JP2005114380A - Real-time earthquake risk prediction method - Google Patents
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Abstract
【課題】 少数の観測データを用いて震源地決定を行う従来の方法では、(1)精度が低い、(2)解が出るまでに時間がかかる、(3)同時に異なる地点で発生した地震があった時に同一の地震と見なされる、などの問題があった。
【解決手段】 一点の地震波観測点21で地震の波が時刻t1 (0) で到達し、観測点の座標を(x1、y1、z1)とすると、一点の到達データと他点に到着していないというデータからなる測定値t'n+1と、理論値tn+1との差を最小二乗法によって、震源位置および時刻(x、y、z、t0)を求める。解の求め方は連立方程式となり、重みWiの選び方は、経験的に決めるが、測定点からの距離を関数とする。
【選択図】 図1PROBLEM TO BE SOLVED: In a conventional method for determining an epicenter using a small number of observation data, (1) accuracy is low, (2) it takes time until a solution is obtained, and (3) earthquakes occurring at different points simultaneously. There were problems such as being considered the same earthquake at the time.
When a seismic wave arrives at one seismic wave observation point 21 at time t 1 (0) and the coordinates of the observation point are (x1, y1, z1), the arrival data at one point and another point arrive. The location of the epicenter and the time (x, y, z, t0) are determined by the least square method using the difference between the measured value t′n + 1 and the theoretical value tn + 1. The solution is determined by simultaneous equations, and the weight W i is selected empirically, but the distance from the measurement point is a function.
[Selection] Figure 1
Description
地震観測網が一定の水準にあって、データが即時的(リアルタイム)あるいは準リアルタイムで収集されている環境で、地震の発生後かつ地震波が到達するまでにその情報をユーザーに伝え、地震の早期警報あるいは自動防災措置を行うリアルタイム地震危険度予測の方法に関する。 In an environment where the seismic network is at a certain level and data is collected immediately (real-time) or near real-time, the information is communicated to the user after the earthquake occurs and before the seismic wave arrives. The present invention relates to a method of real-time earthquake risk prediction that performs warning or automatic disaster prevention measures.
全国地震観測網からのデータに基づく、リアルタイム震源要素決定の方法については、代表的にユレダス法(鉄道総研報告19巻3号、pp1〜12)および、着未着法(特願2001−308218号公報参照)が提案され、実証試験も行われている。前者の特徴は、観測点が一点から震源の情報が求めることであり、後者では、2ケ所以上の観測点データから相当に高い精度で震源パラメータが求まることである。 The real-time seismic element determination method based on the data from the national seismic observation network is typically the Uredas method (Railway Research Institute report Vol. 19, No. 3, pp. 1-12) and the non-arrival method (Japanese Patent Application No. 2001-308218). (See the official gazette) has been proposed, and verification tests are being conducted. The former feature is that the information on the epicenter is obtained from one observation point, and the latter is that the epicenter parameter is obtained with considerably high accuracy from the data of two or more observation points.
しかし、このようなリアルタイム地震危険度予測の方法において、特定のユーザーがその地震危険度を十分に早くかつ精確に推定し、当該の対象物の保全に供するためには、従来の方法では十分とは言えない面があり、その改善の方法が求められている。
地震の発生と共に、一定の密度をもった地震観測網からリアルタイム地震情報が発信され始める。これ等の情報を主に用いて、高信頼度が要求される緊急対応自動的制御などに供するため、特定のユーザーがその地震危険度を十分な精度で推定するシステムが必要とされている。
However, in such a real-time earthquake risk prediction method, the conventional method is not sufficient for a specific user to estimate the earthquake risk sufficiently quickly and accurately and to provide maintenance of the target object. There are aspects that cannot be said, and there is a need for an improvement method.
As earthquakes occur, real-time earthquake information begins to be transmitted from seismic observation networks with a certain density. In order to use such information mainly for emergency automatic control that requires high reliability, a system in which a specific user estimates the earthquake risk with sufficient accuracy is required.
