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地震預(yù)測(cè)方法和系統(tǒng)

閱讀：417發(fā)布：2020-05-12

專利匯可以提供地震預(yù)測(cè)方法和系統(tǒng)專利檢索，專利查詢，專利分析的服務(wù)。并且本 發(fā)明 提供了一種 地震 預(yù)測(cè)方法和系統(tǒng)，涉及地震預(yù)測(cè)的技術(shù)領(lǐng)域，包括獲取 水 位數(shù)據(jù)時(shí)間序列；通過庫倫應(yīng) 力 準(zhǔn)則、潮汐有效剪 應(yīng)力 、構(gòu)造有效剪應(yīng)力和所述水位數(shù)據(jù)時(shí)間序列，計(jì)算得到加卸載響應(yīng)比時(shí)間序列；根據(jù)所述加卸載響應(yīng)比時(shí)間序列中的各個(gè)加卸載響應(yīng)比與預(yù)設(shè) 閾值 的比較結(jié)果，對(duì)臨近地震前 地殼 活動(dòng)異常情況進(jìn)行監(jiān)測(cè)，方式簡單，保證地震預(yù)測(cè)結(jié)果的準(zhǔn)確性。，下面是地震預(yù)測(cè)方法和系統(tǒng)專利的具體信息內(nèi)容。

