一种利用相似地震预测地震台站异常数据的方法及系统技术方案

本发明专利技术提供的利用相似地震预测地震台站异常数据的方法及系统，涉及灾害预警领域；方法包括：获取地震台站监测若干地震事件的震相，根据地震台站及获取的各地震事件的震相分别生成地震数据模板；判断预设区域内记录相似地震事件的若干待检测地震台站中的异常台站；对异常地震台站的异常记录进行原因分类，获得异常分类数据；采用逻辑回归算法根据异常地震台站的地震数据模板和对应的异常分类数据训练异常记录预测模型；采用所述模型预测异常地震台站异常记录的异常原因。本发明专利技术先通过相似地震事件判定异常地震台站，再根据异常地震台站训练异常预测模型对异常地震台站异常记录进行预测，达到快速纠正异常地震台站的目的。达到快速纠正异常地震台站的目的。达到快速纠正异常地震台站的目的。

【技术实现步骤摘要】
一种利用相似地震预测地震台站异常数据的方法及系统


[0001]本专利技术涉及灾害预警
，具体涉及一种利用相似地震预测地震台站异常数据的方法及系统。

技术介绍

[0002]在地震台站记录到的地震事件中，有些地震事件的波形具有很高的相似度，现有技术称这类具有很高相似度的地震事件为相似地震事件。由于地震台站所记录到的波形是地震事件的时源函数、地震波传播路径和地震计仪器响应三者耦合的结果，波形的相似性表明地震的震源机制类似、空间位置接近。现有技术中，相似地震事件是研究地球内部介质随时间变化十分有效的一种手段。
[0003]为加强地震监测预报预警能力，需建立多学科地震监测系统，对地震观测台站实行统一规划管理从而建立高质量地震监测台网。通过地震台站获取完整、连续、可靠的地震观测数据，一方面为区域内地震中短期预测提供基础资料、为中期与短临地震预报以及震后趋势判定工作提供可靠的科学依据，另一方面为区域内防震减灾服务、为提高区域内地震预测预报能力服务，为地球科学研究提供基础观测资料。地震台站在地震预测、震后趋势判定和地球科学研究上发挥重要作用，其数据需要准确可靠；若地震台站处于异常状态，其持续监测获取的地震数据则不能代表真实地震环境数据，不能提供可靠的数据支持，因此需要确保地震台站处于正常工作状态。
[0004]基于相似地震事件作为研究地球内部介质随时间变化的真实性和高效性，研究人员考虑采用地震台在记录相似地震事件时具有高度相似的波形特征，从而衡量地震台站的记录能力。即，以地震台站记录相似地震事件能力的优劣评估地震台站记录天然地震数据质量的高低。