ユレダス法の特徴は、検測点が一点の地震波形から震源の情報が求める。この
方法では、精度がやや低いこと、震源の深さが求まらないという課題がある。また、着未着法では、2観測点以上のデータを用いて相当に高い精度で震源パラメータが求められる。ところで、着未着法により当初それほど多くない複数の観測データを用いて震源地決定を行う場合、同時に異なる地点で発生した地震があった時には、同一の地震と見なされ、地震の規模に大きな誤差が入る可能性があった。
そして、当初の着未着法では、地震波が最初の観測点に到達した後、震源地決定には、2つの観測点に地震波が到達するまで待つ必要があった。
本発明では、これらの誤認の問題を解決する方法を提示する。そして、リアルタイム地震危険度予測の方法の課題を解決するため、次の2項を提供する。
The feature of the Yuredas method is that the information on the epicenter is obtained from the seismic waveform at one inspection point. This method has a problem that the accuracy is slightly low and the depth of the epicenter cannot be obtained. In the non-arrival method, the epicenter parameter is obtained with considerably high accuracy using data of two or more observation points. By the way, when determining the epicenter using a plurality of observation data that is not so large at the beginning by the non-arrival method, if there are earthquakes that occurred at different points at the same time, they are regarded as the same earthquake, and there is a large error in the magnitude of the earthquake. There was a possibility of entering.
In the initial arrival and arrival method, after the seismic wave arrived at the first observation point, it was necessary to wait until the seismic wave arrived at the two observation points to determine the epicenter.
The present invention presents a method for solving these misidentification problems. And in order to solve the problem of the method of real-time earthquake risk prediction, the following two terms are provided.
1)震源情報の高精度・高速度決定の方法
2)ユーザー側でのリアルタイム高精度地震危険度推定の方法(以下「一点着未着法」と称する)
1) Method of high-precision / high-speed determination of hypocenter information 2) Method of real-time high-accuracy earthquake risk estimation on the user side (hereinafter referred to as “one-point-not-arrival method”)
本発明では、新たな方法の提示により、以上に説明した課題に応えるものである。
この目的を達成するため、本発明においては、特許請求の範囲に記載するように構成している。すなわち、本発明は、請求項1に記載のように、
地震観測による震源の時刻および位置の決定方法であって、一つの観測データを用い、一点着未着法によって震源要素を決定することを特徴とするリアルタイム地震危険度予測の方法を構成する。
また、本発明は、請求項2に記載のように、
地震観測による震源の時刻および位置の決定方法であって、前記一つの観測データを用い、前記一点着未着法とユレダス法を融合して震源を決定することを特徴とするリアルタイム地震危険度予測の方法を構成する。
また、本発明は、請求項3に記載のように、
地震観測による震源の時刻および位置の決定方法であって、ほぼ同時に2カ所で発生した可能性のある地震を、ベクトルの差で識別することを特徴とするリアルタイム地震危険度予測の方法を構成する。
また、本発明は、請求項4に記載のように、
地震観測による震源の時刻および位置の決定方法を使い、入力の震源情報をリアルタイムで処理して特定サイトの地震危険度を推定することを特徴とするリアルタイム地震危険度予測の方法を構成する。
The present invention meets the above-described problems by presenting a new method.
In order to achieve this object, the present invention is configured as described in the claims. That is, the present invention as described in
A method of determining the time and position of a hypocenter by seismic observation, comprising a method of real-time seismic risk prediction, characterized by using one observation data and determining a seismic source element by a one-point non-arrival method.
Further, the present invention provides the following, as described in
A method for determining the time and position of a hypocenter by seismic observation, wherein the one observation data is used to determine a hypocenter by fusing the one-point arrival / no-arrival method and the Uredas method. Configure the method.
Further, the present invention provides a method as claimed in
A method for determining the time and position of the epicenter by seismic observation, which constitutes a method for real-time earthquake risk prediction, characterized by identifying earthquakes that may have occurred at two locations almost simultaneously by vector differences .
Further, the present invention provides the following, as described in
Using the method of determining the time and position of the epicenter by seismic observation, the real-time seismic risk prediction method is constructed by processing the input seismic source information in real time and estimating the seismic risk of a specific site.
本発明に係るリアルタイム地震危険度予測の方法によって得られる効果を請求項ごとに説明する。 The effect obtained by the method of real-time earthquake risk prediction according to the present invention will be described for each claim.
まず、請求項1の発明においては、連立方程式(9a、9b)を最小二乗法により解くことで、一点着未着法による一観測点データを用いて、高精度に震源時刻および位置が求まる。
また、請求項2の発明においては、ユレダス法と一点着未着法による融合法によって、一つの観測データを用いて、高精度に震源の位置が決定できる。
また、請求項3の発明においては、許容の値|Δr|を基準として、ほぼ同時に2ケ所以上で観測された地震波が、同一の地震によるものであるか否かを判定することが可能である。
また、請求項4の発明においては、入力された震源情報をリアルタイムに処理して、特定サイトの地震危険度を推定することが可能である。
First, in the first aspect of the invention, by solving the simultaneous equations (9a, 9b) by the least square method, the source time and position can be obtained with high accuracy using one observation point data by the one-point arrival / no-arrival method.
