地震早期预警方法综述
中国是大陆强震最多的国家，在全球7%的国土上发生了全球33%的大陆强震]121[。1949年以来，我国自然灾害造成人员死亡比例中，地震灾害所占比例高达54%，是我国造成人员死亡最多的自然灾害]122[。一次灾害性地震的发生，往往猝不及防地把城市夷为平地，不但损害国民经济，更会给人民的生命财产带来巨大损失。虽然有很多科学家致力于研究地震预报的方法或探讨地震前兆现象，但由于地震的孕震、发生、发展的过程十分复杂，且震源区细节无法直接探测，所以不能保证在地震发生前对地震时空强三要素做出非常准确的预报。但由于数字化地震仪、数字通讯、数据处理等现代科技的发展非常迅速，建立地震实时监控系统成为了可能，所以越来越多的国家投入到地震早期预警系统的研究]4[。
地震预警是指地震发生后，在破坏性地震波尚未到达前数秒或数十秒的时间内，将震中区或极震区接收到的大震信号迅速用电信号向外界发布警告，则距震中一定距离之外的人们可以获得一个宝贵的避难时间]87[。以汶川8.0级大地震为例，如图4.1、4.2中所描绘的地震纵波和横波所对应的走时可以看出，离震中区较近的区域为无效区域，不具备预警时间，但离震中区几十公里外的区域则可以获得数秒或数十秒的预警时间。
图4.1 地震早期预警有效区示意图---以汶川8.0级大震为例
(考虑地震纵波情形, 图中的数字为地震预警有效时间, 单位为秒)。
图4.2 地震早期预警有效区示意图--以汶川8.0级大震为例
(考虑地震横波破坏情形，图中的数字为地震预警有效时间，单位为秒)。
早在100多年前，美国加州理工学院的Cooper （1868）教授就提出了地震早期预警的想法]79[。原理是具有破坏性的S 波传播速度比P 波慢，而地震波传播速度又远小于电磁波。100多年后，日本才在其子弹列车（新干线）上安装预警系统，为最早使用地震预警系统的国家。最近几十年，很多国家和地区才开始地震早期预警系统的使用，如：日本、中国台湾、墨西哥、美国南加州、意大利、罗马尼亚等]135124,8684,8281[---。地震预警系统由数字化地震台网检测系统、地震信号通讯系统、中央处理控制系统和对用户的警报系统4部分组成]137136[-。最终的预警时间是每一部分的处理时间之和与地震波走时之差。
1地震预警系统的分类
地震早期预警在理论上通常分为两大类，并有不同的定位算法与之相对应
]137,87[。（1）区域预警系统（front-detection EWS ）：一种比较传统的方法，即将地震仪安装在“震中区”，在地震发生后，使用地震台网的观测数据快速确定地震震级和地动强度，对远距离的城市区域进行早期预警。Nakamura(1984)首次将该方法用于日本铁道部门]138[。（2）当地地震预警系统（onsite EWS ）：由于P 波比S 波的传播速度快，所以在预警的目标区建立观测网，由P 波的初期震动
（2s~4s ）确定震源参数（地震大小、震中位置），预测S 波到达后会出现的更严重地面破坏情况，从而提出预警]123,81[。UrEDAS 系统和ElarmS 用的就是这种方法]123,81[。
Front-detection EWS 系统比较复杂，需要用S 波的信息来确定震源参数，因为这样比较精确。但是等S 波到达，需要花费很多时间，对震中距较近的区域就失去了预警的意义。台湾的预警系统就是一个典型的例子，台湾中央气象局使用Front-detection EWS 预警系统，大约可以在地震发生后22秒内提供资讯，但只能对离震中区70公里以外的城市和重大工程发布预警信息，震级的误差为±0.25级，显然这种方法具有很大的局限性]87[。后来由于技术的发展和台网的密集，台湾可以实现对离震中位置30公里以外的区域进行预警。日本和墨西哥的预警系统也是这种类型。只是墨西哥使用的预警系统有些不同，他们是对震中距300km 以外的区域进行预警。
Onsite EWS 系统则比较迅速，可以对离震中距较近的区域进行预警。根据P 波和S 波的走时信息，人们可以获得一个宝贵的时间差： n t t t t ---=012，n 为地震初至P 波记录的时间，0t 为计算时间和预警延迟时间，1t 是地震初至P 波传播至台站的走时，2t 为S 波传播到台站的走时。此方法已经由Erik 通过大量真实数据验证，地震震级完全可以用P 波前几秒时间窗内的信息进行估测，所以这种方法对离震中距较近的区域提供地震早期预警是非常有效的]137[。近年来，Kanamori （2005）改进了Nakamura(1988)和Allen and Kanamori(2003)所提出的方法，提出了反映地震初至P 波到达后前3秒震动大小的参数c τ，使地震早期预警系统的发展又上了一个台阶。关于此方法在下文中会有详细介绍]139,123,81[。 2各国地震预警系统的发展现状
日本、美国、墨西哥以及中国台湾都位于地震活跃的板块边界上，灾害性地震频发，所以也成为率先发展地震预警系统的国家和地区。他们在这方面所做的工作对我国地震预警系统的发展有很大的借鉴作用]137,132[。
2.1 日本的地震预警系统
早在1960年，日本就开始使用地震预警系统，成为最早使用地震预警的国家。为了使高速运行中的列车在受到地震波强烈冲击之前及时停止，以免酿成翻车的危险，1992年，日本将最新型的UrEDAS(Urgent Earthquake Detection and Alarm System)地震预警系统安装在新干线上。1995年，发生的神户地震，死亡人数超过6000人，并造成了200亿美元的损失，带动了全国地震预警系统的发展。自从这次事件后，日本在全国范围内都布设了固定的地震台网（包括800个高密度台站，1000个地面强震仪和70个宽频带地震仪，并将UrEDAS 系统应用于国内其他领域，同时还研发出了一个更快速的预警系统，称之为“Compact UrEDAS ”，在1998年应用于铁路和地铁系统]142[。
UrEDAS 是新一代的智能型预警系统，兼具有P 和S 两波段式的地震监测警报系统，也是最早设计出的商业化地震预警系统，其最大特点是可以由单个地震台站的P 波初始振幅确定震源参数。UrEDAS 系统主要利用P 波初始震动的偏振性和振幅信息确定地震参数，由P 波初始震动的卓越周期确定震级，因此UrEDAS 可以只通过P 波初始震动的信息来确定地震参数，从而获取更多的地震预警时间，当S 波到达后则可以提供更准确的地震参数。
2004年，日本新泻县中越地区发生了Ms 6.6级地震，并发生在新干线的运行时间内。地震发生时，震中区有4辆列车在运行，但只有一辆出轨。在地震发生后2.9秒，P 波传至“Compact UrEDAS ”系统，在1秒后就发出了地震预警，系统自动切断了列车电源并启动了刹车系统。S 波在预警后2.5秒到达了列车，一秒钟后发生了剧烈的震动]141[。虽然列车出轨了，但除了一节车厢，其余均留在铁轨上，大大降低了损失。
目前日本的地震预警系统形成了一个覆盖全国的网络，台站间距20 km 。日本气象局（JMA ）的公众预警包括很多方面：广播系统被要求从电视和电台上发布预警，国内多个警报系统也用来向大众发布预警。公众预警系统都是自动控制的，在紧急情况下自己做出反映。但是，日本气象局不可能做到为每个特定地点提供预警并作出紧急反映（如一些大型的私人场所），而日本的私人服务商可以做到。私人服务商可以根据JMA 提供的信息为某些私人地点提供一系列服务，例如：确定地震强度、发布预警时间、做出一些应急措施等。一个典型的例子是“家
庭型地震仪”，可以翻译JMA 的信号，并利用内部的微电子机械系统传感器，提供P 波监测，从而进行Onsite EWS 地震预警。这个装置安装在墙上，插头接入交流电源或Internet/Ethernet 上，地震时可以发出预警，并进行倒计时。现在日本大约有650个家庭型地震仪被使用，其中包括500所学校]132[。
2.2 墨西哥的地震预警系统
墨西哥市研发出目前唯一直接对公共场所发布地震预警的系统，也是目前地震早期预警成功的特殊案例。墨西哥的安全保证系统（SAS ）是基于1985年9月19日8.1级大地震而建立的。破坏性的地震发生在远离墨西哥300km 以外的太平洋海岸俯冲带上，造成了1万多人丧生，3万多人受伤。因此，若能在太平洋海岸上建立台站进行预警，在地震发生后利用无线电信号对墨西哥市发出警告，人们 将有充分的时间避难]132[。
1991年8月，SAS 系统开始为一小群使用者提供预警，包括25所学校和地铁系统。1993年5月，他准确预警了一次6.0级的地震。1993年8月，这个系统开始在墨西哥市广泛使用，成为世界上首个被广泛使用的公众预警系统。他的使用者主要是小学、中学、大学、紧急和安全部门、政府大楼、民防组织和地铁系统。地震发生后，除了可以使用电视和电台，SAS 系统还可以通过e-mail 和SAS 网站向公众提供预警。1995年9月14日，7.3级的地震带动了SAS 系统的发展，可以在S 波到达前72秒向公众发布预警，地铁可在S 波到达前50秒停止运行，学校可以有计划的进行疏散]137,132[。
从1991年10月至2009年5月，SAS 系统共提供了13次公众预警和52次预防预警。提供公众预警和预防预警的地震级别分别为：4.8-7.3级；4.1-7.3级。其中有两次地震（6.3级和6.7级）没有做出预警并在1993年11月16日做出了一次错误的预警，当时公众警报做出了预警但是地震没有发生。
2.3 美国的地震预警系统
美国地质调查局（USGS ）始建于1879年3月，隶属美国内政部，是美国内政部八个局中唯一的一个科学信息与研究机构。USGS 从事地震监测系统开发已经有40多年的历史。当1989年旧金山地震发生后，USGS 随即研发出一套简单的地震预警系统。1991年，美国国家研究委员会建议科研单位应加强对地震预警的研
究，以能实际应用于地震防震减灾。1998年美国国会立法要求USGS 加速发展地震速报及早期预警系统，为此，USGS 建立了美国国家地震监测台网系统ANSS(Advanced National Seismic System)，由国家、区域、城市和结构监测台站组成，主体是由高质量、宽频带、均匀分布的台站组成，是一个由至少7000个布设在地面和建筑物内的振动测量系统组成的全国性地震观测网络。此外，在南加州地区，还建立了一套快速地震预警系统。美国地质勘测局预测了在未来30年里，加州地区发生超过6.7地震的概率达到了99%。其开发的系统当检测出地震发生时，还可以在3s 内精确的预测出地面震动分布图，这意味着旧金山和奥兰多在10s 后就可以获取地震预警信息。
