非天然地震特征及基于AI技术的实时自动识别方法

2018年《地震学原理与应用》课程交流汇报
非天然地震特征及
基于AI 技术的实时自动识别方法 汇报人：李正楷 时间：2018年1月25日
LOGO 目录CONTENTS
目录CONTENTS 1 非天然地震震源机制简述
2 非天然地震波形特征
3 可用于计算机识别的地震类型特征值
4 基于A I的非天然地震自动识别程序设计
年度工作概述 此处添加详细文本描述，建议与标题相关并符合整体语言风格，语言描述尽量简洁生动。

尽量将每页幻灯片的字数控制在200字以内，据统计每页幻灯片的最好控制在5分钟之内。

此处添加详细文本描述，建议与标题相关并符合整体语言风格
一非天然地震震源机制简述
1、爆炸应力波形成过程
爆破地震波具即有明显的脉冲特征，又有弹性
波的特征。

在不同震中距，记录的爆破地震波是不同的，
在爆破在爆破中心区，
只能记录到脉冲P波。

2、球对称爆炸点源
产生辅助二次源。

在垂直方向，爆炸产生的冲击波从爆心出发向地表传播，经自由表面反射后由压缩波转变成拉伸波，并和继续向上传播的压缩波叠加，形成拉伸力。

当拉伸力超过岩层的上覆压力与介质抗拉强度之和时，产生破坏。

该震源机制产生的P波在时间上稍微滞后于爆炸本身产生的直达P波，极性为正。

二次源P波振幅大于初动振幅。

天津爆炸过程时间函数
3、其他
比如气爆、化爆地震：
有时是先发生小的泄漏，
而后发生大的爆炸所以他
的初动不一定是大脉冲。

广西平果县气爆时间函数
滑坡孕育和滑移初始的地
震波机制主要表现为：
集中震源特征
即当发生断层错动时只有
一翼运动的点源模型
山体滑坡受力分析
山体滑坡示意图
塌陷主要是单一重力源（如矿塌）和“走滑”震源（如岩溶塌陷）。

年度工作概述 此处添加详细文本描述，建议与标题相关并符合整体语言风格，语言描述尽量简洁生动。

尽量将每页幻灯片的字数控制在200
字以内，据统计每页幻灯片的最好控制在5分钟之内。

此处添加详细文本描述，建议与标题相关并符合整体语言风格 二非天然地震波形特征
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(一) 天然地震与非天然地震波形特征对比
1.P波初动方向
2.面波发育情况
3.P波S波的振幅比
4.频谱
5.持续时间
6.震级大小
7.发震时刻
8.……山东枣庄市山亭区ML1.0级地震（上）与爆破（下）波形特征对比图
1、小当量爆破
P：完整的Pg
S：不完整的Sg L：不发育、不规则椭圆偏振的Rg，
几乎没有Lg。

2、较大当量爆破
P：完整的Pg；
S：不完整的Sg波裂，高频S和低频S；
L：较发育、不规则椭圆偏振的Rg和Lg（震中距大于5km的地震绝不会出现Rg与Lg共生现
象），有时有声波。

1.明显的P；
2.正（垂直）塌陷S极不发育；
3.滑移塌陷有明显S，且P±四象限明显；
4.有Rg没有Lg；
5.波裂持续时间短，垂直分向极其发育。

1、单一垂直塌陷（正塌陷）
由于主要作用力是
重力，近乎垂直砸向地
面，所以垂直分向振幅
突出且初动向下，地震
波以低频为主，由于陷
落体直接触及地面，所
以面波很突出，但是持
续时间很短。

2、构造滑移塌陷
倾斜-滑移-塌陷生成构造滑移塌陷的地震波记录
1.P、S都不发育，P、S高
度耦合甚至与面波耦合；
2.没有明确的初动，有多
个P和多个S;
3.很长的波裂，没有突出
的震相；
4.不同机制的滑坡，地震
波力学特征差异非常大。

年度工作概述
此处添加详细文本描述，建议与标题相关并符合整体语言风格，语言描述尽量简洁生动。

尽量将每页幻灯片的字数控制在200
字以内，据统计每页幻灯片的最好控制在5分钟之内。

此处添加详细文本描述，建议与标题相关并符合整体语言风格
三 可用于计算机识别的地震类型特征值
指标F1：P/S波数比
指标F2：S震相自动识别可信度（1）地震：S波数＞P波数
（2）爆炸:
近场：S波数≤ P波数
中场： S波数≈ P波数
远场： S波数≥ P波数
（3）滑坡：P、S都没有确定波数
（4）塌陷：
正塌陷： S波数≤ P波数
滑移塌陷： S波数≥ P波数
指标F4：
用P波数据计算频谱包络线S_i (f)，判断包络线
的起伏程度RL，作为指标F4。

指标F5:
用P波数据的前一半数据和后一半数据分别计算其频谱并
读取其相应的优势频率，比较二者的优势频率大小。

指标F6:
用震中距小于1.8°的台站记录，计算各台站S震相之后的
振动轨迹，判断是否是椭圆，得到指标F6。

年度工作概述 此处添加详细文本描述，建议与标题相关并符合整体语言风格，语言描述尽量简洁生动。

尽量将每页幻灯片的字数控制在200
字以内，据统计每页幻灯片的最好控制在5分钟之内。

此处添加详细文本描述，建议与标题相关并符合整体语言风格
四 基于AI 的非天然地震类型自动识别程序设计思路
(一)
程序处理流程
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地震事件检测客户端模块的主要功能是实时监视波形数据，自动检测地震信号、识别震相到时并测定地震参数。

在得到地震基本参数后，通过API接口调用，将其发送给事件类型识别服务模块，计算波形特征值F1-F6，通过AI模块快速获得事件类型辨别结果。

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(二) 数据库建立
特征指标库设计思路
事件id台网代码台站代码通道代码特征值事件类型Evtid Net_code Sta_code Cha_code F1F2F3F4F5F6…Label
YYYYMMDD
HHMMSS001JS NJ BHZ BHE BHN
………………………………
1、有监督的学习
2、无监督的学习
THANKS
2018年《地震学原理与应用》课程交流汇报。