In the invention of
Further, in the invention of
Further, in the invention of
以下に実施例を示す。 Examples are shown below.
一つの観測データを用い、一点着未着法によって震源を決定する方法
図1は本発明に係る地震波到達モデルを示す図である。図1に示すように一点の地震波観測点21で地震の波が時刻t1 (0) で到達したとする。観測点の座標を(x1、y1、z1)とする。このデータの送信パケットの時間幅をΔtとして、 時刻t1がnΔtと(n+1)Δtの間であったとする(図2)。震源時刻をt0とし、図1に示す未知の震源位置22をr(x、y、z)とし、半径Rt1=(t1―t0)×Vpの球面をCt1とする(図3)。ここにVpはP波の速度である。等方性を仮定すると、時刻(n+1)Δt時点までの観測地震波到達時刻データt'n+1は、
t'n+1 = (t'1,t'2,t'3・・・・・・) (1)
である。t'1 = t(0)1 は測定値であるが、t2´、t3´、、、、はこの時間までは未定であり、
t2´>(n+1)Δt (2)
t3´>(n+1)Δt
・・・・・・
ti´>(n+1)Δt
・・・・・・
tN´>(n+1)Δt
という不等式を満たすことがわかっているのみである。ここに、Nは全観測点数である。図1、図2および図3の例では、測点21でのみ、時刻(n+1)Δtまでに地震波が到達したことにしてあるが、他の測点(j)へも到達する場合には、式(1)でt'j = tj (0)とし、式(2)では、指標jについては条件式から除くことで、容易に拡張できる。観測点が三つ以上の場合も同様である。
そして、震源パラメータを求めるには次のようにする。すなわち、 (x1、y1、z1、t1 (0))は、
Method for Determining the Epicenter by One-Point Arrival / De-arrival Method Using One Observation Data FIG. 1 is a diagram showing an earthquake wave arrival model according to the present invention. As shown in FIG. 1, it is assumed that an earthquake wave arrives at one seismic
t′n + 1 = (t′1, t′2, t′3...) (1)
It is. t′1 =
t2 ′> (n + 1) Δt (2)
t3 ′> (n + 1) Δt
・ ・ ・ ・ ・ ・
ti ′> (n + 1) Δt
・ ・ ・ ・ ・ ・
tN ′> (n + 1) Δt
It is only known to satisfy the inequality. Here, N is the total number of observation points. In the example of FIG. 1, FIG. 2 and FIG. 3, it is assumed that the seismic wave has reached by time (n + 1) Δt only at
And to obtain the epicenter parameter, we do as follows. That is, (x1, y1, z1, t 1 (0) ) is
の条件を満たす。
また、点2・・・・Nへの到達理論時刻tjは、
Satisfy the condition of
Also, the theoretical time tj to reach
を満たす。測定値t'n+1(式1)と、次式に示す理論値tn+1
t'n+1 = (t1,t2,t3・・・・・・) (5)
との「差」を最小二乗法の意味で最小にするように、震源位置および時刻(x、y、z、t0)を求める。
この場合の評価関数εを、
Meet. The measured value t'n + 1 (formula 1) and the theoretical value tn + 1 shown in the following formula
t′n + 1 = (t1, t2, t3...) (5)
The seismic center position and time (x, y, z, t0) are obtained so that the “difference” between the two points is minimized in the sense of least squares.
The evaluation function ε in this case is
とする。ここにH(t)は階段関数であり、W1,・・・・・Wnは重みで、任意の変数である。
簡単な取り扱いをする場合には、t1 (0)を正しいものと仮定する。
この時、評価関数εは、
And Here, H (t) is a step function, W1,... Wn are weights and are arbitrary variables.
For simple handling, it is assumed that t 1 (0) is correct.
At this time, the evaluation function ε is
となり、εを最小とする解を求める。解の求め方は次の通り。 Thus, a solution that minimizes ε is obtained. The solution is as follows.
この式(8)は、次の連立方程式となる。 This equation (8) becomes the following simultaneous equations.
ここに、δjiはクロネッカーの記号(δ11=0、δji=0、・・・)である。
そして、重みWiの選び方は、経験的に決めるべきものであるが、
測定点からの距離を関数とする。
特に、検測点の周りの8点に対する重みを大きくし、それ以外は、これらの重みより相当小さく(1/3または1/4)するのが妥当である。
また、マグニチュードの決定は、よく使われる距離減衰式を使って求める。
以上のように、連立方程式(9a、9b)を最小二乗求法で解くことで、一観測点データによる、震源時刻および位置が求まる(一点着未着法)。その結果、リアルタイム地震危険度の予測の高速度・高精度化が可能となる。
Here, δ ji is a Kronecker symbol (δ 11 = 0, δ ji = 0,...).
