简述地震预测模型

张翔 李哲

(辽宁省抚顺地震台,辽宁抚顺 113006)

简述地震预测模型

张翔 李哲

(辽宁省抚顺地震台,辽宁抚顺 113006)

我国是一个地震多发的国家,地震给人们生命财产带来的伤害是无法估量的。尽管地震什么时候发生,强度多大等至今还无法精确的预测出来。但是通过建立有效的地震预测仪,可以在一定程度上估测某个地方是否会发生地震,从而在一定程度上可以减少突发地震对人们带来的伤害。本文将简述地震预测模型建立的过程,希望通过该模型的建立,可以让人们更多的了解地震相关的知识,同时也给研究和设计地震预测仪的专家等带来启发性的帮助。

地震 预测 模型 算法

1 预测对象的建立

作为自然灾害之首，地震是一种破坏性相当强的灾害，其主要是由于应力作用的影响下，地下岩层运动形成破裂等造成了地面的剧烈震动。由于地震的破坏性极强，其可以在短时间内将一座完好的城市弄到的支离破碎，是无数人骤然间失去鲜活的生命。因此，地震的预测对减少地震引起的巨大损失和伤害是非常重要的。要研究地震的发生规律，需要从曾经发生的过的地震的相关数据中总结其中的规律，特别是发生时间上的规律，这对于有效的地震预测十分重要。本文主要采取我国16个地震活动较强的区域和其前后两年内地震发生次数的关系，来具体介绍地震预测模型的建立。根据在2007年至2009年内，这16个强地震活动区采集到的12对个相关数据指标，以及这些区域的地震震源深度，震级，经纬度和时刻等的数据，进行科学的截取和预处理，为下一步数据模型的建立做准备。

2 模型的建设和符号说明

在地震预测模型中，一般进行如下假设：(1)收集整理的数据都很准确，没有错误；(2)在收集整理的12个数据指标中，没有记录的到指标都为0；(3)除了这整理到的12个数据指标，其他数据指标都模型的建立都没有影响，无需考虑。

在地震预测模型中，其各符合的具体含义一般如下：(1)Xi为整理得到的12个数据指标，其中i=1，2，3……12；(2)Y表示地震是否发生，0为不发生，而1为发生。(3)Mi为预测数据模型中矩阵B中每行元素的乘积；(4)Wi为数据模型中评价指标的权重。

3 数据模型的建立

3.1 建立地震预测数据模型

在地震预测模型中，其数据指标一般需要包括如下的电压，地温，水位，气压等。具体收集整理得到的12个数据指标如下：(表1)

在进行数据处理的过程中，一般采用回归模型进行数据分析。一般假设地震发生的变量y由布尔值来表示，其中0表示没有发生，而1表示发生。那么得到的线性回归模型如下：

因为Y只能取0或1，而E(Y)的取值是连续的，又E(Y)=P(Y=1)=p，所以可以利用E(Y)来预测Y=1的概率，即：

图1

这是P的概率就是可以预测到的地震发送的概率了，一般当得到P值大于0.4时，就需要对地震进行重点防范了，如果P值大于0.6，则很有可能会发生地震，需要对该预测地区加强地震预防措施了。

然后通过对这12个数据指标进行相关性分析，其结果如下：(表2)

从上面的相关分析可以看出，各指标对地震的敏感程度的顺序如下：电压＞水温＞电磁波辐射EW＞倾斜仪EW＞水位＞地温＞电磁波辐射NS ＞雨量气氡＞气温＞倾斜仪NS＞气压。因此，可以看出，电压的值对地震是否发生的敏感度最强，当某地区电压值出现异常情况时，可以考虑是否是有地震发生。

表1

3.2 地震预测数据指标评估

通过上述方法建立了相关的数据预测模型后，还要对这些数据的可信度等进行评估。根据数学方法中权重对数据统计分析有着重要的加权评估能力，因此在地震预测数据指标的评估时，一般采取APH权重法来进行评估。

(1)建立层次结构。根据上述得到的数据指标对地震敏感度到的顺序，将每个指标因素根据根据预测最终目标、措施层和准则层和措施层这三层进行分组。而每一组数据又作为一个层次，各层次之间的指标因素用直线进行连接，从而构成了一个至上而下的递阶关系的层次结构，其包括预测最终目标层(A层)，措施层(B层)和准则层

(C层)这三层。

(2)建立判断矩阵。由得到的层次结构，可以对各指标因素进行两两比较判断各个层次中其相关指标的重要程度，构建相应的判断矩阵，判断该数据是否准确。例如，建设气压值对地震预测的影响最小，其通过预测模型得到的数据为0.6，属于一个比较高的值，这是就可以通过判断矩阵进一步判断该值的大小是否可以准确，即是否对地震预测有所贡献。在构造矩阵时，一般利用已经得到的相关地震数据方面的资料，自己对地震知识的认识程度以及专家的意见等，进行判断矩阵的构建。

4 地震预测模型的评价

由上述方法分析建立的地震模型，其优点主要有：可以判别指标是否会影响地震，可以处理大量的数据，只要给出具体的数据就可以很精确的求出各指标的敏感系数，该模型还建立了较完善的地震数据分析平台，应用范围比较广，可以供地震局参考使用。而且相应的缺点主要是：因为该模型需要处理大量收集的数据，所以输入数据是一个非常耗时的过程，该模型对一个指标进行评定是在假设其他指标对该指标没有影响的前提下进行的，如果其它指标对该指标有很大影响的情况下，该模型可能会出现一定的误差。

5 结语

上述从地震预测对象的建立，预测模型中的符号表示，建立数据模型等，简单介绍了地震预测模型建立的过程，希望通过该模型的建立可以给研究和设计地震预测仪的专家等带来一定的帮助。

[1]姜启源.《地震预测模型》.北京：清华大学出版社,2005.

[2]李金星,谢毅.《优化建模与LINDO/LI NGO软件》.北京：北京高等教育出版社,2008.