2.4 中国台湾的地震预警系统
台湾位于地震频发的环太平洋地震带上，地震活动非常频繁，灾害性地震也时常发生，所以经过1986年11月15日花莲L M 6.8（W M 7.8）级地震的惨痛教训后，台湾开始设计地震早期预警系统。该地震的震中区虽然在花莲地区，但是主要的震灾却发生在120公里以外的台北地区。根据地震波走时资料，S 波由花莲地区传播至台北地区至少需要30s 的时间，如果地震监测系统能在30秒内提供震源的发震地点和震级，则可以在破坏性地震波到达之前争取数秒或数十秒的预警时间，用于紧急减灾应变。因此，台湾中央气象局在1994年开始投入地震预警系统的研究工作。
1995年，台湾中央气象局开始安装由三分向遥测加速度仪和宽频带地震仪组成的即时强震监测系统，为地震速报系统做准备。至2003年，台湾的监测系统发展到了732个台站。为了加强运用即时的强震信号，地震预警系统也在积极地发展中，采用10L M 、区域地震子网或虚拟子网的地震预警方法，可以在地震发生后20秒的时间内计算出地震参数，对离震中区70公里之外的地区提供不同程度的预警，但对于震中区70公里以内的地区无法发布预警]8684[-。以台湾吴逸民、邓大量和Kanamoil 为首的科学家们，通过不断努力，发现地震发生后7秒左右，至少有4-6个观察台站记录到了P 波到达后前3秒的信号，所以他们利用这3秒的信号可对离震中区30公里以外的区域发布地震预警，并将提供地震预警的时间缩短到地震发生后的10秒]133129,126,87[-。
2.5 中国大陆的地震预警系统
根据文献]161[可知：我国数字地震观测技术的研发最早始于70年代后期，经过“八五”、“九五”期间的努力，中国已建成了数字化地震观测系统，并达到了国际先进水平。我国的地震观测系统发生了根本性的变革。"十五"期间，又提出了更加宏伟的台网建设蓝图，分国家数字地震台网建设、区域数字地震台网建设、流动数字地震台网建设。新扩建国家数字地震台站108个，将"九五"期间建设的30个区域数字台的数据采集精度由16位数采提高到24位，同时加强台网中心在线大容量数据接收、处理和存储能力；新建12个、扩建20个区域数字地震台网中心，新建200个左右的数字地震子台，改建300个模拟地震子台为数字地震子台，同时加强区域台网中心数据处理和存储能力；建设有1000套宽频带流动数字地震仪组成的流动数字地震台网，设立流动数字地震台网观测与数据处理中心，台网中心配置大容量数据存储及服务设备和数据计算处理设备。
总之，目前我国区域数字地震台网处理网内地震的时间较长，金星等编制了一套实时地震速报软件，测试表明：对于网内地震，处理结果基本达到中国地震局地震速报评比满分的要求，速报时间缩短至30～50 s ]160[。尽管地震预警在国外已有了近50年的实践历史，我国自1990年代以来，在地震预警技术方面也开展了相关的研究和实验工作，但我国大陆无论是理论还是实践，相关的研究都比较少。
3 用于地震预警系统中的快速定位方法
根据文献]137[可知：地震早期预警系统的研究共涉及四个方面：（1）地震实时监测信息系统；（2）地震事件判定方法；（3）直达P 波震相的准确自动识别；
（4）地震时空强三要素的判定]137[。其中最核心的技术是如何利用地震初至P 波到达后前几秒的信息快速实现地震震级及震中位置的判定，这是评价地震预警系统是否有效的一个重要标志。
3.1 10L M 方法
由台湾中央气象局开发的地震早期预警系统，在目前发展较为成熟。他们采用实时地震监测系统进行地震早期预警。Wu 等（1998）研究发现，对于地震震
级L M 大于5.0的地震，可以通过震中距最近的台站接收到初至P 波第一个15秒的信息来完成震源位置和震级的判定]84[。一般来说，在初至P 波到达后30秒的时窗内，大地震会比小地震的幅度调整值大，而一些小地震在初至P 波到达后的15s 到30s 内仍会存在较大的幅度调整值，所以选取初至P 波第一个10秒的地震波形序列，预警系统并不能确定最后的震级大小。但是，在最开始的时窗中，一般情况下，小地震会存在小的调整值，大地震会存在较大的调整值，这样看来最终确定的地震震级和开始估测的震级会存在一定的关系。为了找出这种关系，Wu 等采用震中距最近的台站记录到的P 波第一个10秒的信息，来进行地震震级估测，称之为10L M 。10L M 和最终震级L M 具有以下线性关系：
13.085.028.110±-?=L L M M (4.1) Wu 等研究结果表明，使用10L M 震级测定方法和虚拟子网技术，台湾中央气象局的实时地震监测系统可以通过初至P 波到达后第一个10秒的信号，在20s 内估测出台网内发生地震的震源位置和地震震级，从而提出地震早期预警，允许测定参数在一定误差范围内]86[。
3.2.1 c τ、Pd 方法原理
传统的估测L M 震级大小主要依据特征频率地震波的最大振幅经过距离校正得到的。但当观测到最大振幅时，已经没有了预警时间。所以，传统震级测定方法并不适用于现在的地震早期预警。经过前人的研究发现，地震越大时地震信号的震动周期越长]139,123,81[。且Wu 等分析了台湾地区和美国南加州的大震记录发现，初至P 波到达后的前3秒，最大位移振幅（d P ）与地动的速度峰值（PGV ）呈对数线性关系，所以，可以采用初至P 波的震动周期来确定地震震级大小
]129,126[。
Wu 等采用c τ法来确定地震震级，c τ是平均震动周期，是由前3秒初至P 波信号的地动位移（)(t u ）和速度（)(t u ?
）的积分比（r ）得到的，即用前3秒的P 波信号确定初始震动周期，从而确定地震的震级大小]133,129,128,126,87[。公式可以表
示为：
???=00020
2)()(ττdt t u dt t u r （4.2）
时间域为（0，0τ），P 波到达后，一般取前3秒的时窗。经过Parseval 理论上式可以改写为：
220202224)()(4f df f u df f u f r ππ
==?
?
∞∧∞∧ （4.3） 上式中)(f u ∧为)(t u
在频率域的函数，2f 是平均频率。所以，c τ可以定义为：
r f c πτ21
2== （4.4）
通过c τ的计算我们可以用初至P 波前3秒的信号推算出地震震级的大小，误差在0.3个单位内。
另一种有效的方法是使用初至P 波到达后前3秒中最大位移振幅d P 估计地震震级。使用台湾的数据，Wu and Kanamori 发现，最大位移振幅d P 、地动速度峰值（PGV ）和震中距（R ）有很大的相关性]126[。用公式可以表示为：
()()R C M B A R P d log log ?+?+= （4.9）
A 、
B 、
C 是用地震事件初至P 波回归分析时用到的常量。这里暂时不考虑震中距R 所带来的影响。
3.2.2 c τ、Pd 方法算例
下面给出c τ方法的两个算例。2005年，Wu and Kanamori 选取了台湾地区12次0.5 W M 级且震源深度小于35km 的地震进行研究，计算初至P 波到达后3秒的c τ值]87[。发现c τ的平均值和震级W M 之间有如下对数关系：
113.1221.0log -=W c M τ （4.5）
即： 036.5log 525.4+=c W M τ （4.6） 研究结果显示，当1.2 c τ秒时，就可能发生5.6 W M 级的地震，而大部分
0.5 W M 级的破坏性地震（只有一个例外）
，都具有0.1 c τ秒的特征（如图4.3（a ））。即使只使用一个台站的观测资料，其定位结果也是相当好的]143[。
2007年Wu 等将c τ方法应用于美国南加州的地震预警系统中]129[。根据加利福尼亚地震台网431个地震记录的数据研究发现，c τ值和W M 之间有如下对数关系：
091.0462.1237.0log ±-=M c τ （4.7）
385.0166.6log 218.4±+=c M τ （4.8）
得出所有地震事件的震级平均偏差为0.39级（如图4.3b ）。每个事件至少保证有3个以上的地震记录，才进行求取c τ平均值。
图3（a ） 图3（b ）
图3 （a ）计算台湾地区12次地震事件得到的c τ平均值与震级W M 的关系；（b ）南加 州地区，由加速度值大于2.5G 的431个地震记录得到的c τ与震级 W M 的关系。
（注：图（a ）选自参考文献[87]图5（a ）；图（b ）选自参考文献[129]图2）
从上面两个研究结果发现，根据美国南加州地震台网数据计算得到的c τ比在
台湾（同样等级的地震）计算得到的c τ值小。在台湾M>5级的地震，c τ>1；但在南加州M>6级的地震，c τ>1（如图4.3）。这可能是由于两个地区的信噪比不同造成的，特别是一些小地震。当发生大地震事件时，两地的c τ值的差距会减小。在实际的地震早期预警中，人们一般比较关注M>6级的地震。为了减小用初至P 波估测地震震级和地动强度的不准确性，可以通过在离震源30km 以内的地方增加台站个数来增加观测数据，从而在计算c τ平均值时加强精度。同时，c τ在震中距150km 以内时，对距离不存在依赖性，但当震中距大于150km 时，c τ值会与距离成正比]143[。为了忽略距离对c τ值的影响，在实际应用中，Wu 等一般采取震中距在100km 以内的台站的数据。
综上所述，c τ法可以为地震震级判定、快速辨认灾害性地震提供一个预警值，当0.1 c τ秒时，有可能发生破坏性地震，当0.2 c τ秒时，极有可能发生强破坏性地震。
下面给出Pd 方法的两个算例。通过分析台湾地区46次地震事件的记录，Wu 等（2006）发现，对于d P 来说最佳拟合关系式为：
()()29.0log 444.1722.0801.3log ±?-?+-=R M R P d （4.10）