Then, the choice of the weight W i is, but those should be determined empirically,
The distance from the measurement point is a function.
In particular, it is appropriate to increase the weights for the eight points around the inspection point and to make the weights considerably smaller (1/3 or 1/4) than these weights.
The magnitude is determined using a distance attenuation formula that is often used.
As described above, by solving the simultaneous equations (9a, 9b) by the method of least squares, the time and position of the epicenter from one observation point data can be obtained (one-point arrival method). As a result, real-time earthquake risk can be predicted at high speed and high accuracy.
(2)ユレダス法と一点着未着法のハイブリッド(融合)法による一つの観測データを用いた震源決定法
ユレダス法では、地震波の震央到達方向θと、震央距離Δが求まる。これ等の誤差をdθ,dΔとする。これから計算される震源の位置をru、確率分布をProb(ru)とする。一方、一点着未着法による震源の位置をrAとし、確率分布をProb(ra)とする。なお、この分布は、ユレダス法では、測定におけるデータのS/N(信号対雑音)比によって決まり、一点着未着法では、主として観測点数および、場所の関数となる。
ハイブリット法では、ユレダス法と一点着未着法との結果を重みつきで平均する。すなわち、
(2) Seismic source determination method using one observation data by hybrid method of uredas method and one-point arrival method The uredas method obtains epicenter arrival direction θ and epicenter distance Δ. These errors are defined as dθ and dΔ. The location of the hypocenter calculated from now is ru, and the probability distribution is Prob (ru). On the other hand, the location of the hypocenter by the single point arrival method is rA, and the probability distribution is Prob (ra). This distribution is determined by the S / N (signal-to-noise) ratio of the data in the measurement in the Uredas method, and is mainly a function of the number of observation points and the location in the single arrival method.
In the hybrid method, the results of the Yuredas method and the one-point arrival / absence method are averaged with weights. That is,
ここで、正数λ1は、両方法に対する重みであり、確率分布から求められる値である。
ユレダス法と一点着未着法との確率分布の分散を、それぞれδu,δAとすると、重みλは、例えば、以下のように定める。
Here, the positive number λ 1 is a weight for both methods and is a value obtained from the probability distribution.
If the variances of the probability distributions of the Yuredas method and the one-point non-arrival method are δ u and δ A , respectively, the weight λ is determined as follows, for example.
λ=δ‘u −1/(δ‘ u −1+δ‘ A −1) (11)
震源時間についても、同様な方法で推定する。
以上説明したように、ユレダス法と一点着未着法によるハイブリッド法によって、一つの観測データを用いて、高精度に震源の位置が決定できる。
λ = δ ′ u −1 / (δ ′ u −1 + δ ′ A −1 ) (11)
The hypocenter time is estimated in the same way.
As described above, the location of the epicenter can be determined with high accuracy using a single observation data by the hybrid method based on the Yuredas method and the single point non-arrival method.
(3)同一の地震によるものであるか否かの判定方法
一点着未着法では、二つ以上の観測データまたは、通常の地震観測では、3点以上の地震観測であるから、その際、データが同一の地震に対応するか否かを、確かめておくことが必要となる。ここでは、その方法を提示する。
同一の地震によるものであるか否かの判定は、第1の実施形態、あるいは第2の実施形態の方法を、地震波を新たな観測点で検知する度に行う。すなわち、第一の測点データによる震源位置、震源時間を(r1,t01)、第二の測点による震源位置、時間を(r2、t02)とする。二つのベクトルの差を
|Δr|=|r1−r2|+Vp|t01−t02| (12)
と定め、許容の値|Δr|Sと比較して、
|Δr|≦|Δr|S;同一地震 (13a)
|Δr|≫|Δr|S;異なる地震 (13b)
と判定する。|Δr|Sは、それぞれの方法による誤差を基準として、式(12)にならって、決めるものとする。統計的検定(帰無仮説)を行って判定してもよい。
三点以上になったときは、多数法を占めるグループに入るか否かを判定する。
以上説明したように、許容の値|Δr|を基準として、ほぼ同時に2ケ所で検測された、同一の地震によるものであるか否かを判定することが可能である。
(3) Judgment method of whether or not they are caused by the same earthquake In the single point arrival and arrival method, two or more observation data, or in ordinary earthquake observations, there are three or more earthquake observations. It is necessary to check whether the data corresponds to the same earthquake. Here, the method is presented.