1.一種地震預(yù)測(cè)方法，其特征在于，包括：
獲取水位數(shù)據(jù)時(shí)間序列；
通過庫倫應(yīng)力準(zhǔn)則、潮汐有效剪應(yīng)力、構(gòu)造有效剪應(yīng)力和所述水位數(shù)據(jù)時(shí)間序列，計(jì)算得到加卸載響應(yīng)比時(shí)間序列；
根據(jù)所述加卸載響應(yīng)比時(shí)間序列中的各個(gè)加卸載響應(yīng)比與預(yù)設(shè)閾值的比較結(jié)果，對(duì)臨近地震前地殼活動(dòng)異常情況進(jìn)行監(jiān)測(cè)。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的地震預(yù)測(cè)方法，其特征在于，所述根據(jù)所述加卸載響應(yīng)比時(shí)間序列中的各個(gè)加卸載響應(yīng)比與預(yù)設(shè)閾值的比較結(jié)果，對(duì)臨近地震前地殼活動(dòng)異常情況進(jìn)行監(jiān)測(cè)包括：
當(dāng)所述加卸載響應(yīng)比時(shí)間序列中的加卸載響應(yīng)比大于所述預(yù)設(shè)閾值時(shí)，所述加卸載響應(yīng)比異常，所述加卸載響應(yīng)比對(duì)應(yīng)的空間窗內(nèi)的地殼活動(dòng)情況存在異常。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的地震預(yù)測(cè)方法，其特征在于，所述根據(jù)所述加卸載響應(yīng)比時(shí)間序列中的各個(gè)加卸載響應(yīng)比與預(yù)設(shè)閾值的比較結(jié)果，對(duì)臨近地震前地殼活動(dòng)異常情況進(jìn)行監(jiān)測(cè)還包括：
根據(jù)各個(gè)異常加卸載響應(yīng)比對(duì)應(yīng)的空間窗交叉范圍，認(rèn)知地殼活動(dòng)異常的區(qū)域，預(yù)測(cè)未來地震的震中范圍。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的地震預(yù)測(cè)方法，其特征在于，所述通過庫倫應(yīng)力準(zhǔn)則、潮汐有效剪應(yīng)力、構(gòu)造有效剪應(yīng)力和所述水位數(shù)據(jù)時(shí)間序列，計(jì)算得到加卸載響應(yīng)比時(shí)間序列包括：
通過庫倫應(yīng)力準(zhǔn)則、潮汐有效剪應(yīng)力和構(gòu)造有效剪應(yīng)力，判斷所述水位數(shù)據(jù)時(shí)間序列中各個(gè)預(yù)設(shè)時(shí)間點(diǎn)的加卸載狀態(tài)；
根據(jù)所述加卸載狀態(tài)和水位處理數(shù)據(jù)，計(jì)算各個(gè)所述預(yù)設(shè)時(shí)間點(diǎn)的加卸載響應(yīng)比。
5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的地震預(yù)測(cè)方法，其特征在于，所述通過庫倫應(yīng)力準(zhǔn)則、潮汐有效剪應(yīng)力和構(gòu)造有效剪應(yīng)力，判斷所述水位數(shù)據(jù)時(shí)間序列中各個(gè)預(yù)設(shè)時(shí)間點(diǎn)的加卸載狀態(tài)包括：
