程 可，賈 軍

（黑龍江省地震局，黑龍江 哈爾濱 150090）

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利用相對(duì)定位法對(duì)爆破事件進(jìn)行精確定位

程 可，賈 軍

（黑龍江省地震局，黑龍江 哈爾濱 150090）

摘要：通過利用地震定位中的相對(duì)定位法對(duì)黑龍江省煤礦記錄到的幾個(gè)主要爆破事件進(jìn)行精確定位,文中以牡丹江地區(qū)發(fā)生的爆破為例,詳細(xì)介紹了定位的計(jì)算原理、計(jì)算方法和計(jì)算結(jié)果,并且與一般定位法相比較,使其在爆破事件的定位精度上得到提高.

關(guān)鍵詞：相對(duì)定位法;定位精度;走時(shí)模型

0　引言

地震定位[1]是地震學(xué)的一個(gè)基本問題,是指對(duì)震中位置、震源深度、發(fā)震時(shí)刻和震級(jí)等地震基本參數(shù)進(jìn)行測(cè)定。隨著社會(huì)快速發(fā)展，人們對(duì)地震安全的重視程度越來越高，而地震定位精度的提高對(duì)防震減災(zāi)至關(guān)重要，這對(duì)地震定位中的絕對(duì)定位法難度較大。黑龍江省煤礦比較多，黑龍江省地震局經(jīng)常記錄到ML>3.0級(jí)的爆破事件，一些事件進(jìn)行實(shí)地核實(shí)，并記錄下經(jīng)緯度等地震參數(shù)。如果利用這些煤礦的已知參數(shù)的爆破作為主事件，采用相對(duì)定位方法去定位從事件（從事件可以是主事件地點(diǎn)附近，并在主事件之后發(fā)生的煤礦中的礦震、瓦斯爆炸及其他非天然的達(dá)到一定量級(jí)的振動(dòng)），定位精度將提高，這將對(duì)煤礦事故的搶險(xiǎn)救災(zāi)提供依據(jù)并贏得時(shí)間。

2009年3月26日9時(shí)牡丹江地區(qū)發(fā)生爆破，經(jīng)黑龍江省地震局監(jiān)測(cè)中心實(shí)地考查,爆破地點(diǎn)為λ：44o41'44.1'',φ：129o41'39.4''。炸藥量為5.9噸。2009年10月12日7時(shí)牡丹江地區(qū)發(fā)生爆破,經(jīng)黑龍江省地震局監(jiān)測(cè)中心勘察,爆破地點(diǎn)為 λ：44o36'26'',φ：129o42'05''。炸藥量為0.96噸。

2009年10月12日9時(shí)牡丹江爆破的量級(jí)比較小,黑龍江省地震監(jiān)測(cè)中心利用臺(tái)網(wǎng)數(shù)據(jù)對(duì)其定位后，發(fā)現(xiàn)震中位置有一定偏差。故采用將2009年03月26日9時(shí)牡丹江爆破做為主震，采用相對(duì)定位法來定位2009年10月12 日9時(shí)爆破。從計(jì)算結(jié)果可以看出相對(duì)定位法的定位精度在一定程度有所提高。

1　相對(duì)定位法[2]簡介

地震定位誤差主要是由走時(shí)模型本身存在的誤差與通用計(jì)算機(jī)拾取或人為的觀測(cè)誤差造成的。相對(duì)定位法由JED（震源位置與臺(tái)站校正的聯(lián)合反演）發(fā)展而來的，也是一個(gè)經(jīng)典的，被廣泛采用的方法。Spencer 給出了該理論的詳細(xì)闡述。其基本原理是選定一震源位置較為精確的主事件，計(jì)算發(fā)生在其周圍一群事件相對(duì)于它的位置，進(jìn)而計(jì)算這群事件的震源位置。

設(shè)主事件為R，其震源參數(shù)r已知；與R相近很近的特定事件為θ。其震源參數(shù)為ω，由JED法列方程：

這里引入了到時(shí)差（ATD）:

相對(duì)定位法通過引入到時(shí)差，計(jì)算“相對(duì)位置”而消除了速度模型引起的誤差，有著獨(dú)特的優(yōu)點(diǎn)：由于θ與R相距很近，所以不需要迭代：對(duì)主事件、從事件不需要計(jì)算到時(shí)殘差；但絕對(duì)位置與絕對(duì)到時(shí)依賴于主事件。

周仕勇等對(duì)該方法作出較大改進(jìn)：定位中避開發(fā)震時(shí)刻的直接求解，在確定震源后，根據(jù)地震波的傳播速度和距離計(jì)算t0,并且采用首波到時(shí)資料專門確定深度[3]。

2　2009年10月12日牡丹江爆破黑龍江省地震監(jiān)測(cè)臺(tái)網(wǎng)定位情況

圖1為黑龍江地震局監(jiān)測(cè)中心部分臺(tái)站（■）與2009年10月12日（從地震）、2009年3月26日（主地震）爆破位置(★)示意圖。

黑龍江省地震監(jiān)測(cè)中心采用MSDP 軟件的五種定位方法對(duì)2009年10月12日從事件進(jìn)行定位，定位結(jié)果見表1。

3　相對(duì)定位法采用資料

主事件資料選?。耗档そ?009年3月 26日ML3.5級(jí)爆破共有19個(gè)臺(tái)清晰記錄。選取Pg震相與Sg震相清楚的4個(gè)臺(tái)的臺(tái)站資料見表2。爆破時(shí)刻選取toR：2009-03-26 09：38：11；爆破地點(diǎn)為λ：北緯44o41'44.1'',φ：東經(jīng)129o41'39.4''。