The determination as to whether or not they are caused by the same earthquake is performed each time the seismic wave is detected at a new observation point by the method of the first embodiment or the second embodiment. That is, the location and time of the epicenter by the first station data are (r1, t01), and the location and time of the seismic center by the second station are (r2, t02). The difference between the two vectors
| Δr | = | r1−r2 | + Vp | t01−t02 | (12)
Compared with the allowable value | Δr | S ,
| Δr | ≦ | Δr | S ; Same earthquake (13a)
| Δr | >> | Δr | S ; different earthquakes (13b)
Is determined. | Δr | S is determined according to the equation (12) with reference to an error by each method. The determination may be made by performing a statistical test (null hypothesis).
If the score is three or more, it is determined whether or not the group occupies the majority method.
As described above, it is possible to determine whether or not they are caused by the same earthquake, which was measured at two locations almost simultaneously with the allowable value | Δr | as a reference.
(4)リアルタイムで特定サイトの地震危険度を推定する方法
4.1 危険度推定方法
図4を使って本発明の詳細な説明を行う。この例は、地震の震央S(符号1)とユーザーU(符号6(U))が、ある程度離れている場合(観測網の平均的間隔をLとして、3L〜4L)について説明する。
ある防災緊急対応を行うのに必要な最小時間をTa(allowed time)とし、準備に要する時間をTp(preparatory time)とする。Taはほぼ1〜数秒、Tpは10秒前後と考えてよい。というよりこのような特性を有する機器がリアルタイム地震情報の活用に適すると思われる。ユーザーは、主要動の到達前Taに緊急制御を行い、Tpに予備動作を開始する。但し、直近で地震が発生する場合には、到達前情報が、最小時間Taより小さいことがあることに注意するべきである。
このような場合には、ユーザーサイド(特定サイト)の地震計データによる緊急処置を取ることとなる。
以下、観測データの処理方法ごとに説明する。
(A)全ての観測データが融合して扱える場合
図5は、危険度(震源値、時間)の算定アルゴリズムを示す図である。図5に示すように、観測データ、震源情報が逐次送達されてくるものとする。ユーザーゾーン(注意ゾーンPZ、動作ゾーンRZ)にあるデータ(それがネットワークのものであることもあり、又ユーザーサイドのものであることもあるが、マージされているものとする。こうすることによって公用のデータと、ユーザーの固有のデータを統一的に活用できる)をユーザー領域データD(u)として、以下、図5の危険度(震源値、時間)の算定アルゴリズムを説明する。
センターからi番目の震源情報Piが出されたとする。その確度がProb(Pi)である。その時の危険度(震源値、時間)を算定する。それをRiとし、確立分布をProb(Ri)とする。
P波がPZに到達する予定の時刻まで:発信される情報のチェックを送信側のアルゴリズムと独立な算出方法で行う。すなわち、広域データD(r)
を含むD(u)を使って、残差を求める際のウェイトWの選択を、ユーザー側データに重みを若干増すなどして行う。
P波がPZに入った時:
パラメータをチェック、補正する(例、(特願2001−257765号公報参照)、発明者(藤縄等))
このパラメータのチェック方法を、以下説明する。
特願2001−257765号では、ユーザー側のデータを用いて補正するとしているが、本発明ではユーザー側と広域観測データとを統一的に扱うこととする。このため、各測定データの確度を考慮すると、
(a)観測が正しく行われているか否か。
(b)バックグランドノイズレベル以下の信号か否かを、常時判定する。ユーザー側データおよび、観測網データが波形データを含む場合には、波形を利用した、独自判定を行う。
(c)確度ランク付けの例を以下に示す。
ランクA:99%−100%
ランクB:95%−99%
ランクC:90%−95%
ランクD:90%以下
と定める。
(4) Method for Estimating Seismic Risk at a Specific Site in Real Time 4.1 Risk Estimation Method A detailed description of the present invention will be given using FIG. In this example, the case where the epicenter S (symbol 1) of the earthquake and the user U (symbol 6 (U)) are separated from each other to some extent (assuming that the average interval between observation networks is L and 3L to 4L) will be described.
Let Ta (allowed time) be the minimum time required to perform a certain emergency disaster response, and Tp (preparatory time) be the time required for preparation. It can be considered that Ta is approximately 1 to several seconds and Tp is approximately 10 seconds. Rather, it seems that devices with such characteristics are suitable for using real-time earthquake information. The user performs emergency control at Ta before the arrival of the main movement, and starts a preliminary movement at Tp. However, it should be noted that the pre-arrival information may be smaller than the minimum time Ta when an earthquake occurs most recently.
In such a case, emergency measures based on seismometer data on the user side (specific site) will be taken.
Hereinafter, each observation data processing method will be described.