技术实现思路

[0005]本专利技术目的在于提供一种利用相似地震预测地震台站异常数据的方法及系统，先通过相似地震事件识别异常地震台站，根据异常地震台站及异常原因对应的异常分类数据训练异常记录预测模型，进而根据异常记录预测模型预测异常地震台站的异常原因；方案通过对异常地震台站异常原因的预测，快速纠正异常地震台站的异常，恢复至正常监测状态。
[0006]为达成上述目的，本专利技术提出如下技术方案：一种利用相似地震预测地震台站异常数据的方法，包括：
[0007]获取地震台站监测若干地震事件的震相，根据地震台站及获取的各地震事件的震相分别生成一地震数据模板；
[0008]获取相似地震事件，判断预设区域内记录相似地震事件的若干待检测地震台站中的异常地震台站；
[0009]对异常地震台站的异常记录进行原因分类，获得异常分类数据；其中，异常分类数
据包括地震仪标定信号干扰、仪器自噪声干扰、仪器质心对中信号干扰、区域长周期干扰；
[0010]获取异常地震台站的地震数据模板和对应的异常分类数据，采用逻辑回归算法训练异常记录预测模型，并通过网格搜索方法选择逻辑回归超参数；
[0011]采用异常记录预测模型预测异常地震台站异常记录的异常原因。
[0012]进一步的，所述获取相似地震事件，包括：
[0013]采用时间域波形互相关方法，两两计算地震台站监测任一地震事件的地震数据模板的第一互相关系数；
[0014]对任两个计算第一互相关系数的地震台站，判断其第一互相关系数与第一相关阈值的大小；
[0015]筛选第一互相关系数不低于第一相关阈值的任两个地震台站，所述地震台站监测的地震事件即为相似地震事件。
[0016]进一步的，所述判断预设区域内记录相似地震事件的若干地震台站中的异常地震台站的过程，包括：
[0017]采用时间域波形互相关方法，计算待检测地震台站监测相似地震事件的地震数据模板的第二互相关系数；
[0018]判断计算的第二互相关系数与第二相关阈值的大小；
[0019]筛选第二互相关系数低于第二相关阈值的地震台站，所述筛选的地震台站即为异常地震台站。
[0020]进一步的，还包括：对根据相似地震事件判断的异常地震台站进行能量校验；
[0021]所述能量校验，包括：
[0022]获取异常地震台站记录相似地震事件的波形数据；
[0023]对所述波形数据预处理后，通过滑动窗口算法计算异常地震台站各通道波形数据的振幅比例因子和各通道振幅比例因子的方差；其中，预处理包括依次进行的去均值、去线性趋势、0.01～0.05Hz带通滤波和归一化处理；
[0024]采用统计假设检验方法计算振幅比例因子方差的置信区间；
[0025]当异常地震台站振幅比例因子的方差未落入在振幅比例因子方差的置信区间内，校验该异常地震台站为确认异常地震台站。
[0026]进一步的，还包括：
[0027]根据异常地震台站异常记录的真实异常分类数据，校准异常记录预测模型。
[0028]本专利技术第二方面在于公开一种利用相似地震预测地震台站异常数据的系统，该系统包括：
[0029]获取生成模块，用于获取地震台站监测若干地震事件的震相，根据地震台站及获取的各地震事件的震相分别生成一地震数据模板；
[0030]获取判断模块，用于获取相似地震事件，判断预设区域内记录相似地震事件的若干待检测地震台站中的异常地震台站；
[0031]分类模块，用于对异常地震台站的异常记录进行原因分类，获得异常分类数据；其中，异常分类数据包括地震仪标定信号干扰、仪器自噪声干扰、仪器质心对中信号干扰、区域长周期干扰；
[0032]模型训练模块，用于获取异常地震台站的地震数据模板和对应的异常分类数据，
采用逻辑回归算法训练异常记录预测模型，并通过网格搜索方法选择逻辑回归超参数；
[0033]预测模块，用于采用异常记录预测模型预测异常地震台站异常记录的异常原因。
[0034]进一步的，所述获取判断模块获取相似地震事件的执行单元，包括：
[0035]第一计算单元，用于采用时间域波形互相关方法，两两计算地震台站监测任一地震事件的地震数据模板的第一互相关系数；
[0036]第一判断单元，用于对任两个计算第一互相关系数的地震台站，判断其第一互相关系数与第一相关阈值的大小；
[0037]第一筛选单元，用于筛选第一互相关系数不低于第一相关阈值的任两个地震台站，所述地震台站监测的地震事件即为相似地震事件。
[0038]进一步的，所述获取判断模块判断预设区域内记录相似地震事件的若干地震台站中的异常地震台站的执行单元，包括：
[0039]第二计算单元，用于采用时间域波形互相关方法，计算待检测地震台站监测相似地震事件的地震数据模板的第二互相关系数；
[0040]第二判断单元，用于判断计算的第二互相关系数与第二相关阈值的大小；
[0041]第二筛选单元，用于筛选第二互相关系数低于第二相关阈值的地震台站，所述筛选的地震台站即为异常地震台站。
[0042]进一步的，还包括：
[0043]能量校验模块，用于对根据相似地震事件判断的异常地震台站进行能量校验；
[0044]所述能量校验模块的执行单元，包括：...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种利用相似地震预测地震台站异常数据的方法，其特征在于，包括：获取地震台站监测若干地震事件的震相，根据地震台站及获取的各地震事件的震相分别生成地震数据模板；获取相似地震事件，判断预设区域内记录相似地震事件的若干待检测地震台站中的异常地震台站；对异常地震台站的异常记录进行原因分类，获得异常分类数据；其中，异常分类数据包括地震仪标定信号干扰、仪器自噪声干扰、仪器质心对中信号干扰、区域长周期干扰；获取异常地震台站的地震数据模板和对应的异常分类数据，采用逻辑回归算法训练异常记录预测模型，并通过网格搜索方法选择逻辑回归超参数；采用异常记录预测模型预测异常地震台站异常记录的异常原因。2.根据权利要求1所述的利用相似地震预测地震台站异常数据的方法，其特征在于，所述获取相似地震事件，包括：采用时间域波形互相关方法，两两计算地震台站监测任一地震事件的地震数据模板的第一互相关系数；对任两个计算第一互相关系数的地震台站，判断其第一互相关系数与第一相关阈值的大小；筛选第一互相关系数不低于第一相关阈值的任两个地震台站，所述地震台站监测的地震事件即为相似地震事件。3.根据权利要求1所述的利用相似地震预测地震台站异常数据的方法，其特征在于，所述判断预设区域内记录相似地震事件的若干地震台站中的异常地震台站的过程，包括：采用时间域波形互相关方法，计算待检测地震台站监测相似地震事件的地震数据模板的第二互相关系数；判断计算的第二互相关系数与第二相关阈值的大小；筛选第二互相关系数低于第二相关阈值的地震台站，所述筛选的地震台站即为异常地震台站。4.根据权利要求1所述的利用相似地震预测地震台站异常数据的方法，其特征在于，还包括：对根据相似地震事件判断的异常地震台站进行能量校验；所述能量校验，包括：获取异常地震台站记录相似地震事件的波形数据；对所述波形数据预处理后，通过滑动窗口算法计算异常地震台站各通道波形数据的振幅比例因子和各通道振幅比例因子的方差；其中，预处理包括依次进行的去均值、去线性趋势、0.01～0.05Hz带通滤波和归一化处理；采用统计假设检验方法计算振幅比例因子方差的置信区间；当异常地震台站振幅比例因子的方差未落入在振幅比例因子方差的置信区间内，校验该异常地震台站为确认异常地震台站。5.根据权利要求1所述的利用相似地震预测地震台站异常数据的方法，其特征在于，还包括：根据异常地震台站异常记录的真实异常分类数据，校准异常记录预测模型。
6.一种利用相似地震预测地震台站异常数据的系统，其特征在于，包括：获取生成模块，用于获取地震台站监测若干地震事件的震相，根据地震台站及获取的各地震事件的震相分别生成一地震数据模板；获取判断模块，用于获取相似地震事件，判...

【专利技术属性】
技术研发人员：柴旭超，张佩，王闯，曹文波，刘伟，朱飞鸿，靳源，王文青，
申请(专利权)人：中国地震局第二监测中心，
类型：发明
国别省市：