根據(jù)庫倫應(yīng)力準(zhǔn)則，計(jì)算各個(gè)所述預(yù)設(shè)時(shí)間點(diǎn)對(duì)應(yīng)的所述潮汐有效剪應(yīng)力在所述構(gòu)造有效剪應(yīng)力上的投影值；
對(duì)各個(gè)所述投影值進(jìn)行微分計(jì)算，得到變化率；
根據(jù)所述變化率的正負(fù)，判斷各個(gè)所述預(yù)設(shè)時(shí)間點(diǎn)的加卸載狀態(tài)。
6.根據(jù)權(quán)利要求4所述的地震預(yù)測(cè)方法，其特征在于，所述根據(jù)所述加卸載狀態(tài)和所述水位處理數(shù)據(jù)，計(jì)算各個(gè)所述預(yù)設(shè)時(shí)間點(diǎn)的加卸載響應(yīng)比包括：
對(duì)所述預(yù)設(shè)時(shí)間點(diǎn)為加載狀態(tài)的水位處理數(shù)據(jù)進(jìn)行求平均值計(jì)算，得到加載平均值；
對(duì)所述預(yù)設(shè)時(shí)間點(diǎn)為卸載狀態(tài)的水位處理數(shù)據(jù)進(jìn)行求平均值計(jì)算，得到卸載平均值；
將所述加載平均值與所述卸載平均值進(jìn)行作商運(yùn)算，得到所述預(yù)設(shè)時(shí)間點(diǎn)的加卸載響應(yīng)比。
7.根據(jù)權(quán)利要求6所述的地震預(yù)測(cè)方法，其特征在于，所述獲取水位數(shù)據(jù)時(shí)間序列包括：
獲取水位數(shù)據(jù)時(shí)間序列，所述水位數(shù)據(jù)時(shí)間序列包括按照多個(gè)預(yù)設(shè)時(shí)間點(diǎn)采集的水位數(shù)據(jù)；
對(duì)所述水位數(shù)據(jù)進(jìn)行預(yù)處理和濾波操作，得到所述水位處理數(shù)據(jù)。
8.根據(jù)權(quán)利要求7所述的地震預(yù)測(cè)方法，其特征在于，所述對(duì)所述水位數(shù)據(jù)進(jìn)行預(yù)處理和濾波操作，得到所述水位處理數(shù)據(jù)包括：
去除突跳點(diǎn)的水位數(shù)據(jù)；
對(duì)不完整的水位數(shù)據(jù)進(jìn)行插值處理；
經(jīng)帶通濾波操作，得到所述水位處理數(shù)據(jù)。
9.根據(jù)權(quán)利要求1所述的地震預(yù)測(cè)方法，其特征在于，所述預(yù)設(shè)閾值包括1。
10.一種地震預(yù)測(cè)系統(tǒng)，其特征在于，包括：
獲取單元，獲取水位數(shù)據(jù)時(shí)間序列；
計(jì)算單元，通過庫倫應(yīng)力準(zhǔn)則、潮汐有效剪應(yīng)力、構(gòu)造有效剪應(yīng)力和所述水位數(shù)據(jù)時(shí)間序列，計(jì)算得到加卸載響應(yīng)比時(shí)間序列；
預(yù)測(cè)單元，根據(jù)所述加卸載響應(yīng)比時(shí)間序列中的各個(gè)加載響應(yīng)比與預(yù)設(shè)閾值的比較結(jié)果，對(duì)地殼活動(dòng)異常情況進(jìn)行監(jiān)測(cè)。

說明書全文

地震預(yù)測(cè)方法和系統(tǒng)

技術(shù)領(lǐng)域

[0001] 本發(fā)明涉及地震預(yù)測(cè)技術(shù)領(lǐng)域，尤其是涉及一種地震預(yù)測(cè)方法和系統(tǒng)。

背景技術(shù)