(A) When all observation data can be handled in combination FIG. 5 is a diagram showing a calculation algorithm for risk (seismic value, time). As shown in FIG. 5, it is assumed that observation data and epicenter information are delivered sequentially. Data in the user zone (attention zone P Z , operation zone R Z ) (which may be network or user side, but merged). As a user area data D (u), the calculation algorithm for risk (seismic value, time) in FIG. 5 will be described below.
Assume that the i-th epicenter information Pi is issued from the center. The accuracy is Prob (Pi). The risk level (seismic value, time) at that time is calculated. Let Ri be the probability distribution and Prob (Ri).
P-wave until the scheduled time to arrive at P Z: checking the information transmitted on the transmission side of the algorithm independent calculation method. That is, wide area data D (r)
D (u) including is used to select the weight W for obtaining the residual by slightly increasing the weight on the user side data.
When the P-wave has entered the P Z:
Check and correct the parameters (eg, the inventor (Fujinawa etc.) (see Japanese Patent Application No. 2001-257765))
A method for checking this parameter will be described below.
In Japanese Patent Application No. 2001-257765, correction is performed using data on the user side, but in the present invention, the user side and the wide-area observation data are handled in a unified manner. For this reason, considering the accuracy of each measurement data,
(A) Whether the observation is performed correctly.
(B) It is always determined whether or not the signal is lower than the background noise level. When the user-side data and the observation network data include waveform data, the original determination using the waveform is performed.
(C) An example of accuracy ranking is shown below.
Rank A: 99% -100%
Rank B: 95% -99%
Rank C: 90% -95%
Rank D: 90% or less.
このランク表は一例であり、対象システムの特性を考慮し、リスク管理者によって決められる性質のものである。 This rank table is an example and has a property determined by the risk manager in consideration of the characteristics of the target system.
ランクαで当該イベントが地震と判断され、ランクαjiで,パラメータΩjが(ωj+iΔωj、ωj+(i+1)Δωj)に入ると算定される。 It is determined that the event is determined to be an earthquake at rank α, and the parameter Ω j enters (ω j + iΔω j , ω j + (i + 1) Δω j ) at rank α ji .
(d)イベント判定の方法
(d−1)測点一つの時:
*ノイズ識別方法による。
(D) Event determination method
(D-1) When there is one station:
* Depends on noise identification method.
・振幅による判別
・波形判別(P、S波弁別、3成分波形関係の活用)
(d−2)測点2以上の時:
*ノイズ識別方法による。
・振幅による判別
・波形判別(P,S波弁別、3成分波形関係の活用)
*整合性チェックの方法
以下の判定を個々にあるいは、組み合わせて、統計処理により行う。
・ Distinction by amplitude
・ Waveform discrimination (P, S wave discrimination, utilization of 3 component waveforms)
(D-2) When measuring
* Depends on noise identification method.
-Discrimination by amplitude-Waveform discrimination (P / S wave discrimination, utilization of 3 component waveform relationship)
* Consistency check method
The following determination is performed individually or in combination, and is performed by statistical processing.
・時間軸:同一イベントであり、地震と判定され得ないものについては、新たなデータの取得ごとに、走時曲線および、距離減衰式を基に、地震測定を行う。 -Time axis: For the same event that cannot be determined as an earthquake, seismic measurement is performed based on the travel time curve and distance attenuation formula each time new data is acquired.
・位置判定
・波形
・ 危険度Riが一定しきい値以上の時は、準備行動信号を出す。
P波が危険領域RZ(図4の7)に入った時:
・ RZ内の二つの測点で検知し、地震危険度が一定レベル以上の時に制御開始信号を出す。
以上をS波が到達するまで繰り返す。
また、S波が注意領域OZ(図4の8)の内にある場合も類推できることは、明らかである。
(B)ユーザーデータを独立に取扱う場合
ある時刻tiにおいて、当該イベントがリスクランクβjで、その確度がδijあるとする。この時に、ユーザーのサイトでのパラメータΩkの推測値をωk (i),確度をδk (i)とする。
これに対して、ユーザーデータに基づく実測値を、それぞれ、(ωk *(i), δk *(i))とする。
ωk (i)=ωk *(i)の仮説が成立するかを統計検定する。
成立する場合:
その確度をΔk (i)とする。確度限界をΔCとして、Δk (i)が確度限界より大きいとき補正リスクランクをβj、確度をδ‘ij=δij×Δk (i)と定義する。
成立しない場合:
システム管理の特性によって、たとえば、以下のように決めることになる。
・ Position judgment
・ Waveform ・ When the degree of risk Ri is above a certain threshold, a preparation action signal is issued.
