件应对法》第十一条“有关人民政府及其部门采取的应对突发事件的措施,应当与突发事件可能造成的社会危害的性质、程度和范围相适应;有多种措施可供选择的,应当选择有利于最大程度地保护公民、法人和其他组织权益的措施”。对于突发地震灾害而言,一个医疗队显然不能举证一个市、县范围内需要救援的整体情况。而县政府或市政府对于辖区范围内需要救援情况、紧急情况非常了解,当有多种措施可供选择的,选择有利于最大程度地保护公民、法人和其他组织权益的措施,因此能够做出符合实际的决定和命令。所以,由县或市政府承担举证责任显然非常公平,也利于诉讼中对事实不清问题查明。

总之,明确地震抢险医疗队代表国家的行政属性,对于解决医疗队紧急处置引发的矛盾和纠纷具有重要意义。

参考文献

[1]郑静晨.谈中国国际救援队紧急医疗救援事业的发展[J].中国危重病急救医学,2005,17(7):388-390.