[0002] 地下水位是通過探測(cè)地殼巖石圈應(yīng)力變化進(jìn)而監(jiān)測(cè)地震孕育發(fā)生過程的重要指標(biāo)。然而，由于野外觀測(cè)信噪比低，同時(shí)觀測(cè)的異常信號(hào)缺乏科學(xué)評(píng)估，結(jié)論的可靠性尚存在爭議，如何排除干擾并提取出真正反映孕震動(dòng)力過程的有效信息是研究的一大難題。

發(fā)明內(nèi)容

[0003] 有鑒于此，本發(fā)明的目的在于提供一種地震預(yù)測(cè)方法和系統(tǒng)，方式簡單，保證地震預(yù)測(cè)結(jié)果的準(zhǔn)確性。
[0004] 第一方面，本發(fā)明實(shí)施例提供了一種地震預(yù)測(cè)方法，包括：
[0005] 獲取水位數(shù)據(jù)時(shí)間序列；
[0006] 通過庫倫應(yīng)力準(zhǔn)則、潮汐有效剪應(yīng)力、構(gòu)造有效剪應(yīng)力和所述水位數(shù)據(jù)時(shí)間序列，計(jì)算得到加卸載響應(yīng)比時(shí)間序列；
[0007] 根據(jù)所述加卸載響應(yīng)比時(shí)間序列中的各個(gè)加載響應(yīng)比與預(yù)設(shè)閾值的比較結(jié)果，對(duì)臨近地震前地殼活動(dòng)異常情況進(jìn)行監(jiān)測(cè)。
[0008] 結(jié)合第一方面，本發(fā)明實(shí)施例提供了第一方面的第一種可能的實(shí)施方式，其中，所述根據(jù)所述加卸載響應(yīng)比時(shí)間序列中的各個(gè)加載響應(yīng)比與預(yù)設(shè)閾值的比較結(jié)果，對(duì)地殼活動(dòng)異常情況進(jìn)行監(jiān)測(cè)包括：
[0009] 當(dāng)所述加卸載響應(yīng)比時(shí)間序列中的加卸載響應(yīng)比大于所述預(yù)設(shè)閾值時(shí)，所述加卸載響應(yīng)比異常，所述加卸載響應(yīng)比對(duì)應(yīng)的空間窗內(nèi)的地殼活動(dòng)情況存在異常。
[0010] 結(jié)合第一方面，本發(fā)明實(shí)施例提供了第一方面的第二種可能的實(shí)施方式，其中，所述根據(jù)所述加卸載響應(yīng)比時(shí)間序列中的各個(gè)加載響應(yīng)比與預(yù)設(shè)閾值的比較結(jié)果，對(duì)地殼活動(dòng)異常情況進(jìn)行監(jiān)測(cè)還包括：
[0011] 根據(jù)各個(gè)異常加卸載響應(yīng)比對(duì)應(yīng)的空間窗交叉范圍，認(rèn)知地殼活動(dòng)異常的區(qū)域，預(yù)測(cè)未來地震的震中范圍。
[0012] 結(jié)合第一方面，本發(fā)明實(shí)施例提供了第一方面的第三種可能的實(shí)施方式，其中，所述通過庫倫應(yīng)力準(zhǔn)則、潮汐有效剪應(yīng)力、構(gòu)造有效剪應(yīng)力和所述水位數(shù)據(jù)時(shí)間序列，計(jì)算得到加卸載響應(yīng)比時(shí)間序列包括：
[0013] 通過庫倫應(yīng)力準(zhǔn)則、潮汐有效剪應(yīng)力和構(gòu)造有效剪應(yīng)力，判斷所述水位數(shù)據(jù)時(shí)間序列中各個(gè)預(yù)設(shè)時(shí)間點(diǎn)的加卸載狀態(tài)；
[0014] 根據(jù)所述加卸載狀態(tài)和水位處理數(shù)據(jù)，計(jì)算各個(gè)所述預(yù)設(shè)時(shí)間點(diǎn)的加卸載響應(yīng)比。
[0015] 結(jié)合第一方面，本發(fā)明實(shí)施例提供了第一方面的第四種可能的實(shí)施方式，其中，所述通過庫倫應(yīng)力準(zhǔn)則、潮汐有效剪應(yīng)力和構(gòu)造有效剪應(yīng)力，判斷所述水位數(shù)據(jù)時(shí)間序列中各個(gè)預(yù)設(shè)時(shí)間點(diǎn)的加卸載狀態(tài)包括：
[0016] 根據(jù)庫倫應(yīng)力準(zhǔn)則，計(jì)算各個(gè)所述預(yù)設(shè)時(shí)間點(diǎn)對(duì)應(yīng)的所述潮汐有效剪應(yīng)力在所述構(gòu)造有效剪應(yīng)力上的投影值；
[0017] 對(duì)各個(gè)所述投影值進(jìn)行微分計(jì)算，得到變化率；
