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基于格拉姆角场和多尺度残差神经网络的地震事件分类方法

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地震学报 2024年第1期46卷 69-80页

作者：刘蔚黄永明卢永刘高川章国宝东南大学自动化学院南京210096 江苏省地震局南京210014 中国地震台网中心北京100045

以江苏地震台网中心搜集并标注的天然地震、人工爆破和塌陷事件为试验数据样本,提出了一种基于格拉姆角场和多尺度残差神经网络的新的地震事件分类方法。首先对波形数据进行滤波、归一化等预处理,然后应用格拉姆角场对地震波形数据进行... 详细信息

以江苏地震台网中心搜集并标注的天然地震、人工爆破和塌陷事件为试验数据样本,提出了一种基于格拉姆角场和多尺度残差神经网络的新的地震事件分类方法。首先对波形数据进行滤波、归一化等预处理,然后应用格拉姆角场对地震波形数据进行二维编码得到二维图像,再将此经过编码后的图像作为多尺度残差神经网络的输入进行分类模型的训练和测试,从而得出分类结果。采用上述方法对1078个天然地震台站记录、981个爆破台站记录和830个塌陷台站记录进行试验,结果显示:最终以单条波形为单位的地震事件分类准确率为92.55%,以单个台站为单位的分类准确率为96.36%,这表明基于格拉姆角场和多尺度残差神经网络的地震分类方法具有良好的效果。

关键词：地震分类格拉姆角场(GAF) 深度学习多尺度残差网络

2024年1月23日新疆乌什M7.1地震前电磁多参量异常

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地震 2024年

作者：艾萨·伊斯马伊力张桉赫宋春燕刘海洋翟世龙冯丽丽牛中华熊攀焦立果贺曼秋新疆维吾尔自治区地震局青海省地震局中国地震局地震预测研究所中国地震局地球物理研究所重庆市地震局

2024年1月23日新疆乌什县（78.63°E、41.26°N）发生了MS7.1地震,震源深度为20 km。本文使用形态分析法、优势方位角、归一化变化速率方法,以及地磁逐日比和地磁垂直强度极化法,处理和分析了2024年1月23日新疆乌什MS7.1地震震中距500 k... 详细信息

2024年1月23日新疆乌什县（78.63°E、41.26°N）发生了MS7.1地震,震源深度为20 km。本文使用形态分析法、优势方位角、归一化变化速率方法,以及地磁逐日比和地磁垂直强度极化法,处理和分析了2024年1月23日新疆乌什MS7.1地震震中距500 km范围内的地电阻率、地电场、地磁场等电磁多参量的异常。在排除各台站仪器运行、台站观测环境、空间电磁活动等影响因素后,认为距震中约70 km范围内的柯坪地电阻率台在震前出现了年变畸变的变化过程。柯坪地电阻率台2023年EW向年变幅明显低于背景值,且是自2014年观测以来最突出的变化。温泉地电场长极距EW/NW测道和短极距EW/NW测道在震前8个月出现岩石裂隙优势方位角先下降后回升的变化,且矢量方位角在震前向乌什地震方向偏移;地磁场在震前10个月、57 d、35 d、7 d分别在地磁垂直强度极化法、地磁垂直分量逐日比和地磁低点位移上显示异常变化,以区域短期（临震）异常为主。此外,2022 2023年度南天山流动地磁结果也显示柯坪至阿合奇区域显示异常变化。最后,通过对2024年1月23日新疆乌什MS7.1地震孕震过程中电磁多参量前兆异常的时空演化特征进行综合分析和相互印证,判断区域应力状态的变化。本文涉及的电磁学科预报方法清单的建设及其作用,可以为后续分析做铺垫。

关键词： 2024年新疆乌什M 7.1地震电磁异常地电阻率地电场地磁场

基于短周期密集台阵的广州—佛山地区地壳浅部三维S波速度结构研究

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地球物理学报 2024年第4期67卷 1454-1470页

作者：高占永叶秀薇林吉焱段永红王力伟周铭刘巧霞广东省地震局中国地震局地震监测与减灾技术重点实验室广州510070 广东省地震局广东省防震减灾科技协同创新中心广州510070 重大工程灾害与控制教育部重点实验室城市地震安全实验室广州510070 中国地震局地球物理勘探中心郑州450002

广州—佛山地区位于珠三角经济区的核心地带,三条区域性断裂从中交错穿过.广州—佛山地区精细的地壳浅部三维S波速度结构,对于研究区内的城市规划建设、地震灾害评估、强地面运动模拟等具有重要意义.本文利用布设于广州—佛山地区短周... 详细信息

