利用相对定位法对爆破事件进行精确定位

程 可，贾 军

（黑龙江省地震局，黑龙江 哈尔滨 150090）



利用相对定位法对爆破事件进行精确定位

程 可，贾 军

（黑龙江省地震局，黑龙江 哈尔滨 150090）

摘要：通过利用地震定位中的相对定位法对黑龙江省煤矿记录到的几个主要爆破事件进行精确定位,文中以牡丹江地区发生的爆破为例,详细介绍了定位的计算原理、计算方法和计算结果,并且与一般定位法相比较,使其在爆破事件的定位精度上得到提高.

关键词：相对定位法;定位精度;走时模型

0　引言

地震定位[1]是地震学的一个基本问题,是指对震中位置、震源深度、发震时刻和震级等地震基本参数进行测定。随着社会快速发展，人们对地震安全的重视程度越来越高，而地震定位精度的提高对防震减灾至关重要，这对地震定位中的绝对定位法难度较大。黑龙江省煤矿比较多，黑龙江省地震局经常记录到ML>3.0级的爆破事件，一些事件进行实地核实，并记录下经纬度等地震参数。如果利用这些煤矿的已知参数的爆破作为主事件，采用相对定位方法去定位从事件（从事件可以是主事件地点附近，并在主事件之后发生的煤矿中的矿震、瓦斯爆炸及其他非天然的达到一定量级的振动），定位精度将提高，这将对煤矿事故的抢险救灾提供依据并赢得时间。

2009年3月26日9时牡丹江地区发生爆破，经黑龙江省地震局监测中心实地考查,爆破地点为λ：44o41'44.1'',φ：129o41'39.4''。炸药量为5.9吨。2009年10月12日7时牡丹江地区发生爆破,经黑龙江省地震局监测中心勘察,爆破地点为 λ：44o36'26'',φ：129o42'05''。炸药量为0.96吨。

2009年10月12日9时牡丹江爆破的量级比较小,黑龙江省地震监测中心利用台网数据对其定位后，发现震中位置有一定偏差。故采用将2009年03月26日9时牡丹江爆破做为主震，采用相对定位法来定位2009年10月12 日9时爆破。从计算结果可以看出相对定位法的定位精度在一定程度有所提高。

1　相对定位法[2]简介

地震定位误差主要是由走时模型本身存在的误差与通用计算机拾取或人为的观测误差造成的。相对定位法由JED（震源位置与台站校正的联合反演）发展而来的，也是一个经典的，被广泛采用的方法。Spencer 给出了该理论的详细阐述。其基本原理是选定一震源位置较为精确的主事件，计算发生在其周围一群事件相对于它的位置，进而计算这群事件的震源位置。

设主事件为R，其震源参数r已知；与R相近很近的特定事件为θ。其震源参数为ω，由JED法列方程：

这里引入了到时差（ATD）:

相对定位法通过引入到时差，计算“相对位置”而消除了速度模型引起的误差，有着独特的优点：由于θ与R相距很近，所以不需要迭代：对主事件、从事件不需要计算到时残差；但绝对位置与绝对到时依赖于主事件。

周仕勇等对该方法作出较大改进：定位中避开发震时刻的直接求解，在确定震源后，根据地震波的传播速度和距离计算t0,并且采用首波到时资料专门确定深度[3]。

2　2009年10月12日牡丹江爆破黑龙江省地震监测台网定位情况

图1为黑龙江地震局监测中心部分台站（■）与2009年10月12日（从地震）、2009年3月26日（主地震）爆破位置(★)示意图。

黑龙江省地震监测中心采用MSDP 软件的五种定位方法对2009年10月12日从事件进行定位，定位结果见表1。

3　相对定位法采用资料

主事件资料选取：牡丹江市2009年3月 26日ML3.5级爆破共有19个台清晰记录。选取Pg震相与Sg震相清楚的4个台的台站资料见表2。爆破时刻选取toR：2009-03-26 09：38：11；爆破地点为λ：北纬44o41'44.1'',φ：东经129o41'39.4''。

表1　黑龙江地震局监测中心五种绝对定位方法对2009年10月12日牡丹江爆破的定位结果

表2　主事件选取震相

从事件资料选取：黑龙江省地震监测中心共有35个子台，牡丹江市2009年10月12 日ML2.7级爆破共有13个台清晰记录。选取Pg与Sg震相清晰的与主事件相同的4个台站的台站资料见表3。

表3　主事件选取震相

由于主事件与从事件距离很小，故假定地壳模型为各向同性均匀，主事件与从事件到相同台站速度相同，速度一样，但主事件与从事件到不同台站速度不相同，速度一样。由于爆破位置距地表比较近，故不考虑深度影响。

已知2009-3-26 爆破位置精确的经纬度及各台站位置精确经纬度，由下列式子可以求出各个台站的（表4）。

表4　各个台站的到主事件（主爆破）P与S速度

4　计算过程

采用周仕勇的主地震定位方法，具体计算方法详见周仕勇的《主地震定位法分析以及1997年新疆伽师强震群高精度定位》[3]的文章，本文只给出引用上述资料后算得的中间过程及最后结果。

主地震与 i台之间的震中距：（表5）

表5　主地震与i台之间的震中距

台站相对于主地震的方向系数：（表6）

表6　台站相对于主地震的方向系数

求解所有的系统矩阵A：

代入数值，求得：

矩阵B：

代入数值求得：

求解AX=B；x= -2.1231，y= -10.9758

5　重新定位后的结果

用相对定位法测定2009-10-12牡丹江爆破位置与绝对定位方法比较为：（见表7）

6　小结与问题

小结：相对定位法通过引入到时差，计算“相对位置”而消除了速度模型引起的误差，定位的精度相对较高。但同时也存在一些问题：

（1）相对定位的定位精度依赖于主事件的定位精度，如依赖于主事件的发震时刻及与发震时刻有关各台Pg波速、Sg波速。考查爆破的样本太少：由于一般爆破不进行实际考查，故仅对两次爆破进行考查后，算出的结果，实用性不高。建议建立大的爆破事件考查结果数据库。

（2）相对定位法也依赖于主地震事件与从地震事件Pg及Sg震相读取的精度。

表7　相对定位法与绝对定位法对测震2009-10-12牡丹江爆破位置的比较

参考文献：

[1]黄媛，杨建思，用于地震预警系统中的快速地震定位方法综述[J].国际地震动态，2006（12）：1-5.

[2]胡新亮，马胜利，高景春，等相对定位方法在非完整岩体声发射定位中的应用[J].岩石力学与工程学报2004，23（2）:277-283.

[3]周仕勇．主地震定位法分析以及1997年新疆伽师强震群高精度定位[J]．地震学报，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

作者简介：程可（1972-），男，黑龙江省哈尔滨市人，本科，工程师，现主要从事地震监测工作。E-mail: chengke2009@126.com

收稿日期：2015-10-20

修订日期：2015-10-27

中图分类号：P315.6

文献标志码：A

DOI:10.13693/j.cnki.cn21-1573.2016.01.013

文章编号：1674-8565（2016）01-0075-04