所以在地震早期预警实际资料中，可以通过P 波信号进行地震参数的确定]143[。震中距R 有效时，震级d P M 可以通过d P 来判定。有如下关系式：
)log(000.2)log(385.1265.5R P M d P d ?+?+= （4.11）
研究结果表示，当d P >0.5cm 时，就有可能发生灾害性地震。
2007，Wu 等使用美国南加州的数据计算得出，随着震中距R 的增加，d P 的衰减和震级M 呈现以下关系：
())log(883.1log 371.1748.4R P M d P d ?+?+= （4.12）
())log(374.1729.0463.3log R M P d P d ?-?+-= （4.13）
他们的结果表明，震级小于6.5级的地震平均偏差是0.18级]129[。所以在加利福尼
亚用d P 的方法来为地震早期预警确定地震震级，是一个很强健的方法。
通过以上两个例子发现，初至P 波到达后的前3秒最大位移振幅（d P ）与地动的速度峰值（PGV ）呈对数线性关系，并且南加州与台湾地区的结果呈现相似的趋势（如图4.4）]129[。但是，南加州的数据计算得到地动值相对较小的。综合台湾和南加州地区震中距小于30km 的199个地震记录的数据，我们可以得到一个对数关系式：
()()309.0609.1log 903.0log ±+?=d P PGV （4.14）
其中PGV 单位：cm/sec ，d P 单位：cm 。
图4.4 南加州及台湾199个震中距小于30km 地震记录中初始位移和加速度值的关系。 其 中黑点代表南加州的数据，灰点代表台湾的数据（注：选自参考文献
]129[图3）
2008年Wu and Kanamori 采用实时强地动信号发展地震早期预警系统时，综合了震中距在30km 以内的台湾、日本和美国南加州的54个地震事件，其中每个地震事件都至少有4次记录]130[。计算得到的c τ平均值如图4.5所示，每个M>6.0
级的地震都具有c τ>1s 的特征。c τ的平均值与震级W M 可用如下公式表示：
122.0462.12961.0log ±-=W c M τ （4.15）
412.0787.5log 373.3±+=c W M τ （4.16）
计算所有地震事件得到的W M 平均误差为0.41级。图4.6给出了日本、台湾、美国南加州震中距小于30km 的780个地震记录，计算得到的初至P 波到达后前3秒最大位移振幅（d P ）与地动的速度峰值（PGV ）的关系。用公式可以表示为：
()()326.0642.1log 920.0log ±+?=d P PGV （4.17）
其中PGV 单位：cm/sec ，d P 单位：cm 。
图4.5 对日本（黑色三角）、南加州（黑球）和台湾（黑色方框）的54个地震事件采用最近的台站数据计算得到的c τ值。线段符合表示每个事件的标准偏差。黑色实线表示最小二乘
拟合值，两条黑色虚线表示标准偏差的范围。
图4.6 对日本（黑色三角）、南加州（黑球）和台湾（黑色方框）的震中距小于30km 的780 个地震记录，计算得到的3秒最大位移振幅（d P ）与地动的速度峰值（PGV ） 的关系图。黑色实线表示最小二乘拟合值，两条黑色虚线表示标准偏差的范围。
通过以上日本、南加州、台湾的算例表明，使用c τ及d P 方法可以识别灾难性地震，从而提出地震预警]143,130,129,87[。当1 d c P ?τ时，则可能发生灾难性地震。依据此原理，可以将地震震级大小的判定时间缩短至10秒内，从而有效争取更多救援时间，对离震中位置30公里外的区域都可以提供地震早期预警。同样，c τ及d P 方法可以应用于单台定位中。
但是在计算实际资料时，确定一个比较准确的M 和c τ、d P 和PGV 的关系仍需要很长时间。即：通过初至波前几秒的信息计算c τ、d P 两个参数来快速确定地震的震级，并根据一些经验确定M 和c τ、d P 和PGV 的关系，这是不太准确的。所造成M 和PGV 的误差可能会导致错误的预警或者根本没有进行预警。如何解决地震早期预警中出现的这两个问题至关重要的。在实际早期预警中，必须要确定M 和c τ、d P 和PGV 准确的关系，在此文中我们不做讨论。
4.3.3 依靠Ｐ波卓越周期确定预警震级
依据小地震造成小断层滑动形成高频能量散射，而大地震破裂规模大，散射能量频率较低的特点，在地震早期预警中，很多人采用依靠P 波卓越周期p τ的方法来确定地震震级]146144,126,123,87,81[-。这些研究发现，初至P 波到达后的前几秒（一般是3-4秒）的平均卓越周期随着震级在增加，即使是在p τ的时窗内破裂还没有完全形成的大地震中]146,139,87[。这些结果说明了p τ可以作为一个重要的参数，快速确定地震震级，从而进行地震早期预警]144[。
p τ在区间[]21,t t 段内中被定义为：
()22
212,??? ??=dt dx x t t p πτ （4.18）
字符上面的横线表示了在区间内的平均值。用常数间隔t ?进行离散数据采样时，()21,t t p τ在此时间域内可以表示成：
()()()∑∑<=<=+++
+=
2/1222/2/2/1222/20212
121,n j j j n n n j j n p f a f a a a a t t ετ （4.19） j a 是[]21,t t 范围内的振幅，例如：对于任一点：
()()[]
∑≤=+=2
/02cos n j j i j j i t f a t x φπ （4.20） 虽然p τ通常被定义为公式（4.18），其实与等式（4.19）和（4.20）具有相同意义。
通过递归关系也可以定义卓越周期与时间的关系式]144,123[：
i
i P i D X T π
2= （4.21） 其中 21i i i x X X +=-α （4.22）
()21/i i i dt dx D D +=-α （4.23）
P i T 为第i 秒时的卓越周期，i X 是平滑后的地动速度平方值，i x 是记录到的
地动速度值，i D 是平滑后的地面速度导数平方值,α是一个平滑常量0.999。具有高频能量的小震相比大震可以在P 波到达后更短的时间内确定震级，所以，震级越小的地震判定震级的速度越快。
小震级地震可以使用以下关系式（4.24）进行估测：
()
1.7log 3.6max +=P l T m （4.24） 试验证明该关系式测定震级的平均绝对误差为0.3级。对于震级较大的地震（震级>4.5），虽然可以使用P 波到达后的1、2、3秒的数据快速估测地震震级，但使用4ｓ后的数据会更准确。估测大震的公式为：
()
9.5log 0.7max +=P h T m （4.25） 震级的平均绝对误差为0.67级。
ElarmS 可以同时使用l m 和h m 估测最佳震级。首先，台站记录到地震事件1
秒后，就开始通过P T max 估测震级l m ，2ｓ后的数据如果有效，则再次更新震级。
最后估测的震级是每个台站估测震级的平均值。当震级大于4级时，h m 就要进行
计算，最终确定的震级是所有台站l m 和h m 的平均值。所以，测定到P T max 的台站
越多，估测的震级也越准确。例如：通过震中距最近的一个台站记录到的P T max 估
测震级，平均绝对误差为0.7级，如果使用震中距最近的10个台站记录，平均绝对误差可以达到0.35级。通过这种方法，当震中距为30公里时，可提前S 波8秒确定震级，当震中距为60公里时，可提前S 波16秒确定震级。
虽然可以依据初至波前几秒（一般是3-4秒）的卓越周期来快速估测地震震级，但是，卓越周期和震级之间的关系是不准确的。例如: Olson and Allen(2005)
研究发现，当他们用P T max 估测震级时，会存在1±级的误差]146[。Wolfe(2006)的研
究结果显示，若存在噪音，可能是估测结果不理想的一个影响因素]44[。并且，
在循环关系中，使用每个台站测定的P T max 来估测震级会存在很多误差，因为这个
估计量同时受振幅谱和相位谱的影响。但使用初至P 波进行地震早期预警是很有潜力的，以后可以通过详细分析谱的特征，实现此方法的优化。此文中不再深入探讨。
4.3.4 单台P 波确定震源参数方法
很多地震早期预警系统是通过地震观测台网来确定地震震级和震源位置的
]147,145,123,86,84,82[。一般要依靠增加地震台网密度来提高预警的准确性，但在实际地震预警中，运行和维护一个高密度台网需要用到大量的人力、物力、财力，所以此方法具有一定困难。如果能使用单个台网记录到的初至P 波前几秒的信号判定地震的震级和震源位置，则可以消减大量开支，在实际运用中也将会是一个很好的发展方向。
早在1988年，Nakamura 就研发了一个系统--UrEDAS ，可以使用单台记录到的P 波初动来估测地震参数]81[。后来又有大批学者投入到单台地震早期预警系统的研究中。Lockman and Allen （2005）提出了一个非常新奇的方法，该方法使用单台就能确定较为准确的预警参数（即：震级、震中距和后方位角），并使用美国南加州的地震资料进行了验证]147[。Wu 等（2006）也使用单台P 波初动来估测地震的震级和震中距，并使用台湾的地震资料进行验证]43[。
在判定地震震级时，Lockman and Allen 采用的是P 波卓越周期的方法，Wu 等采用的是c τ和Pd 方法。这两种方法分别在4.3.2、4.3.3节中做了详细说明，此处不再重复。
在用单台判定震中距时，Lockman and Allen 使用了Nakamura 在UrEDAS 系统中所用的公式：
()γβα++???
? ??=P P A T R log 1log log max (4.26)
其中P A 为P 波振幅，R 表示震中距，α、β、γ是将要被确定的3个常量]147[。使用南加州单台记录到的数据，通过最小二乘法确定的这3个常量值分别为：
-0.51118、-0.18298、1.59766。利用观测值P T max 和P A ，通过最佳拟合关系，就可
以确定每个“地震--台站”对的震中距R 。
Lockman and Allen 在后方位角的确定中，使用了类似Nakamura 的方法，可以表示为：
???
