一种基于面波频散反传与叠加的震源定位方法及系统

本申请涉及地震定位，特别涉及一种基于面波频散反传与叠加的震源定位方法及系统。

背景技术：

1、震源定位是地震学研究中最基本的任务之一，对于自然灾害的监测、预防、预报以及灾后评估与应急救援等诸多方面具有重要意义。

2、天然地震以及大量与地面有效耦合的瞬时滑移事件和地表过程，例如山体滑坡、冰川崩解、火山喷发、飓风和爆炸等，都可能作为震源激发出向外传播的地震波，最终被人为布设的观测系统，如地震台站或das(distributed acoustic sensing，分布式光纤声波传感技术)记录下来。利用这些观测的地震记录来反推震源发生位置的过程称为震源定位。

3、震源激发的地震波包括体波(p波和s波)和面波，传统的震源定位技术主要基于相对高频的体波信号到时的信息进行处理。然而，在某些情况下，例如部分震源难以激发出高信噪比的体波信号，相对高频的体波信号在传播过程中快速衰减，以及das观测数据中，体波信噪比通常较低，使得现有技术中难以提取到高质量的体波到时信息，致使传统震源定位技术精度受限，难以进行。

4、除了体波震相，震源激发也会产生相对低频的面波信号。在实践中，与地球表面直接作用的震源激发的面波通常具有更高的信噪比。然而，由于面波的频散特性，即面波的不同频率成分具有不同的传播速度，面波会随着传播距离增大而具有更宽的波包，即波形发散，使得精确提取面波到时信息变得困难。因此，传统的震源定位技术难以直接复制到面波的应用中。

5、因而，现有技术还有待改进和提高。

技术实现思路

1、本申请要解决的技术问题在于传统的震源定位技术，即基于相对高频的体波信号到时的信息进行处理方法，难以应用到面波的处理中；以及面波的频散效应导致的难以提取的问题。针对现有技术的不足，本发明提供一种基于面波频散反传与叠加的震源定位方法及系统。

2、为了解决上述技术问题，本申请实施例第一方面提供了一种基于面波频散反传与叠加的震源定位方法，所述基于面波频散反传与叠加的震源定位方法包括：

3、获取面波相速度频散曲线；

4、基于所述面波相速度频散曲线，进行面波频散反传处理，提取出地震波形包络曲线；

5、基于所述地震波形包络曲线，进行网格搜索和多道叠加处理，获得震源震中位置。

6、可选地，所述获取面波相速度频散曲线的步骤包括：

7、基于公共速度模型以及观测数据的优势频带进行正演计算，获得面波相速度频散曲线。

8、可选地，所述获取面波相速度频散曲线的步骤包括：

9、获取偏移距最小的地震道，确定为虚源；

10、基于其余地震道观测数据相对于所述虚源进行互相关计算，获得所述互相关函数的阵列数据；

11、利用面波频散提取算法从所述互相关函数的阵列数据中提取所述面波相速度频散曲线。

12、可选地，所述基于所述面波相速度频散曲线，进行面波频散反传处理，提取出地震波形包络曲线的步骤包括：

13、获取n道阵列地震数据；

14、基于所述n道阵列地震数据计算获得对应的地震频谱。

15、可选地，所述基于所述面波相速度频散曲线，进行面波频散反传处理，提取出地震波形包络曲线的步骤包括：基于所述地震频谱进行面波频散反传处理，得到面波频散反传后的地震频谱。