When the P wave enters the danger zone RZ (7 in FIG. 4):
・ Detected at two stations in the RZ and outputs a control start signal when the seismic risk is above a certain level.
The above is repeated until the S wave arrives.
In addition, it is clear that an analogy can be made when the S wave is within the attention region O Z (8 in FIG. 4).
(B) When user data is handled independently At a certain time t i , it is assumed that the event has a risk rank β j and its accuracy is δ ij . At this time, the estimated value of the parameter Ω k at the user's site is ω k (i) and the accuracy is δ k (i) .
On the other hand, the measured values based on the user data are (ω k * (i) , δ k * (i) ), respectively.
Statistically test whether the hypothesis of ω k (i) = ω k * (i) holds.
If established:
Let the accuracy be Δ k (i) . When the accuracy limit is Δ C , when Δ k (i) is larger than the accuracy limit, the correction risk rank is defined as β j , and the accuracy is defined as δ ′ ij = δ ij × Δ k (i) .
If not established:
For example, it is determined as follows according to the characteristics of system management.
(2.1)安全サイドでの選択:
(ωk *(i),ωk (i)))を制御用推測値とする。
(2.1) Selection on the safety side:
(Ω k * (i) , ω k (i) )) is assumed as a control estimated value.
(2.2)中間選択:
mean(ωk *(i),ωk (i))を制御用推測値とする。
(2.2) Intermediate selection:
Let mean (ω k * (i) , ω k (i) ) be the estimated value for control.
(2.3)最大サイド選択:
max(ωk (i),ωk *(i))を制御用推測値とする。
(2.3) Maximum side selection:
Let max (ω k (i) , ω k * (i) ) be an estimated value for control.
(2.4)一般な表現:
ε×ωk (i)+(1−ε)×ωk *(i))を制御用推測値とする。εは0と1との間の正数で、目的に応じて決める。
(2.4) General expressions:
ε × ω k (i) + (1−ε) × ω k * (i) ) is set as an estimated value for control. ε is a positive number between 0 and 1, and is determined according to the purpose.
(2.5)より一般な表現:
f=f(ωk (i),ωk *(i)、ε)
ε=0: f=ωk (i)
ε=1: f=ωk *(i)
4.2 ユーザーサイドの地震観測網
以上の結果を用いて、ユーザー地点Uに当該施設があり、この施設を地震から守るための地震観測網を設計する。ユーザー地点からRZまでの距離をρr,PZまでの距離をρr'とする。警戒時間をTr,準備時間をTpとすると、
ρr=Vs×Tr (14)
と定める。
大体の値は、Vs=3.1km/s、Tr=1sとして、3.1kmとなる。
PZに一定の地震計を配置して、公式発表データの検証を行うこととする。地震計をUを中心とする円形にかつ、方位角θで均等に並べるとする。第n角形とすると、
ρr/ρr'=cosθ (15)
θ=2π/n
となる。
たとえば、θ=60°とすると、n=6、ρr/ρr'=1/2となり、ρr'≒6.2kmとなり、ほぼ合理的な距離に設置できる。ちなみに、n=4では、ρr'=∞と、ほとんど非実用的な距離になる。
(2.5) More general expressions:
f = f (ω k (i) , ω k * (i) , ε)
ε = 0: f = ω k (i)
ε = 1: f = ω k * (i)
4.2 User-side seismic network
Using the above results, the facility is located at the user point U, and an earthquake observation network is designed to protect this facility from earthquakes. Let ρ r be the distance from the user point to R Z , and ρ r ′ be the distance to P Z. If the warning time is Tr and the preparation time is Tp,
ρ r = Vs × Tr (14)
It is determined.
The approximate values are 3.1 km with Vs = 3.1 km / s and Tr = 1s.
By placing a certain seismograph to P Z, and to perform the verification of the official announcement data. It is assumed that the seismometers are arranged in a circle centered on U and evenly at an azimuth angle θ. If it is the nth square,
ρ r / ρ r ′ = cos θ (15)
θ = 2π / n
It becomes.
For example, when θ = 60 °, n = 6, ρ r / ρ r ′ = 1/2, and ρ r ′ ≈6.2 km, so that it can be installed at a substantially reasonable distance. Incidentally, when n = 4, ρ r ′ = ∞, which is an almost impractical distance.