? ??+=-ZN i ZE i i R R 1tan 180θ （4.27） 其中
i i ZE i ZE i E Z R R +=-1α
（4.28） i i ZN i ZN i N Z R R +=-1α （4.29）
i Z 、i N 、i E 分别是在第i 时刻记录到的水平、南北、东西3个方向上的分量，i θ为估计的后方位角，α是一个平滑常量。后方位角的计算是使用初至P 波第一个0.5s 的信号，在这个时间域里，连续计算i θ，最终结果取i θ的平均值。Lockman and Allen 在计算后方位角时，选取南加州的一个台站记录到的5个事件（每次事件都大于5.0级），结果表明，后方位角的计算偏差非常大，有的平均误差低到 5.8，有的台站高达 100]147[。
依靠单台记录到的P 波前几秒时窗内的信息确定震源参数的方法，为需要提供地震预警却没有高密度地震台网的地区提供了预警的可能性。单台或低密度地震台网可以得到一个花费较小的抗震减灾方法。
Lockman and Allen 证明可以利用单台记录到的P 波初动进行地震预警，在南加州TriNet 台网中，大约25%的台站能够用单台估测震源参数并发布有用的预警信息，存在震级误差0.3级、震中位置误差±15km 、后方位角误差±20°。但其他75%的台站存在很大的误差，并且他们的估测无效。因为，一个台站具有较好
的震级和震中距的估测，主要依据与震级相对的P T max 的观测值。台站之间后相位
角的计算、震级和震中距的估测是无关的。所以单台地震预警在实际应用中一定要提高震源参数的准确性。
4.3.5 单台快速确定地震震级及震中距的新方法
在单台P 波确定预警震源参数方法中，Odaka 等（2003）介绍了一种新方法，该方法能够在很短时间内通过单台快速估测震中距，并可以依据P 波到达后前几秒内的最大振幅来估测震级大小]124[。
为了定量估计地震波形的变化，通过最小二乘法拟合公式:
()At Bt -?exp (4.30)
使其符合地震波初始阶段的波形包络，从而确定A 和B （时间t 从P 波到达后开始计时）。上述函数关系是对于初始垂直加速波形包络来说的。在先前的研究中，这个包络只是通过计算每个时刻的最大振幅来构建的，而这个方法使用一个适宜的曲线()At Bt -?exp ，可以实现数据的低通滤波。所以，在高频噪音下此方法不具有稳健性。B 代表了P 波初始部分的斜率，A 与振幅变化具有相关性。当A 为正值时，B/(Ae)给出的是最大振幅（e 是自然对数的底）。这是小地震的典型特征，标示着初始振幅急剧增大并在P 波到达后迅速衰减。当A 是负值时，振幅随着时间成指数增加，这是大震时的特征。。另外，通过该关系式还能够很容易地将浅源小震、深源地震与破坏性浅源大地震区别开来，因为试验证明这两种地震分别对应不同的参数“A ”。
Odaka 等（2003）实验证明B log 与震级大小无关，而与?log 成反比（?是震中距）。通过这个关系，在P 波刚刚到达时就可通过参数B 大致估测出震中距，然后根据完全经验公式（4.31），在P 波到达后短时间内通过最大振幅估测震级大小。
c B b P M est ++=log log max α （4.31）
max P 为P 波到达后几秒内最大的振幅，常量a ，b ，c 通过地震数据的最小二乘拟合来确定。Tsukada 等(2003)将该方法实际应用于JMA 数据，结果证明所获得的参数A 和B 的特征，同样适用于速度型地震计与加速度型地震计]148[。
4.4 结论与展望
对于防震减灾而言，地震预报技术仍需要不断努力，现行的地震早期预警系统是最为实际的地震减灾方法。地震早期预警系统不仅能降低人员伤亡，更可以降低次生灾害的发生，而且对震后救援工作提供了更多的信息。日本、美国、中国台湾地区及墨西哥等都投入了地震预警的研究和建设工作中，并且通过多次经验证明了地震预警对防震减灾具有不可替代的意义。
我国的地震早期预警系统研究还处于早期阶段，还没有系统地开展研究工
作。随着我国相关现代技术的发展、数字化地震监测台网的布设以及我国城市化进程的加速，完全有能力建设现代化的地震早期预警系统。但是目前存在的预警系统方法误差普遍较大，现在急需解决的一个问题是如何依靠单个台站记录到的P 波前几秒信号，准确快速判定地震的震级及震源位置。同时，地震预警系统不能单纯依靠地震学知识，多学科技术的综合有机运用也是非常重要的。
另外，地震预警不仅是一个科学问题，同时也是一个社会问题]150149[ 。当我们无法保证地震预警系统的准确性时，政府的危机管理能力和社会的灾害应对素质就需提高。要强化政府在地震应急救援时的关键作用，保证地震信息的透明度，同时要给予地震科学研究充分的自由，让地震工作者放手工作，免于恐慌，大胆预测。
总之，开展地震预警系统的研究，发展地震预警技术，是我国防震减灾工作中重要的组成部分，同时也为未来的地震预报技术积累了经验。随着科学技术和社会文明的发展，地震预警系统必将走向公众。
地震应急指挥系统 建设方案
目录
第一章综述 (1) 一、项目背景 (2) 二、现状与需求分析 (3) 1、兰州市信息化系统建设和应用现状 (3) 2、兰州市地震局现有的基础条件 (6) 3、系统用户及业务需求分析 (10) 三、参考的标准规范 (14) 1、基础地理信息相关标准 (14) 2、地震行业标准 (14) 3、计算机软件工程标准 (15) 4、信息系统安全标准 (15) 5、地方法律法规 (16) 第二章项目总体建设方案 (16) 一、建设目标 (17) 1、总体目标 (17) 2、业务目标 (17) 3、技术目标 (18) 二、总体建设原则 (18) 1、标准化与开放性原则 (18) 2、先进性与实用性原则 (18) 3、可靠性和稳定性原则 (19) 4、资源整合与利旧原则 (19) 5、总体规划和分步实施原则 (19) 6、安全性和保密性原则 (20) 三、总体建设思路 (20) 四、总体建设任务与分期建设内容 (21) 1、总体建设任务 (21) 2、本期建设内容 (23) 五、系统整体业务架构 (23)
六、系统整体逻辑架构 (24) 七、系统整体物理架构 (25) 第三章分项建设方案 (26) 一、基础支撑系统建设 (27) 1、应急指挥基础设施的改造与完善 (27) 2、地震应急指挥技术系统软硬件系统 (32) 二、地震应急基础数据库建设 (34) 1、信息资源规划及数据库建设总体设计 (34) 2、地震专业数据 (35) 3、灾情上报数据 (36) 4、基础共享数据 (37) 5、过程分析数据 (37) 6、运维数据 (38) 7、数据整理入库 (39) 三、应急指挥应用系统 (42) 1、地震应急资源整合系统 (42) 2、地震灾情评估系统 (52) 3、灾情获取和处理系统 (62) 4、应急指挥辅助决策系统 (68) 5、地震应急数据交换系统 (82) 6、应急处置联动系统 (84) 7、运维管理系统 (88) 四、地震现场应急指挥系统 (90) 1、总体设计 (90) 2、载车平台分系统 (91) 3、电子信息分系统 (100) 4、综合保障分系统 (103) 第四章投资预算 (106)
按：转帖不代表本人赞同或反对文章观点。 他们预测了08年512大地震“国内要是不要,我们就给国外。”两位爱国者长长的叹息 我相信,我的民族能接受一切真相。——笔者翟明磊 中国地震局发言人称: 地震不可预测,这次汶川地震情况尤为特殊,震前没有发现任何前兆信息,没有前震,没有收到任何预测意见。我历时四个月的调查证明这是彻头彻尾的谎言。 但本文并不满足于证伪，我想带给读者的不是一次寻找小丑与英雄的旅行，而是面对科学与我们人性的惨痛见证，汶川地震预报失败在我们民族性格与体制中的腐败点：不合作，不独立，不负责，胆怯。我对自己的要求是不哗众取宠，不偏不倚，恰如其分,我对读者唯一的要求：对科学问题更多耐心与理解。 让我们开始寻找汶川预测真相的旅行。 ——笔者翟明磊 半个台测出汶川地震 2008年5月11晚上，北京民族学院南路一间屋子的灯通宵未熄，一对白发苍苍的老夫妻紧紧盯着计算机屏幕。老先生的老花镜只有一条腿，歪歪地架在鼻梁上有点滑稽。——他们是全世界唯一知道地震马上就要发生的人。 凌晨两点时，他们知道的是：距四川红格550公里到800公里的环带中,12日至13日将发生七级到八级的大地震。 他们不知道的是：震中的方位与具体地址。 因为他们已经弹尽粮绝，他们只剩下半个台站。
钱复业不为公众所知，这位七十四岁的老人在地震界却是一位实力人物。人称中国洋地电的“祖师奶奶”。当年她还是一位俊俏姑娘时就奉周总理之命，将苏联的地电方法引入中国，这位当年的风火的巾帼标兵在邢台试验场一干就八年。提起当年，最难忘的是邢台百姓拔了他们架下的电线,三十岁钱复业说“我们是为人民服务的。”邢台人对没报出地震的钱说：“你们为人民屁服务。”八年没有休息日，没有回家，孩子管父亲叫“叔叔。”活得象野人一样，常年住帐篷吃干粮，15分钟观测一次仪器.在特大洪水中是老百姓救了她们。地电的方法是将一公里长的电线埋入地下，当地层受压时，地下三百立方米的体积电阻变大，电阻率变小，从而测出地震前兆。得到李四光首肯后，这一方法在全国推广，成为预测地震的主要手段。目前全国仍有110个地电台，负责人大多是钱复业的徒子徒孙。 2003年，“地电祖师奶奶”闹革命了。因为她发现全国的地电台站大部分失灵了。原因是自从全国花了二十七个亿更新数字化台站后，这位创始人发现自己报不出地震了。这一年，她上报了四次地震，三次成功，一次失败。前三次用的是手动的传统地电仪，虚报的一次用的是地震局数字台站的数字仪器。 图片说明下图为汶川地震HRT波前兆红色部分即为异常区域。上图为唐山松潘等三个地震异常比较