广州—佛山地区位于珠三角经济区的核心地带,三条区域性断裂从中交错穿过.广州—佛山地区精细的地壳浅部三维S波速度结构,对于研究区内的城市规划建设、地震灾害评估、强地面运动模拟等具有重要意义.本文利用布设于广州—佛山地区短周期密集地震台阵中的1104个台站记录到的连续波形数据,采用背景噪声互相关方法计算了台站对间的互相关函数并进一步提取到周期范围在0.1~5 s内的39488条高质量面波群速度频散曲线,然后通过基于射线追踪的面波直接反演方法计算得到了研究区内0.3~3 km深度的高分辨率三维S波速度结构.结果显示:研究区内地壳浅部S波速度横向差异显著,其中南部的珠江三角洲断陷盆地S波速度结构相对较为复杂,而北部的广花盆地内部S波速度结构则表现相对简单.研究区内的低速异常主要位于断裂附近,且大都位于断裂的下降盘.珠江三角洲内三水盆地东缘表现为马鞍状低速异常,向下最大延伸至2 km,低速体南北两侧边界与控盆断裂位置基本一致.广花盆地内部存在两个平行排列的高速异常,中间夹持一平行构造走向的低速异常,总体速度结构特征符合广花盆地为一复式向斜的地质构造背景.低速异常向下延伸至1.4 km深度处,可能指示了卷入向斜地层的最大埋深.沿广州—从化断裂发育条带状低速异常,与沿断裂形成的沉积地层有关.条带状异常在浅部分为两段,表明广州—从化断裂在历史上可能具有分段活动性.玉带公园周围被高速异常环绕,异常向上延伸至距地表约1.3 km处,结合研究区已有资料推测该高速异常可能为早期岩浆侵入在地壳浅部的反映.

关键词：密集台阵背景噪声成像地壳浅部 S波速度结构广州—佛山

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2022年6月10日四川马尔康M6.0震群序列时空演化特征

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地震学报 2024年 173-191页

作者：宫悦龙锋赵敏杨鹏王宇玺梁明剑乔慧珍王宇航四川省地震局

2022年6月10日马尔康MS6.0震群序列发生在松岗断裂与龙日坝断裂交会处,呈震群型活动特征.本文以四川地震台网目录为基础,对马尔康地震序列的参数特征开展研究,取该序列三次MS5.0地震之后各一个小时,作为Ⅰ,Ⅱ,Ⅲ共计三个阶段,进行对比分... 详细信息

2022年6月10日马尔康MS6.0震群序列发生在松岗断裂与龙日坝断裂交会处,呈震群型活动特征.本文以四川地震台网目录为基础,对马尔康地震序列的参数特征开展研究,取该序列三次MS5.0地震之后各一个小时,作为Ⅰ,Ⅱ,Ⅲ共计三个阶段,进行对比分析.由于较大地震后短时间内目录遗漏的余震较多,为增大研究所需的地震样本量,首先采用模板匹配法进行微小地震识别,以补充完备目录,并利用识别的地震目录及台网目录分别计算马尔康MS6.0地震序列的b值、p值等参数.计算结果显示,相比于第Ⅱ和Ⅲ阶段,第Ⅰ阶段具有显著的低b值（0.59）,随着时间的推移,序列b值逐渐上升,后两个阶段分别为0.84和0.86.第Ⅰ阶段低b值的结果反映了此阶段孕震区应力水平较高.另外,第Ⅰ阶段序列的p值为0.76,明显低于后两个阶段的1.81和1.64,反映出第Ⅰ阶段序列频次衰减速度较慢,应力释放不充分,而后两个阶段刚好相反,表明不同阶段序列的时间演化特征存在差异.综合分析认为,MS5.8地震是MS6.0地震的前震.序列西支与东支的参数计算结果呈现不一样的特征,可能与MS5.8前震序列发生在西支有关.

关键词：马尔康M 6.0震群松岗断裂序列参数前震

四川省v数据构建及其应用——以四川汶川8.0级地震为例

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地震工程学报 2024年

作者：张灿郭红梅赵真鲁长江张莹何宗杭四川省地震局

地下30 m平均剪切波速(vS30)作为场地划分的一项重要参数,在国内外建筑和构筑物的抗震设计规范及局部场地影响的校正中得到广泛应用。然而,目前在中国地区广泛使用的美国地质勘探局（USGS）提供的vS30数据适用性仍需进一步考证。文章通... 详细信息

地下30 m平均剪切波速(vS30)作为场地划分的一项重要参数,在国内外建筑和构筑物的抗震设计规范及局部场地影响的校正中得到广泛应用。然而,目前在中国地区广泛使用的美国地质勘探局（USGS）提供的vS30数据适用性仍需进一步考证。文章通过四川省地形坡度与浅层平均波速之间的关系以及vS30与浅层平均剪切波速之间的关系,制作四川省vS30数据,并将其应用于汶川8.0级地震的地震烈度评估中。结果显示:相较于广泛使用的USGS的vS30数据,本研究得到的四川省vS30数据与实际情况更为接近,使用该数据进行场地校正过的汶川8.0级地震烈度快速评估结果在重灾区和极重灾区区县的判定上更为准确。研究结果可以提高日后四川省地震应急产出的准确性,为震后应急指挥决策、应急救援工作提供第一手参考资料。

关键词：地下剪切波速地震动参数地震烈度场地校正

基于决策树的川滇地区地震序列类型判定特征重要性研究

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地震研究 2024年第3期47卷 321-335页

作者：赵小艳蒋海昆孟令媛苏有锦贺素歌云南省地震局云南昆明650224 中国地震台网中心北京100045

基于1966—2021年川滇地区225次5级以上地震目录、地震序列目录和历史地震震源机制资料,参考以往研究和震后趋势预测实践经验,构建了10个基于地震观测数据的机器学习序列类型判定特征样本数据集。基于地震序列分类定义,设置多震型、主... 详细信息