表1　黑龍江地震局監(jiān)測(cè)中心五種絕對(duì)定位方法對(duì)2009年10月12日牡丹江爆破的定位結(jié)果

表2　主事件選取震相

從事件資料選?。汉邶埥〉卣鸨O(jiān)測(cè)中心共有35個(gè)子臺(tái)，牡丹江市2009年10月12 日ML2.7級(jí)爆破共有13個(gè)臺(tái)清晰記錄。選取Pg與Sg震相清晰的與主事件相同的4個(gè)臺(tái)站的臺(tái)站資料見表3。

表3　主事件選取震相

由于主事件與從事件距離很小，故假定地殼模型為各向同性均勻，主事件與從事件到相同臺(tái)站速度相同，速度一樣，但主事件與從事件到不同臺(tái)站速度不相同，速度一樣。由于爆破位置距地表比較近，故不考慮深度影響。

已知2009-3-26 爆破位置精確的經(jīng)緯度及各臺(tái)站位置精確經(jīng)緯度，由下列式子可以求出各個(gè)臺(tái)站的（表4）。

表4　各個(gè)臺(tái)站的到主事件（主爆破）P與S速度

4　計(jì)算過程

采用周仕勇的主地震定位方法，具體計(jì)算方法詳見周仕勇的《主地震定位法分析以及1997年新疆伽師強(qiáng)震群高精度定位》[3]的文章，本文只給出引用上述資料后算得的中間過程及最后結(jié)果。

主地震與 i臺(tái)之間的震中距：（表5）

表5　主地震與i臺(tái)之間的震中距

臺(tái)站相對(duì)于主地震的方向系數(shù)：（表6）

表6　臺(tái)站相對(duì)于主地震的方向系數(shù)

求解所有的系統(tǒng)矩陣A：

代入數(shù)值，求得：

矩陣B：

代入數(shù)值求得：

求解AX=B；x= -2.1231，y= -10.9758

5　重新定位后的結(jié)果

用相對(duì)定位法測(cè)定2009-10-12牡丹江爆破位置與絕對(duì)定位方法比較為：（見表7）

6　小結(jié)與問題

小結(jié)：相對(duì)定位法通過引入到時(shí)差，計(jì)算“相對(duì)位置”而消除了速度模型引起的誤差，定位的精度相對(duì)較高。但同時(shí)也存在一些問題：

（1）相對(duì)定位的定位精度依賴于主事件的定位精度，如依賴于主事件的發(fā)震時(shí)刻及與發(fā)震時(shí)刻有關(guān)各臺(tái)Pg波速、Sg波速?？疾楸频臉颖咎伲河捎谝话惚撇贿M(jìn)行實(shí)際考查，故僅對(duì)兩次爆破進(jìn)行考查后，算出的結(jié)果，實(shí)用性不高。建議建立大的爆破事件考查結(jié)果數(shù)據(jù)庫。

（2）相對(duì)定位法也依賴于主地震事件與從地震事件Pg及Sg震相讀取的精度。

表7　相對(duì)定位法與絕對(duì)定位法對(duì)測(cè)震2009-10-12牡丹江爆破位置的比較

參考文獻(xiàn)：

[1]黃媛，楊建思，用于地震預(yù)警系統(tǒng)中的快速地震定位方法綜述[J].國際地震動(dòng)態(tài)，2006（12）：1-5.

[2]胡新亮，馬勝利，高景春，等相對(duì)定位方法在非完整巖體聲發(fā)射定位中的應(yīng)用[J].巖石力學(xué)與工程學(xué)報(bào)2004，23（2）:277-283.

[3]周仕勇．主地震定位法分析以及1997年新疆伽師強(qiáng)震群高精度定位[J]．地震學(xué)報(bào)，1999，5.

PRECISE POSITIONING OF BLASTING EVENTS BY RELATIVE POSITIONING METHOD

CHENG Ke,JIA Jun
（Earthquake Administration of Heilongjiang Province,Heilongjiang Harbin 150090，China）

Abstract:This paper uses the relative positioning method in Heilongjiang province to carry out accurate positioning of several major blasting events,and the paper takes the case of Mudanjiang area,and introduces the calculation principle,calculation method,calculation results,and compares with the general positioning method,which can improve the positioning accuracy of the blasting event.

Key words:relative positioning method;positioning accuracy;travel time model

作者簡介：程可（1972-），男，黑龍江省哈爾濱市人，本科，工程師，現(xiàn)主要從事地震監(jiān)測(cè)工作。E-mail: chengke2009@126.com

收稿日期：2015-10-20

修訂日期：2015-10-27

中圖分類號(hào)：P315.6

文獻(xiàn)標(biāo)志碼：A

DOI:10.13693/j.cnki.cn21-1573.2016.01.013

文章編號(hào)：1674-8565（2016）01-0075-04