子波基本理论与提取方法 1地震子波基本原理 由震源激发、经地下传播并被人们在地面或井中接收到的地震波通常是一个短的脉冲振动，称该振动为振动子波。它可以理解为有确定起始时间和有限能量，在很短时间内衰减的一个信号。地震子波其振动的一个根本属性是振动的非周期性。因此，它的动力学参数应有别于描述周期振动的振幅、频率、相位等参数，而用振幅谱、相位谱等概念来描述。 子波一般是物理可实现的，特别是地震子波，作为一个物理滤波器的响应函数，自然是物理可实现的，所有必定为非零相子波，但不同子波相位延迟不同。子波包括最小相位子波、最大相位子波、混合相位子波。 子波的Z 变换是一个多项式： n n z b z b z b b z B ++++=...)(221 若此多项式的全部零点均在单位圆外，则为最小相位子波；在单位圆内，为最大相位子波；零点在单位圆的内外都有，则为混合相位子波。
2地震子波的数学模型 实际中的地震子波是一个很复杂的问题，因为地震子波与地层岩石性质有关，地层岩石性质本身就是一个复杂体。为了研究方便，仍需要对地震子波进行模拟，目前普遍认为雷克提出的地震子波数学模型具有广泛的代表性，即称雷克子波。最小相位的地震子波的数学模型为： ft e t b at π2sin )(2-= 式中：f 为子波的主频；)ln(22M f =α为子波衰减系数；|/|21m m M =为最 大波峰值1m 和最大波谷值2m 之对比。其波形大致如图所示： 3地震子波提取的基本方法 地震子波的提取方法有两大类：第一类是确定性子波提取方法；第二类是统计性子波提取方法。确定性子波提取方法指的是利用测井资料首先计算出反射系
我国未来地震预报和防灾工作开展的几点建议 摘要：四川汶川大地震对我国人民生命财产造成了巨大损失，通过分析该次地震的突然性和成因以及地震发生后中暴露出的建筑物大量倒塌，较高的震亡率等问题等对我国地震预防和防灾机制进行了分析，并提出了个人的一些见解 关键词：地震预防抗震减灾城市生命线 引言 我国由于东邻环太平洋地震带，南接欧亚地震带，地震情况相当复杂，具有频度高、强度大、分布广、震源浅的特征，同时由于人口稠密、建筑物抗震能力较低，因此我国是世界上地震活动水平最高、地震灾害最重的国家，震后建筑物和城市生命线遭到严重破坏，火，水，气，泥石流等次生灾害也时有发生，人民的安全受到严重威胁，因此对于地震的预防和采取相应的防震减灾措施已经成为当务之急。 2008年5月12日在我国四川省汶川发生的8.0级大地震属于大陆内部地震，是大型板块的断层活动，为浅源地震，由北川断层的逆冲-右旋错动导致的。同时由于聚集能量巨大，在突然释放时能量沿着板块裂缝传递，对各板块产生挤压，地震破裂尺度较大，导致其他省份也产生明显震感，最终造成数万人死亡，建筑物大量倒塌，同时引发包括堰塞湖，泥石流等次生灾害。汶川大地震也是中国一九四九年以来破坏性最强、波及范围最大的一次地震，在断层错动时间，地震张量指数，以及地震的强度、烈度上均超过了1976年唐山大地震。 地震发生前夕，我国地震监测台网没有做出地震预报，但由于我国防灾应急机制启动迅速，以及各省市对受灾地区的迅速有效支援最大限度的减小了人员伤亡。 1 地震预报的现状和困难 严重的地震灾害及其加速发展的震灾形势给社会公众带来了对防震减灾的强烈社会需求。而通过地震预报和在预报基础上的震灾防御是实现地震减灾的最基本途径。 1.1 地震预报的研究现状 从６０年代中期开始，世界一些地震频繁的国家相继开展有计划的地震预报研究，美国和日本都是多地震国家，也是目前世界上地震预报技术最先进的两个国家，其中美国于1964年组织了一批有声望的地震科学家拟定了地震预报的研究规划，开展了与地震孕育、发生相关的地震活断层调查、地震前兆观测和地震孕育理论等地震预报研究，并于８０年代在加利福尼亚州一个名叫帕克菲尔德的地震区建立了地震预报实验场。日本政府从1964年开始推行地震预报研究的第一个５年计划。1994年已进入第７个地震预报５年计划，其重点是地震预报实用化和确定地震预报方法、提高地震预报精度的观测研究，并加强地震预报的基础研究和新技术开发。前苏联则从６０年代初开始，在中亚远东地区建立一系列地震预报实验场，开展地震预报的现场研究和基础性的实验论研究。但从总体上看，３０多年的科学进展与实现地震预报的科学目标之间还存在很大的距离。正如美国地震学会会长、地震预报评估委员会主席、加州理工学院教授克拉伦斯．艾伦在评定地震预报进展情况时所说：地震预报的进展要比初期预料的缓慢得多，地震预报的科学难度要比原先预料的困难得多。 1.2 困难所在 地震预报由于涉及到大陆地震成因和孕震理论，地震前兆机理，地震前兆探测中的基础性研究问题等因素。考虑到地球的不可入性，以及在不同的地理构造环境、不同的时间阶段，不同震级的地震显示出的地震孕律的复杂性和地震发生的小概率性使得当前地震预报工作整体进展不快。当前的地震预报总体水平是很低的。准确的短临预报意见也是非常少的，因此目前世界地震学界最主流的学术观点仍然是地震无法预测。
地质灾害文献综述 一、引言 2008年5月12日14时28分，四川汶川发生里氏8.0级强烈地震。汶川大地震不仅震级高、释放能量大、破坏力强、波及面广，而且由于强震发生在四川盆地西部地质环境原本就比较脆弱的中、高山地区，因而触发了大量的崩塌滑坡地质灾害，其数量之多、分布之广、类型之复杂、破坏之巨大，举世罕见。我国是世界上地质灾害最严重的国家之一。每年因地质灾害造成的直接经济损失占自然灾害总损失的20%以上，直接影响了人民的生活，制约了社会的可持续发展。 1976 年，前国际工程地质协会主席Arnould 教授在发表的题为“地质灾害—保险和立法及技术对策”一文中提出了“地质灾害(geological hazard)”一词，他把滑坡、崩塌、泥石流、地震灾害看成是一种地质灾害。1987 年12 月11日第42 届联合国大会通过的第169 号决议把20 世纪的最后十年确定为“国际减轻自然灾害十年”(International Decade for Natural Disaster Reduction，IDNDR)行动计划之后，地质灾害一词频繁出现于专业文献及新闻媒体。地质灾害一词共有三种表达方式:geological disaster，geological hazard，geo-hazard。地质灾害是自然灾害的一种，地质灾害是指造成人类生命财产损失和环境破坏的地质事件，上世纪中叶以来，我国工程地质灾害发生的数量、发生频率以及地质灾害造成的经济损失等都呈明显上升趋势。 二、国外地质灾害研究概况 20世纪60年代以前，地质灾害研究方法及理论不很成熟，地质灾害工作主要局限于灾害形成机理、分布规律及趋势预测研究，重点调查分析灾害的形成与活动过程，具有浓厚的工程地质色彩。基本以地质灾害调查及风险评价居多，重点通过地质历史背景，地质灾害详细情况分析研究地质灾害形成条件及形成机理；由地质灾害历史及地质灾害遗迹恢复地质灾害发生的时间演化规律及其影像范围。 70年初期，法国专家提出了ZERMOS法进行滑坡危险性分区研究，该理论认为滑坡的空间分布不是单因素所能控制，因此需要两个及两个以上的因素控制其发育，并利用两种主控因素建立了滑坡分区的数学模型，对法国局部山区进行了滑坡危险性分区研究。 20世纪70年代以后，随着地质灾害的频繁发生以及对社会安定及经济的严重影响，国外一些发达国家，在灾害研究方面拓展了研究领域，在继续深入研究地质灾害形成机理的基
精心整理2011年赣南师院数学建模竞赛选拔赛 题目地震预测模型 摘要： 本文前三个任务主要考虑是各指标的变化对地震发生问题的影响，通过对各指标数据量的分析建立相应的模型，并对任务四和任务五给出了合理的解答。 针对任务一：我们从原始数据中计算出各项指标的日均值，绘制出各指标分年度的时间序列图， 磁波幅度 。 关键词： 一·问题的重述 1.1背景分析 地震是地壳快速释放能量过程中造成的振动。虽然预测地震是世界性难题，但迄今科学界普遍认为，有可能反映地震前兆特征的指标可能不少于10个。已经有专业仪器在多个定点实时按秒记录这些指标的数据，期望通过对记录数据的分析研究找到地震的前兆特征。 现已采集到某地2005年1月1日至2010年6月30日按小时观测的10多个指标的数据，和该地区该时期内已发生地震的时刻、经纬度、震级及震源深度的数据。这些数据中隐藏着地震发生的前兆特征。科学地截取这些数据的有用片段，对数据进行合理地预处理，用数学方法揭示地震前兆
的数据特征，是一项很有意义的研究工作。 题给数据中的这10多个指标，究竟哪些与地震的发生有关，有何种关系，是单一关系还是复合关系；除这10多个指标外还有哪些因素及含题给指标在内的哪些指标的哪种数学模型更能反映地震的前兆特征等等，人们迄今仍不很清楚，需要进行深入地研究。地震数据的观测是持续进行的，随着时间的推移数据的规模会不断扩大。从中挖掘地震的前兆特征，必须有合理的数学模型，也必须有科学高效的算法分析平台。因此，需要我们结合附件中给出的实际记录数据，尝试完成以下任务。 1.2任务的提出 任务一：分析数据特征，建立数学模型以度量各指标对地震发生的敏感程度。 越大 任务三：中要结合题给数据，建立数学模型来研究地震发生前的数量特征。主要运用贝叶斯判别分析法进行建模，对已给数据进行先验信息、后验信息分析。 任务四：要将计算程序集结成地震数据分析平台，能够完成其它地震数据的分析，并能自动输出前任务的重要分析结果。 任务五：是针对进一步的研究设想写一篇切实可行的报告。 三·问题的基本假设 （1）地震监测点的监测设施能正常运转； （2）地震监测设施周围不存在影响其工作效能的干扰源，如飞机场、发电厂等；