[0018] 根據(jù)所述變化率的正負(fù)，判斷各個(gè)所述預(yù)設(shè)時(shí)間點(diǎn)的加卸載狀態(tài)。
[0019] 結(jié)合第一方面，本發(fā)明實(shí)施例提供了第一方面的第五種可能的實(shí)施方式，其中，所述根據(jù)所述加卸載狀態(tài)和所述水位處理數(shù)據(jù)，計(jì)算各個(gè)所述預(yù)設(shè)時(shí)間點(diǎn)的加卸載響應(yīng)比包括：
[0020] 對(duì)所述預(yù)設(shè)時(shí)間點(diǎn)為加載狀態(tài)的水位處理數(shù)據(jù)進(jìn)行求平均值計(jì)算，得到加載平均值；
[0021] 對(duì)所述預(yù)設(shè)時(shí)間點(diǎn)為卸載狀態(tài)的水位處理數(shù)據(jù)進(jìn)行求平均值計(jì)算，得到卸載平均值；
[0022] 將所述加載平均值與所述卸載平均值進(jìn)行作商運(yùn)算，得到所述預(yù)設(shè)時(shí)間點(diǎn)的加卸載響應(yīng)比。
[0023] 結(jié)合第一方面，本發(fā)明實(shí)施例提供了第一方面的第六種可能的實(shí)施方式，其中，所述獲取水位數(shù)據(jù)時(shí)間序列包括：
[0024] 獲取水位數(shù)據(jù)時(shí)間序列，所述水位數(shù)據(jù)時(shí)間序列包括按照多個(gè)預(yù)設(shè)時(shí)間點(diǎn)采集的水位數(shù)據(jù)；
[0025] 對(duì)所述水位數(shù)據(jù)進(jìn)行預(yù)處理和濾波操作，得到所述水位處理數(shù)據(jù)。
[0026] 結(jié)合第一方面，本發(fā)明實(shí)施例提供了第一方面的第七種可能的實(shí)施方式，其中，所述對(duì)所述水位數(shù)據(jù)進(jìn)行預(yù)處理和濾波操作，得到所述水位處理數(shù)據(jù)包括：
[0027] 去除突跳點(diǎn)的水位數(shù)據(jù)；
[0028] 對(duì)不完整的水位數(shù)據(jù)進(jìn)行插值處理；
[0029] 經(jīng)帶通濾波操作，得到所述水位處理數(shù)據(jù)。
[0030] 結(jié)合第一方面，本發(fā)明實(shí)施例提供了第一方面的第八種可能的實(shí)施方式，其中，所述預(yù)設(shè)閾值包括1。
[0031] 第二方面，本發(fā)明實(shí)施例還提供一種地震預(yù)測(cè)系統(tǒng)，包括：
[0032] 獲取單元，獲取水位數(shù)據(jù)時(shí)間序列；
[0033] 計(jì)算單元，通過庫倫應(yīng)力準(zhǔn)則、潮汐有效剪應(yīng)力、構(gòu)造有效剪應(yīng)力和所述水位數(shù)據(jù)時(shí)間序列，計(jì)算得到加卸載響應(yīng)比時(shí)間序列；
[0034] 預(yù)測(cè)單元，根據(jù)所述加卸載響應(yīng)比時(shí)間序列中的各個(gè)加載響應(yīng)比與預(yù)設(shè)閾值的比較結(jié)果，對(duì)地震前地殼活動(dòng)異常情況進(jìn)行監(jiān)測(cè)。
[0035] 本發(fā)明實(shí)施例提供了一種地震預(yù)測(cè)方法和系統(tǒng)，通過庫倫應(yīng)力準(zhǔn)則、潮汐有效剪應(yīng)力、構(gòu)造有效剪應(yīng)力和水位數(shù)據(jù)時(shí)間序列，計(jì)算得到加卸載響應(yīng)比時(shí)間序列，將加卸載響應(yīng)比與預(yù)設(shè)閾值進(jìn)行比較，將加卸載響應(yīng)比技術(shù)應(yīng)用于地下水位分析，從中提取出強(qiáng)震發(fā)生前的異常信息，為地震預(yù)測(cè)預(yù)報(bào)提供依據(jù)；
[0036] 本發(fā)明的其他特征和優(yōu)點(diǎn)將在隨后的說明書中闡述，并且，部分地從說明書中變得顯而易見，或者通過實(shí)施本發(fā)明而了解。本發(fā)明的目的和其他優(yōu)點(diǎn)在說明書、權(quán)利要求書以及附圖中所特別指出的結(jié)構(gòu)來實(shí)現(xiàn)和獲得。
[0037] 為使本發(fā)明的上述目的、特征和優(yōu)點(diǎn)能更明顯易懂，下文特舉較佳實(shí)施例，并配合所附附圖，作詳細(xì)說明如下。