16、可选地，所述基于所述面波相速度频散曲线，进行面波频散反传处理，提取出地震波形包络曲线的步骤包括：

17、基于所述面波频散反传后的时间域地震波形数据，计算获得时间域地震波形的包络曲线。

18、可选地，所述基于所述地震波形包络曲线，进行网格搜索和多道叠加处理，获得震源震中位置的步骤包括：

19、基于时间域地震波形的包络曲线，获取所述时间域地震波形的包络曲线的最大幅值；

20、基于所述阵列地震数据，叠加时间域地震波形的包络曲线的所述最大幅值，计算获得每个坐标点对应的叠加幅值。

21、可选地，所述基于所述地震波形包络曲线，进行网格搜索和多道叠加处理，获得震源震中位置的步骤还包括：

22、比较所有所述叠加幅值，确定所述叠加幅值最大值对应的坐标点，将所述叠加幅值最大值对应的坐标点确定为所述震源震中位置。

23、此外，为实现上述目的，本发明还提供一种基于面波频散反传与叠加的震源定位系统，所述系统包括：

24、面波相速度频散曲线提取模块，用于获取面波相速度频散曲线；

25、地震波形包络曲线提取模块，用于基于所述面波相速度频散曲线，进行面波频散反传处理，提取出地震波形包络曲线；

26、震源震中位置获取模块，用于基于所述地震波形包络曲线，进行网格搜索和多道叠加处理，获得震源震中位置。

27、由上可见，本发明方案中，提出一种基于面波频散反传与叠加的震源定位方法及系统，通过获取面波相速度频散曲线；基于所述面波相速度频散曲线，进行面波频散反传处理，提取出地震波形包络曲线；基于所述地震波形包络曲线，进行网格搜索和多道叠加处理，获得震源震中位置。解决了现有技术中基于相对高频的体波信号的到时信息的处理方案无法应用到面波的震源定位中的难题，实现了利用相对低频且具有更高信噪比的面波信号进行震源震中定位，并且使得面波的频散反传与叠加的震源定位方法的准确性和稳定性得以保证。

技术特征：

1.一种基于面波频散反传与叠加的震源定位方法，其特征在于，所述基于面波频散反传与叠加的震源定位方法包括：

2.根据权利要求1所述的基于面波频散反传与叠加的震源定位方法，其特征在于，所述获取面波相速度频散曲线的步骤包括：

3.根据权利要求1所述的基于面波频散反传与叠加的震源定位方法，其特征在于，所述获取面波相速度频散曲线的步骤包括：

4.根据权利要求1所述的基于面波频散反传与叠加的震源定位方法，其特征在于，所述基于所述面波相速度频散曲线，进行面波频散反传处理，提取出地震波形包络曲线的步骤包括：

5.根据权利要求4所述的基于面波频散反传与叠加的震源定位方法，其特征在于，所述基于所述面波相速度频散曲线，提取出地震波形包络曲线的步骤包括：

6.根据权利要求5所述的基于面波频散反传与叠加的震源定位方法，其特征在于，所述基于所述面波相速度频散曲线，进行面波频散反传处理，提取出地震波形包络曲线的步骤包括：

7.根据权利要求6所述的基于面波频散反传与叠加的震源定位方法，其特征在于，所述基于所述面波相速度频散曲线，进行面波频散反传处理，提取出地震波形包络曲线的步骤包括：

8.根据权利要求4所述的基于面波频散反传与叠加的震源定位方法，其特征在于，所述基于所述地震波形包络曲线，进行网格搜索和多道叠加处理，获得震源震中位置的步骤包括：

9.根据权利要求8所述的基于面波频散反传与叠加的震源定位方法，其特征在于，所述基于所述地震波形包络曲线，进行网格搜索和多道叠加处理，获得震源震中位置的步骤还包括：

10.一种应用所述权利要求1-9任一项所述方法的基于面波频散反传与叠加的震源定位系统，其特征在于，所述系统包括：

技术总结
本发明提出一种基于面波频散反传与叠加的震源定位方法及系统，通过获取面波相速度频散曲线；基于所述面波相速度频散曲线，进行面波频散反传处理，提取出地震波形包络曲线；基于所述地震波形包络曲线，进行网格搜索和多道叠加处理，获得震源震中位置。解决了现有技术中基于相对高频的体波信号的到时信息的处理方案无法应用到面波的震源定位中的难题，实现了利用相对低频且具有更高信噪比的面波信号进行震源震中定位，并且使得面波的频散反传与叠加的震源定位方法的准确性和稳定性得以保证。

技术研发人员：袁士川,孟浩然,古宁
受保护的技术使用者：南方科技大学
技术研发日：
技术公布日：2024/3/11