【全文】地震属性分析技术综述 [摘要] 地震属性是从地震资料中提取的隐藏有用信息，因而地震属性分析技术近几年在油气勘探开发中得到了广泛的应用与研究。本文对地震属性分析技术的发展状况进行了归纳、总结，简单阐述了地震属性分析技术的在不同时期所用到的基本原理和方法。特别对新地震属性进行了具体介绍。最后对该技术进一步的研究工作进行了总结和展望。 摘要:在勘探和开发周期的各个阶段，地震资料在复杂油藏系统的解释过程中，扮演着至关重要的角色。然而，缺少一种有效地将地质知识应用于地震解释中的上具。随着一系列属性新技术的出现，对地震属性进行充分研究，就给地质家提供了快速地从三维地震数据中获得地质信息的能力。尤其在用常规解释手段难以识别日的储层的情况下，属性分析技术更是给地质上作人员指出了新的方向。 [关键词] 地震属性储层预测叠前数据叠后数据 关键词:储层;波形分析;地震属性 1.引言 地震属性是指叠前或叠后的地震数据经过数学变换而导出的有关地震波的几何形态、运动学特征、动力学特征和统计学特征的特殊度量值。地震属性的发展大致从20世纪60年代的直接烃类检测和亮点、暗点、平点技术开始，经历了70年代的瞬时属性(主要是振幅属性)和复数道分析，90年代的多维属性(特别是相干体属性)分析，21世纪的地震相分析等阶段[1一SJ。随着地震属性分析技术的发展与研究，该技术已广泛应用于储层预测、油气藏动态监测、油气藏特征描述等领域，并取得了很好的效果。总之，地震属性分析技术可以从地震资料中提取隐藏其中的多种有用信息，这为油气勘探与开发提供了丰富宝贵的资料，也为解决复杂地质体评价提供了实用的分析手段。因此，对该技术进行深人调查研究具有很强的现实意义。 地震属性是指从地震数据中导出的关于儿何学、运动学、动力学及统计特性的特殊度量值。它可包括时问属性、振幅属性、频率属性和吸收衰减属性，不同的属性可指示不同的地质现象。地震属性分析则是从地震资料中提取其中的有用信息，并结合钻井资料，从不同角度分析各种地震信息在纵向和横向上的变化，以揭示出原始地震剖面中不易被发现的地质异常现象及含油气情况。 地震属性分析技术的研究已由线、面信息扩展到三维体信息，从分类提取扰化发展为一项系统的应用技术。随着地震技术的日趋成熟，地震属性技术近儿年也发展迅速，其中有多属性联合解释技术、波形分析技术、吸收滤波技术等。应用地震属性分析技术去完善勘探生产中的油藏描述工作，已经成为油藏地球物理的核心内容。利用地震属性分析技术预测岩性和有利储集体，描述油藏特征及孔隙度变化，寻找难以发现的隐蔽油区，以至于监测流体运动和进行其它综合研究，一直是石油工作人员追求的目标。 1波形分析技术的研究与应用 通常的层段属性只是表示了某儿个地震信号的物理参数(振幅、相位、频率等)，但它们没有一个能够单独描述地震信号的异常，而地震信号的任何物理参数的变化总是对应着反映地震道形状的变化，所以，研究和分析地震资料中代表各种属性总体特征的地震道形状(波形)，应该能有非常不错的效果[，]。 1. 1波形分析技术的原理及处理过程
地震波阻抗反演方法综述 一、地震反演技术研究现状 地震反演方法是一门综合运用数学、物理、计算机科学等学科发展起来的新技术新方法，每当数学方法、物理理论有了新的认识和发展时，就会有新的地震反演技术、方法的提出。随着计算机技术的不断发展、硬件设施的不断升级，这些方法技术得到了实践验证和提升，反过来地震反演技术运用中出现的新问题、新思路又不断促使数学方法、地球物理学理论的再次发展。时至今日，地震反演技术仍然是一个不断发展、不断成熟、不断丰富着的领域。 反演是正演的逆过程，在地震勘探中正演是已知地下的地质构造情况、岩性物性分布情况，根据地震波传播规律和适当的数学计算方法模拟地震波在地下传播以及接收地震波传输到地表信息的过程。地球物理反演就是使用已知的地震波传播规律和计算方法，将地表接收到的地震数据通过逆向运算，预测地下构造情况、岩性物性分布情况的过程。地震波阻抗正演是对反演的理论基础和实现手段。 1959年美国人Edwin Laurentine Drake在宾夕法尼亚州开凿的第一口钻井揭开了世界石油工业的序幕。从刚开始的查看地质露头、寻找构造高点寻找石油，到通过地震剖面的亮点技术寻找石油，再到现在运用多种科学技术手段进行油气资源的预测，石油勘探经历了一个飞速的发展历程。 声波阻抗（AI）是介质密度和波在介质中传播速度的乘积，它能够反映地下地质的岩性信息。声波阻抗反演技术是20世纪70年代加拿大Roy Lindseth博士提出的，通过反演能够将反映地层界面信息的地震数据变为反映岩性变化的波阻抗（或速度）信息。由于波阻抗与地下岩石的密度、速度等信息紧密联系，又可以直接与已知地质、钻井测井信息对比，因此广泛应用于储层的预测和油藏描述中，深受石油工作者的喜爱。70年代后期，从地震道提取声波资料的合成声波技术得到了快速发展，以此为基础发展的基于模型的一维有井波阻抗反演技术，提高了反演结果的可靠性。进入80年代，Cooke等人将数学中的广义线性方法运用于地震资料反演，提出了广义线性地震反演。此后Seymour等人又提出了测井声波资料和地震数据正反演相结合求取地下声波阻抗的测井约束反演，大大拓宽了反演结果的纵向分辨能力。 90年代，在基于前人对地质统计学研究的基础上Bortoli和Haas提出了地质统计学反演，Dubrule等人对该方法进行了改进和推广。在国内随着油田对地震反演技术的广泛应用，以周竹生为主提出的地震、地质和测井资料联合反演方法，将地质信息引入地震反演中，提高的反演结果与地质认识的联系，克服了线性反演存在的缺陷。1996年，李宏兵等人将宽频带约束方法应用于递推反演并对其进行改进，减弱了噪音对反演结果的影响。 1999年，任职于英国石油公司的Connolly在《弹性波阻抗》一文中介绍了弹性波阻抗（EI）的概念和计算方法，阐述了不同入射角度（偏移距）地震道集部分叠加反演波阻抗随入射角之间的关系，但是该方法求取的弹性阻抗随入射角变化很大，无法与常规叠后反演波阻抗直接比较，因此推广应用较为困难。2002年，Whitcombe通过修正Patrick Connolly的计算公式，得到了弹性波阻抗的归一化求取方法，消除了弹性阻抗随入射角变化大的难题。2003年，西北大学马劲风教授从Zoeppritz方程简化出发提出了广义弹性波阻抗的概念，克服了以往波阻抗反演要求地震波垂直入射到地表的假设条件，推导出了任意入射角下纵波反射系数的递推公式，提高了中等入射角度下弹性波阻抗反演的精度。
地震灾害综述 041005084 王小莉城环1001 摘要：地震反映了地球表层的构造活动，全球地震活动可以分为碰撞带大陆区和大洋区。大陆地震以其片状的分散分布而不同于板块边缘的带状分布，大洋区地震活动则相对较弱。本文以四川汶川地震和青海玉树地震为例，分析地震构造因素以及震后的影响和治理方案。探究在地震预警和预报方面有无可行性方案。 关键词：地震、构造、治理方案 引言 地震灾害当指地震给人类带来的祸害。地震是板块运动的结果,是现今地球动力学过程的重要现象,地震是岩石的破裂,严格地讲是断层的粘滑失稳只有在破裂贯通时才产生失稳和压力降。本文探讨了地震的形成原因及其分布特征，并以汶川和玉树地震为例研究了地震灾害所造成的后果，最后分析了地震的预报和预警的可行性。 地震的形成原因 浅源地震是地壳运动的产物，是地壳内部应变能释放的一种形式，并且和断层的活动密切有关，显然这种能量释放的过程、破裂机制及构造格局是受地壳活动和地壳内部介质的物性条件所控制。因此对地壳活动的规律、介质的特性以及深部构造与强震关系的研究是了解地震形成的理论基础。 事实上最根本的因素渊源于地慢深处物质的上涌和沿上地慢顶部的侧向移动，控制了断裂活动和地震的形成。从山东地区上地慢的几何形态及地壳结构，显示了上地慢物质由沂沐壳隆带向东西两侧流动的状态。沂沐断裂带及聊考断裂带的深部分别为两个地慢隆起带即沂沐地慢隆起带和聊考地慢隆起带。两个隆起带之间为泰沂蒙地慢凹陷区。沂沐地慢隆起带以东是胶东地慢凹陷区。这种上地慢形态控制了沂沐断裂带、聊考断裂带及鲁西断块、胶东断块中新生代以来的活动，如中生代时期地慢物质大幅度的上涌引起沂沐断裂带的扩张，产生强烈断陷并充填了数千米甚至近万米的沉积物伴有大量的基性岩浆溢出。 针对于地震这种地质作用过程,特殊情况有:当断裂作用发生、并向地壳深部扩展,该断裂向上与地表连通,由于断裂减压,使得含水区域上方的压力接近水临界压力时,从而温度和压力都达到水的临界值时,此时热容等物理化学参数出现奇异性变化,而趋于无穷大,相应的热压系数及热压也将趋于无穷大,出现瞬时压力的增加,从而触发地震。简言之,即断裂与水物理化学性质临界奇异性变化的耦合可触发地震。 这其中有一个潜在的前提: 地壳(包括整个岩石圈)中局部降温过程是缓慢的,而局部降压可以是很快的,如出现连通地表的深断裂时、就可造成地壳中局部区域压力的快速下降。 地震的分布 大陆地震以其片状的分散分布而不同于板块边缘的带状分布。 ( l )欧亚大陆:欧亚大陆是全球最大的大陆,这里的地震活动是除4个环太平洋俯冲地震区外全球第5强的地震活动区绝大部分地震活动分布在中国及其邻区。 ( 2 )北美洲:北美大陆中部为稳定的加拿大一格陵兰地盾和中央台地组成的地台,西部为科迪勒拉褶皱带。北美洲板块主要地震活动位于西部,即在北美板块和太平洋板块交界附近，而又被胡安德福卡板块分为南北两区。 ( 3 )非洲:非洲大陆是冈瓦纳古陆的一个重要部分，古近纪末以来,东部非洲在区域隆起的基础上出现裂谷运动。裂谷西支规模比较小, 发生过一系列7级大震。东支火山活动比较广泛,未记录到M7以上地震活动。东支向北的红海裂谷,主要地震活动发生在裂谷之北的死海转换断层上。