基于1966—2021年川滇地区225次5级以上地震目录、地震序列目录和历史地震震源机制资料,参考以往研究和震后趋势预测实践经验,构建了10个基于地震观测数据的机器学习序列类型判定特征样本数据集。基于地震序列分类定义,设置多震型、主余型、孤立型三类样本“标签”。对样本进行不均衡处理、对特征参数进行缺失处理后,采用决策树模型对特征参数的重要性进行研究。结果显示:不同时间段特征参数重要性类别有一定差异,随着序列数据资料的增加,序列类型判断更倚重动态的序列数据资料;主震震源机制相关参数和主震参数对序列分类有较高的贡献率,序列参数对序列分类贡献率不高。整体而言,模型给出的结果与实际经验性预报方法较为一致。

关键词：地震序列类型机器学习特征参数决策树

利用Prophet模型进行地下水位异常识别初探

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大地测量与地球动力学 2024年

作者：李永生周晨张思萌石伟年华黑龙江省地震局

针对地下水位数据的复杂特性（包括非线性趋势、季节性波动和随机扰动），引入Facebook开发的Prophet时间序列预测模型，旨在利用其非线性趋势捕捉、季节性波动解析及对异常值和数据缺失的灵活应对能力，显著提升地下水位异常识别的准... 详细信息

针对地下水位数据的复杂特性（包括非线性趋势、季节性波动和随机扰动），引入Facebook开发的Prophet时间序列预测模型，旨在利用其非线性趋势捕捉、季节性波动解析及对异常值和数据缺失的灵活应对能力，显著提升地下水位异常识别的准确性。通过黑龙江省绥化市北林区地震台的观测数据，验证了Prophet模型在捕捉时间序列动态特征上表现优越，能有效识别异常。模型调整后的高拟合精度和预测能力得到证实，其预测误差低，决定系数高。此外，模型在地震预测中识别出与地震相关的水位异常，为地震前兆研究提供了新视角。本文结果证明Prophet模型在处理复杂时间序列数据具有效性，为地震预测提供了新工具，未来可进一步探索模型优化、跨领域应用及多源数据融合等。

关键词：地下水位异常识别时间序列预测 Prophet模型地震预测

2009年以来黑龙江省及邻区中等地震前地震矩加速释放特征

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大地测量与地球动力学 2024年

作者：周晨李永生李俊秋张思萌石伟刘长生黑龙江省地震局

通过选择适合区域特点的时间和空间尺度，利用地震矩加速释放程度预测地震发生的地点，对2009年以来黑龙江省及邻区的8次MS4.0以上地震进行回溯性检验。结果表明，8次地震中有5次在地震前可观察到不同程度的地震矩加速释放现象，同时部... 详细信息

通过选择适合区域特点的时间和空间尺度，利用地震矩加速释放程度预测地震发生的地点，对2009年以来黑龙江省及邻区的8次MS4.0以上地震进行回溯性检验。结果表明，8次地震中有5次在地震前可观察到不同程度的地震矩加速释放现象，同时部分地震前能观察到加速区域有向震中迁移的现象；其他3次震前未能观察到明显的地震矩加速释放现象。说明利用地震矩加速释放现象对黑龙江省及邻区中等地震的发震地点预测有一定的指示意义。

关键词：地震矩加速释放 Benioff应变震例回溯发震地点预测

新疆乌什7.1级地震人口热力及其应急响应功能分析

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地震工程学报 2024年第4期46卷 992-1000页

作者：李环宇李东平尹晶飞李敏孙海青浙江省地震局浙江杭州310013

2024年1月23日2时9分,新疆阿克苏地区乌什县发生7.1级地震。为快速了解震区人口分布情况,判定此次地震极震区范围,分别采集震区内2时及2时30分手机位置数据。利用核密度空间评估方法得到震前及震后人口分布状态与变化情况,并对变化的原... 详细信息

2024年1月23日2时9分,新疆阿克苏地区乌什县发生7.1级地震。为快速了解震区人口分布情况,判定此次地震极震区范围,分别采集震区内2时及2时30分手机位置数据。利用核密度空间评估方法得到震前及震后人口分布状态与变化情况,并对变化的原因进行分析。研究表明:基于手机位置信息评估得到的震后人口热力数据在城市中心会出现与以往震例不同的“反常”升高现象;人口热力数据对地震诱发的公路边坡地质灾害有很好的响应;部分通信基站退服导致个别村庄人口热力“斑点式”减少,该现象有助于判别基站退服点的地震破坏程度。由于样本数据分布不均且地震发生在凌晨2时9分,人口变化率在刻画地震影响场的能力方面稍显不足。人口热力数据可以在震后应急响应阶段快速获取灾区人口分布与动态变化情况,为灾情信息的获取及地震初期救援力量的科学分配提供有效的数据支持。

关键词：乌什县7.1级地震人口热力 “反常”升高应急响应阶段

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