このようにすると、任意の到来方向の地震到来に対して、少なくとも2点での準備ができる。この場合の1点の準備時間Tp(1)は、
√3/2sec≦Tp(1)≦1sec
また、2点の準備時間Tp(2)は、
0≦Tp(2)≦√3/2sec
の範囲となる。
さらに、Tp(2)をTp'としたい場合には、
Δρr=Tp'×VS
だけ広げる。これに応じて、ρr' はΔ2ρrだけ大きくする。
4.3 地震危険度推定値の評価
推定値が妥当か否かの判定が必要になることが多い。それの基本となる考え方を説明する。図6は、地震の強度(通常は計測震度が使われるが、対象に応じて、パラメータが選択される)の推定の評価グラフを示す。図6に示すように、先の広いロート状の領域が合格の範囲である。被害発生最小震度、最大無被害震度などは、対象によって異なる。
In this way, at least two points can be prepared for an earthquake arrival in any direction of arrival. In this case, one preparation time Tp (1) is
√3 / 2sec ≦ Tp (1) ≦ 1sec
Also, the two preparation times Tp (2) are
0 ≦ Tp (2) ≦ √3 / 2sec
It becomes the range.
Furthermore, when it is desired to set Tp (2) to Tp ′,
Δρ r = Tp ′ × V S
Just spread. Accordingly, ρ r ′ is increased by Δ2ρ r .
4.3 Evaluation of estimated earthquake risk level It is often necessary to determine whether the estimated value is valid. Explain the basic idea. FIG. 6 shows an evaluation graph for estimating the intensity of an earthquake (usually measured seismic intensity is used, but parameters are selected depending on the object). As shown in FIG. 6, the wide funnel-shaped area is the acceptable range. The minimum seismic intensity and maximum non-damaged seismic intensity vary depending on the target.
一方、図7は、地震危険度の予測値の評価方法のうち、地震危険度Rの今ひとつの指標である到来時刻を示す図である。図7において、ある防災対応を行うのに必要な最小時間をTr(minimum time to take an emergent procedure)とする。また、準備行動を取るのに必要な時間をTp(minimum time for preparatory action)とする。
正しい到達時間をTtとすると、まず、Tt≧Ttrでなければ、間に合わない。
すなわち、この情報を使っての限定対策は、行えないということになる。
推定値をTeとし、誤差をΔTとすると、
Te=Tt+ΔT (16)
となり、従って、
Te−ΔT≧Tr, Te≧Tr+ΔT (17)
が必要となる。準備行動の場合には、
Te≧Tp+ΔT (18)
が必要な条件になる。
また、推定値と真値が一定の範囲で合致していなければならない。
すなわち、
Tt−ΔT1≦Te≦Tt+ΔT2 (19)
ここに、ΔT1、ΔT2は下限、上限に対する最大誤差である。
以上説明したように、入力された震源情報をリアルタイムに処理して、特定サイトの地震危険度を推定することが可能である。
On the other hand, FIG. 7 is a diagram showing the arrival time which is another index of the earthquake risk R in the evaluation method of the predicted value of the earthquake risk. In FIG. 7, the minimum time required to perform a certain disaster prevention measure is T r (minimum time to take an emergency procedure). In addition, the time required for taking the preparatory action is defined as T p (minimum time for preparation action).
Assuming that the correct arrival time is T t , first, unless T t ≧ T tr, it will not be in time.
In other words, the limited measure using this information cannot be performed.
If the estimated value is Te and the error is ΔT,
T e = T t + ΔT (16)
And therefore
T e −ΔT ≧ T r , T e ≧ T r + ΔT (17)
Is required. In the case of preparatory actions,
T e ≧ T p + ΔT (18)
Is a necessary condition.
In addition, the estimated value and the true value must match within a certain range.
That is,
T t −ΔT 1 ≦ T e ≦ T t + ΔT 2 (19)
Here, ΔT 1 and ΔT 2 are maximum errors with respect to the lower limit and the upper limit.
As described above, it is possible to estimate the earthquake risk of a specific site by processing the input source information in real time.
1 震央
2〜5 震央近傍の地震波観測点
6(u) ユーザーの場所
7 緊急指令を出す時点の主要動の波面の包絡線(Rz)
8 準備指令を出す時点の主要動の波面の包絡線(Oz)
10〜15 ユーザー近傍の地震波観測点
21 地震波観測点(最初の地震波到達点)
22 ある時間の地震波が最初の観測点21に到達した時の波面の位置
23〜32 地震波が未到達の観測点
1 Epicenter 2-5
8 Waveform envelope (Oz) of the main motion at the time of issuing the preparation command
10-15 Seismic observation point near the
22 Position of wave front when seismic wave for a certain time reaches
Claims (4)
A method of real-time earthquake risk prediction, which uses the method of determining the time and position of the epicenter by seismic observation and estimates the earthquake risk of a specific site by processing input source information in real time.
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