2006年10月 第41卷 第5期 3山东省东营市中国石油大学(华东)信息与控制工程学院,257061本文于2005年12月21日收到,修改稿于2006年5月12日收到。 本项研究受高等学校博士学科点专项科研基金(No.20020008004)部分资助。 ?处理方法? 高阶统计量地震子波估计建模 戴永寿3①② 郑德玲① 魏 磊② 霍志勇② (①北京科技大学信息工程学院;②中国石油大学(华东)信息与控制工程学院) 摘 要 戴永寿,郑德玲,魏磊,霍志勇.高阶统计量地震子波估计建模.石油地球物理勘探,2006,41(5):514～518,540 本文在反射系数序列为非高斯、平稳和统计独立的随机过程,地震子波为非因果、混合相位的假设条件下,分别应用滑动平均(MA )和自回归滑动平均(ARMA )模型对地震记录进行建模,并采用运算代价较小的基于高阶累积量的线性化求解方法———累积量矩阵方程法进行了子波提取和模型适应性的研究。数值模拟结果和实际地震数据处理结果表明:自回归滑动平均(ARMA )模型比滑动平均(MA )模型具有参数节省、模型更为高效的特点;累积量矩阵方程法可以有效地压制加性高斯噪声,但对累积量样本估计的准确性要求较高;如果累积量样本估计的误差和方差适度,结合自回归滑动平均(ARMA )模型描述的累积量矩阵方程法可以高效、准确地估计出地震子波。 关键词 高阶累积量 子波 自回归滑动平均(ARMA ) 滑动平均(MA ) 建模 1 引言 作为地震资料反褶积处理、波阻抗反演以及正演模拟的基础工作,准确的地震子波估计对于高分辨率、高信噪比、高保真度的地震勘探数据处理具有极为重要的意义。统计性子波提取方法的基本原理是首先对反射系数序列的分布做某种假设,然后利用地震记录的统计信息进行子波估计。在没有任何先验知识的情况下,通常假设反射系数序列为一个非高斯、平稳和统计独立的随机过程,假设子波为一个非因果、非最小相位系统,加性噪声为高斯色噪声。因此在利用地震记录的统计信息进行子波估计时,其高阶累积量不仅能保留系统的相位信息,而且能较好地压制高斯色噪声,显示出此法的优越性。 近年来,基于高阶累积量的参数化子波估计方法得到了快速发展。Lazear [1]首先引入滑动平均(MA )模型描述地震记录,然后将子波四阶矩和地震资料的四阶累积量在最小均方误差意义下进行拟合,并用梯度下降法求解目标函数。随后,Velis 等人[2]及尹成等人[3]试图应用特性更好的全局最优化 方法解拟合函数,但求解效率普遍较低。石殿祥等 人[4]基于高阶累积量研究了非最小相位子波提取问题,虽取得了一定的成果,但依然沿用了滑动平均(MA )模型来描述地震记录。 本文分别采用滑动平均(MA )模型和自回归滑动平均(ARMA )模型来描述地震记录,并借助基于高阶累积量的线性化参数估计方法———矩阵方程法求解模型参数,最终精确估计了地震子波。 2 地震记录的滑动平均(MA)模型描 述及矩阵方程法子波提取 地震记录y (n )可视为一个零均值的平稳随机过程,且符合如下褶积模型 y (n )= ∑q i =0 w (i )r (n - i )+v (n ) =w (n )3r (n )+v (n ) (1) 式中:w (n )为地震子波;r (n )为反射系数序列;v (n )为环境噪声。显然,式(1)符合典型的滑动平均(MA )模型表达式,因此可以把地震记录看作是有限脉冲响应(FIR )系统的含噪输出。对于上述模型有如下假设:
地震属性体处理 1、分频处理属性 分频处理属性可将地震振幅和属性数据转换成更为清晰的地下地质图像，识别薄层或能量衰减区。将各地震道分解成不同的频带成分，有助于突出复杂的断裂体系以及储层的分布特征。分频处理的技术主要是通过 “Gabor-Morlet” 子波对复数地震道进行谱 分解，类似于小波变换。用来帮助地质家和解 释人员进行如下的勘探研究工作： （1）薄层检测以及薄层厚度估计； （2）衰减分析——直接进行油气检测 （3）提高地震分辨率 该方法通过连续的时频分析来描述时间-- 频率的瞬时信号能量密度。与以往常规的谱分 解使用离散傅立叶变换不同，该方法使用 Gabor-Morley 子波来提高时间-频率的分辨率。 提供了两种计算瞬时能量的方法：等空间中心频率和倍频程频率。输出结果可以分解成多种属性体：时间-频率体、时间切片，然后进行分析。 2、地震属性分析 地震属性分析使我们获得更多极有价值的多方位信息，从而使油藏的描述更准确、更细致。帕拉代姆地震属性库包括丰富的地震属性，如振福包络、瞬时频率、吸收系数以及相对波阻抗等20多 种复地震道（Hilbert ）属性、多道几何属性，谱分解属 性和用户自定义属性见图。这些地震属性可分别表征地 震影像的不同特征，从而使解释人员以少量的工作即可 获得大量的地质信息，其中多地震道几何属性包括倾角 体、方位角体、非连续性和照明体。这些属性旨在强化 地震影像的非连续性特征，因此对识别地质体的构造特 征（如断层）、地层边界、河道和地质体的几何样式十 分有效。在这些属性体提取的基础上，利用PCA 主组分 分析技术进行属性优化分析，同时也可借助多属性体交 会VXPLOT 识别异常体。通过多属性体交汇、神经网络 测井参数反演、多属性体的波形分类以及变时窗/等时 窗的地震相划分等综合技术，并借助多属性体立体可视 化浏览技术实现对地下构造、地层和储层岩性的综合解 释。 光照体属性 常用提取的地震属性有信号包络、瞬时频率、瞬时相位、相对波阻抗、分频处理等。
信息系统安全策略综述 摘要 本文通过对信息安全系统策略相关问题的讨论，借鉴引入两种制定策略的思考规范并通过基于网络信息系统安全策略制定实例指导读者在具体实践中体会多种策略结合的好处，同时更好的帮助读者建立起对信息安全系统策略的总体映像，方便进一步学习。 1 引言 在信息技术高速发展的今天，解决信息安全问题，不仅要靠良好的信息安全管理体系，更应对信息安全的要求落实到具体的信息系统管理中。而制定并实施信息系统的安全策略就是落实信息安全要求的必要技术措施。 本文将根据个人对信息安全技术标准、管理规范的肤浅理解，结合相关专业人士研究成果，对信息系统安全策略的提出背景，定义与内容，然后结合基于网络信息系统安全策略制定实例对信息系统安全策略进行初步探讨。 2 引入背景--------计算机信息系统面临的威胁 据美国联邦航空局向外界透露，该局一个航班排序中心的电脑系统当天下午因故障而瘫痪，导致全国20多个机场出现航班延误。此前，黑客攻陷美国国家安全部门信息系统，造成损失的报道屡见报端。类似事件在我国也有发生。某银行的信息终端出现问题，客户非法提现，最终招致一场轰动全国的诉讼案件。层出不穷的这类事件和事故，都在向我们昭示，信息系统风险无时无处不在，加强安全防范，构筑安全堤坝已经是刻不容缓。按一般信息处理过程来看，计算机信息系统所面对的威胁可以归结为三大类，一是对信息系统设备的威胁，二是对业务处理过程的威胁，三是对数据的威胁。因为信息系统与人们的现实经济生活关系日益密切，这些威胁，或早或晚、或大或小，都会转化为对人们现实经济生活的威胁。 3 信息系统安全策略定义与内容 为了保证信息系统安全保护工作的整体、计划性及规范性，保证各项措施和管理手段的正确实施，使信息系统信息数据的机密性、完整性及可使用性受到全面、可靠的保护，我们往往需要制定信息系统安全策略。 3.1信息安全策略定义 参照相关论文，我们可以得出以下几种定义： 信息安全策略是单位内指导本单位及其信息系统如何管理、保护积分发，包括敏感信息在内的资产的规则、指南和惯例。 信息安全策略(Information Security Policies)也叫信息安全方针，是组织对信息和信息处理设施进行管理，保护和分配的原则，它告诉组织成员在日常的工作中什么是可以做的，什么是必须做的，什么是不能做的，哪里是安全区，哪里是敏感区，就像交通规则之于车辆和行人，信息安全策略是有关信息安全的行为规范。 3.2信息安全策略分类 按照它们的关键思想把这些策略分为了4类： 第一类，通过改进信息系统开发过程中的系统安全部分，达到解决信息系统安全目的。 第二类，通过仔细观察组织中各项工作的职责后发现安全需求，以解决信息系统安全问题。第三类，通过改进业务处理过程，尝试构建一个模型来描述业务过程模型中的安全约束以解决信息系统安全。 第四类，从数据模型的安全方面入手，通过扩展数据库安全领域的现有研究结果，达到解决信息系统安全目的。
防灾减灾遥感应用综述 引言 我国地域辽阔，天气变化万千，洪水、飓风、龙卷风、地震等不可抗性灾难频发，此次汶川特大地震给人民的生命和财产造成巨大的伤害。近50年来，我国每年由地震、地质、旱涝、海洋、疫病等自然灾害造成的直接经济损失约占国民生产总值的4%.自然灾害已经成为影响我国经济发展和社会安全的重要因素，依靠科技进步，提高我国防灾减灾的综合能力已成为当务之急。 我国目前已建立起了较为完善、广为覆盖的气象、海洋、地震、水文、森林火灾和病虫害等地面监测和观测网，建立了气象卫星、海洋卫星、陆地卫星系列，并正在建设减灾小卫星星座系统。在气象监测预报方面，建成了较先进的由地面气象观测站、太空站、各类天气雷达及气象卫星组成的大气探测系统，建立了气象卫星资料接收处理系统、现代化的气象通信系统和中期数值预报业务系统。 此外，还发射了“资源一号”、“资源二号”卫星，广泛应用于资源勘查、防灾减灾、地质灾害监测和科学试验等领域。 主题部分 洪涝灾害 3.1灾前背景数据库的建设与更新 洪涝灾害背景数据库的建立是进行洪灾预警预报、灾情 评估和救灾的基础，总的来说其内容主要包括自然数据和社 会经济方面的数据，用于洪涝灾害遥感监测评估的基础背景 数据库包括：①空间展布式社会经济数据库空间展布式社会经济数 据库是在按行政统计单元获取的社会经济数据的基础上，利 用空间展布模型展布到空间而形成的社会经济数据库，如人 口分布、产业布局、各行业的经济发展状况以及公共基础设 施的分布情况等社会经济数据库。展布到空间上的社会经济 指标考虑到了社会经济数据在行政单元内分布的不均匀问 题和洪灾时淹没范围与行政区域不匹配问题，对于灾情分析
地下流体异常地震预测法 ——李宇杰土木1202 20121167 引言 多年的地震监测预报实践表明(在强震前可观测到十分明显的水位、水氡等测项的中期和中短期异常变化，但实践表明只采用看图识字方法来识别测项异常是不够的，往往会造成异常判定的失误。在前人研究的基础上按照同一化技术思路、差分从属函数、变差和变化率等方法来判定地下流体的中期及中短期前兆异常。由不同方法所给出的异常变化彼此之间具有较大的可比较性，从而有利于地震的综合分析预报。 一理论提出 最早提出系统发展地下流体观测的国家是苏联，但直到1966年4月塔什干地震发生后，苏联才开始大规模开展以水文地球化学为基础地震预测方法的研究。 美国的地下流体研究方向主要是地下水水位、水温、孔隙压力大小和水氡等。正在实施的“地球透镜计划”可用于研究大地构造和地壳中流体间的关系。 日本对地下流体的观测包括水位、水温及地下水的化学性质，重点发展深度(>1000 m)探测及对深度流体的直接取样以避开地表因素的干扰。 内陆最早由刘耀炜（现任中国地震局地壳应力研究所监测预报研究室主任、研究员）等实践并发展。对1966年3月26日宁晋百尺口6.2
级地震提出了较好的预测，这是中国第一次对强余震成功预测，而主要依据就是震中区水位急剧涨落、井水翻花、发浑等临震异常. 二理论 作为地下流体前兆，观测项目主要有水位、水温(地热)、水氡与水汞等，近年来开始并得到推广的还有气氡、气汞和H2、He、CO2等.根据布雷斯等人得到的有效应力定律关系可知，孔隙压力的增加会使有效正应力减小，而对剪应力分量没有影响.孔隙压力增大，断层面上的抗剪强度下降，当断层面上积累的剪切力变大时，断层发生滑动；另外，流体压力所产生的应力转移会使剪应力增加，进一步加强岩石不稳定性（王博等，2008）。Matthai等认为流体压力近似于静岩压力时，断层膨胀或蠕动重复发生，会使各封闭的孔隙连通，形成网络.进而产生流体，导致较弱的断层岩石局部发生水压破裂。另有学者指出，水的扩散会在岩体结构面内产生相应的孔隙压力，从而造成弱化断层的粘滑不稳定，导致岩体破裂并诱发地震（施行觉等，1986；颜玉定等，2005)。陆明勇认为孔隙压力及动水压力的变化异常可以作为中短期的地震预测(陆明勇等，2005). 三异常判定方法简介
地震子波的再认识 一、地震子波概念： 地震子波是地震记录褶积模型的一个分量，通常指由2至3个或多个相位组成的地震脉冲，确切地说，地震子波就是地震能量由震源通过复杂的地下路径传播到接收器所记录下来的质点运动速度（陆上检波器）或压力（海上检波器）的远场时间域响应。 一个子波可以由它的振幅谱和相位谱来定义，相位谱的类型可以是零相位、常数相位、最小相位、混合相位等；对零相位和常数相位子波而言，可简单将其看作是一系列不同振幅和频率的正弦波的集合，所有的正弦波都是零相位或常数相位的（如90°）；在频率域中，子波提取问题由两部分组成：确定振幅谱和相位谱，确定相位谱更加困难，并且是反演中误差的主要来源。 二、子波提取方法： 子波提取方法分为三个主要类型：1)、纯确定法：即用地表检波器或其它仪器直接测量子波；2)、纯统计法：即只根据地震数据测定子波，这种方法很难测定可靠性的相位谱；3)、使用测井曲线法：即使用测井曲线与地震数据结合，理论上这种方法能够提取井点位置精确的相位信息，但问题是该方法要求测井和地震间必须要有良好的对应关系，而将深度域样点转换为双程旅行时的深时转换可能产生不恰当的对应关系，而这种不恰当的对应关系必将影响子波提取的结果。 子波在各地震道之间是变化的，而且是旅行时间函数，即子波是时变和空变的，也就是说，对每个地震剖面而言，都应该能提取大量的子波，但在实际应用中提取可变子波可能会引起更多的不确定性，比较实用的做法是对整个剖面或某个目的层只提取单一的平均子波。 三、零相位子波和常数相位子波：
零相位子波和常数相位子波(Zero Phase and Constant Phase Wavelets.) 首先，让我们来考虑雷克子波(Ricker Wavelet)，雷克子波由一个波峰和两波谷，或叫两个旁瓣组成, 雷克子波依赖它的主频，也就是说，它的振幅谱的峰值频率，或主周期在时间域的反函数（主周期可以通过测量波谷到波谷的时间来获得）。
地震早期预警方法综述 中国是大陆强震最多的国家，在全球7%的国土上发生了全球33%的大陆强震]121[。1949年以来，我国自然灾害造成人员死亡比例中，地震灾害所占比例高达54%，是我国造成人员死亡最多的自然灾害]122[。一次灾害性地震的发生，往往猝不及防地把城市夷为平地，不但损害国民经济，更会给人民的生命财产带来巨大损失。虽然有很多科学家致力于研究地震预报的方法或探讨地震前兆现象，但由于地震的孕震、发生、发展的过程十分复杂，且震源区细节无法直接探测，所以不能保证在地震发生前对地震时空强三要素做出非常准确的预报。但由于数字化地震仪、数字通讯、数据处理等现代科技的发展非常迅速，建立地震实时监控系统成为了可能，所以越来越多的国家投入到地震早期预警系统的研究]4[。 地震预警是指地震发生后，在破坏性地震波尚未到达前数秒或数十秒的时间内，将震中区或极震区接收到的大震信号迅速用电信号向外界发布警告，则距震中一定距离之外的人们可以获得一个宝贵的避难时间]87[。以汶川8.0级大地震为例，如图4.1、4.2中所描绘的地震纵波和横波所对应的走时可以看出，离震中区较近的区域为无效区域，不具备预警时间，但离震中区几十公里外的区域则可以获得数秒或数十秒的预警时间。 图4.1 地震早期预警有效区示意图---以汶川8.0级大震为例 (考虑地震纵波情形, 图中的数字为地震预警有效时间, 单位为秒)。
图4.2 地震早期预警有效区示意图--以汶川8.0级大震为例 (考虑地震横波破坏情形，图中的数字为地震预警有效时间，单位为秒)。 早在100多年前，美国加州理工学院的Cooper （1868）教授就提出了地震早期预警的想法]79[。原理是具有破坏性的S 波传播速度比P 波慢，而地震波传播速度又远小于电磁波。100多年后，日本才在其子弹列车（新干线）上安装预警系统，为最早使用地震预警系统的国家。最近几十年，很多国家和地区才开始地震早期预警系统的使用，如：日本、中国台湾、墨西哥、美国南加州、意大利、罗马尼亚等]135124,8684,8281[---。地震预警系统由数字化地震台网检测系统、地震信号通讯系统、中央处理控制系统和对用户的警报系统4部分组成]137136[-。最终的预警时间是每一部分的处理时间之和与地震波走时之差。 1地震预警系统的分类 地震早期预警在理论上通常分为两大类，并有不同的定位算法与之相对应 ]137,87[。（1）区域预警系统（front-detection EWS ）：一种比较传统的方法，即将地震仪安装在“震中区”，在地震发生后，使用地震台网的观测数据快速确定地震震级和地动强度，对远距离的城市区域进行早期预警。Nakamura(1984)首次将该方法用于日本铁道部门]138[。（2）当地地震预警系统（onsite EWS ）：由于P 波比S 波的传播速度快，所以在预警的目标区建立观测网，由P 波的初期震动
成都地铁地震预警系统 ——为生命保驾护航
地震带给我们的伤害 2008年5月12日14时28分04秒，阿坝藏 族羌族自治州汶川县发生的8.0级地震， 地震造成69227人遇难，374643人受伤， 17923人失踪，直接经济损失8452.1亿 元。 2013年4月20日8时02分，雅安市芦山县发 生的7.0级地震。震中芦山县龙门乡99%以 上房屋垮塌，卫生院、住院部停止工作， 停水停电。受灾人口152万，受灾面积 12500平方公里。
地铁灾害的特点 ◆区间封闭 ◆空间狭小 ◆设备高度集成 ◆人员密度高 ◆疏散难度大 ◆引发次生灾害
地震预警 ●指突发性大震已发生、抢在严重灾害尚未 形成之前发出警告并采取措施的行动，抢 在地震波传播到设防地区前，向设防地区 提前几秒至数十秒发出警报，以减小当地 的损失，也称作“震时预警”。 ●预警时间为3秒，可使人员伤亡减少14%； 预警时间为10秒，人员伤亡减少39%；预警 时间为20秒，人员伤亡减少63%。 2013年3月18日，成都高新减灾研究所， 初步建成了覆盖面积为40万平方公里 的地震预警系统。] 2013年，成都地铁公司召开专题会讨 论并决议，在OCC应用地震预警技术， 安装地震预警终端，成为全国地铁行 业首家采用此技术的地铁公司。
完善应急制度 ——处理原则 导向安全 先实施救人，救人与事故处理同 步进行 服从公司地震应急指挥部和值班主任统一指挥 按照岗位职责独立开展工作 先通后复
完善应急制度 ——明确应急岗位职责 值班主任宣布执行应急响应等级 行调扣停列车、组织清客及设备检查 电调根据通知采取合适供电、环控模 式 维调组织各专业进入抢险待令状态 司机按指令执行限速及开门待令命令 车站组织清客、人员救护、秩序维护