附圖說明

[0038] 為了更清楚地說明本發(fā)明具體實(shí)施方式或現(xiàn)有技術(shù)中的技術(shù)方案，下面將對(duì)具體實(shí)施方式或現(xiàn)有技術(shù)描述中所需要使用的附圖作簡單地介紹，顯而易見地，下面描述中的附圖是本發(fā)明的一些實(shí)施方式，對(duì)于本領(lǐng)域普通技術(shù)人員來講，在不付出創(chuàng)造性勞動(dòng)的前提下，還可以根據(jù)這些附圖獲得其他的附圖。
[0039] 圖1為本發(fā)明實(shí)施例提供的地震預(yù)測(cè)方法流程圖；
[0040] 圖2為本發(fā)明實(shí)施例提供的近場(chǎng)觀測(cè)震前變化圖。

具體實(shí)施方式

[0041] 為使本發(fā)明實(shí)施例的目的、技術(shù)方案和優(yōu)點(diǎn)更加清楚，下面將結(jié)合附圖對(duì)本發(fā)明的技術(shù)方案進(jìn)行清楚、完整地描述，顯然，所描述的實(shí)施例是本發(fā)明一部分實(shí)施例，而不是全部的實(shí)施例?；诒景l(fā)明中的實(shí)施例，本領(lǐng)域普通技術(shù)人員在沒有做出創(chuàng)造性勞動(dòng)前提下所獲得的所有其他實(shí)施例，都屬于本發(fā)明保護(hù)的范圍。
[0042] 目前,加卸載響應(yīng)比是近年來關(guān)于震源區(qū)地殼介質(zhì)破壞演化規(guī)律性認(rèn)識(shí)的重要發(fā)現(xiàn)，其基本思路借鑒了系統(tǒng)論的方法，通過系統(tǒng)與外部的聯(lián)系來了解系統(tǒng)的性態(tài)，并根據(jù)外部響應(yīng)研究系統(tǒng)性態(tài)的動(dòng)態(tài)變化。在傳統(tǒng)的加卸載響應(yīng)比實(shí)踐時(shí)，通常取一定時(shí)間窗和空間窗內(nèi)釋放的地震(目錄)能量釋放作為響應(yīng)，然而地震活動(dòng)在時(shí)空尺度的隨機(jī)性、離散性以及相關(guān)參數(shù)的不確定性在很大程度上降低了計(jì)算結(jié)果的可靠性；
[0043] 基于此，本發(fā)明實(shí)施例提供的一種地震預(yù)測(cè)方法和系統(tǒng)，通過簡單的計(jì)算方式,保障計(jì)算結(jié)果的可靠性。
[0044] 為便于對(duì)本實(shí)施例進(jìn)行理解，首先對(duì)本發(fā)明實(shí)施例所公開的一種地震預(yù)測(cè)方法進(jìn)行詳細(xì)介紹；
[0045] 圖1為本發(fā)明實(shí)施例提供的一種地震預(yù)測(cè)方法流程圖。
[0046] 參照?qǐng)D1，本發(fā)明實(shí)施例提供的地震預(yù)測(cè)方法還包括以下步驟：
[0047] 步驟S110，獲取水位數(shù)據(jù)時(shí)間序列；
[0048] 步驟S120，通過庫倫應(yīng)力準(zhǔn)則、潮汐有效剪應(yīng)力、構(gòu)造有效剪應(yīng)力和水位數(shù)據(jù)時(shí)間序列，計(jì)算得到加卸載響應(yīng)比時(shí)間序列；
[0049] 步驟S130，根據(jù)加卸載響應(yīng)比時(shí)間序列中的各個(gè)加卸載響應(yīng)比與預(yù)設(shè)閾值的比較結(jié)果，對(duì)臨近地震前地殼活動(dòng)異常情況進(jìn)行監(jiān)測(cè)。
[0050] 在實(shí)際應(yīng)用的優(yōu)選實(shí)施例中，通過庫倫應(yīng)力準(zhǔn)則、潮汐有效剪應(yīng)力、構(gòu)造有效剪應(yīng)力和水位數(shù)據(jù)時(shí)間序列，計(jì)算得到加卸載響應(yīng)比時(shí)間序列，將加卸載響應(yīng)比與預(yù)設(shè)閾值進(jìn)行比較，將加卸載響應(yīng)比技術(shù)應(yīng)用于地下水位分析，從中提取出強(qiáng)震發(fā)生前的異常信息，為地震預(yù)測(cè)預(yù)報(bào)提供依據(jù)；
[0051] 進(jìn)一步的，在本發(fā)明實(shí)施例中，為了最大限度的保留反應(yīng)潮汐變化過程中的水位數(shù)據(jù)，將獲取的水位數(shù)據(jù)先經(jīng)過預(yù)處理及濾波操作，其中，水位資料的預(yù)處理主要包括：去突跳、插值補(bǔ)全數(shù)據(jù)及濾波操作，上述步驟S110包括：
[0052] 獲取水位數(shù)據(jù)時(shí)間序列，水位數(shù)據(jù)時(shí)間序列包括按照多個(gè)預(yù)設(shè)時(shí)間點(diǎn)采集的水位數(shù)據(jù)；
[0053] 對(duì)水位數(shù)據(jù)進(jìn)行預(yù)處理和濾波操作，得到水位處理數(shù)據(jù)。
[0054] 這里，水位數(shù)據(jù)的處理操作包括：
[0055] 步驟S210，去除突跳點(diǎn)的水位數(shù)據(jù)；
[0056] 需要說明的是，裂隙是構(gòu)造應(yīng)力積累到一定程度后在巖石體內(nèi)產(chǎn)生的，由裂隙引起的體積變化不超過正常彈性體積變形的0.2-2倍，因此發(fā)生瞬時(shí)的大幅突跳水位數(shù)據(jù)的不在裂隙引起的體積變化范圍內(nèi)，應(yīng)予以去除，以提高響應(yīng)比計(jì)算的可靠性；去除過程中，應(yīng)首先判斷當(dāng)前的預(yù)設(shè)時(shí)間點(diǎn)是否為突跳點(diǎn)；當(dāng)預(yù)設(shè)時(shí)間點(diǎn)為突跳點(diǎn)時(shí)，將預(yù)設(shè)時(shí)間點(diǎn)對(duì)應(yīng)的水位數(shù)據(jù)進(jìn)行刪除，以提高水位數(shù)據(jù)的質(zhì)量和穩(wěn)定性；
[0057] 其中，在一些可能的實(shí)施例中，可通過以下步驟，具體判斷當(dāng)前的預(yù)設(shè)時(shí)間點(diǎn)是否為突跳點(diǎn)，即重復(fù)執(zhí)行以下處理，直至水位數(shù)據(jù)時(shí)間序列中的各個(gè)預(yù)設(shè)時(shí)間點(diǎn)對(duì)應(yīng)的水位數(shù)據(jù)都被遍歷：
[0058] 計(jì)算當(dāng)前預(yù)設(shè)時(shí)間點(diǎn)對(duì)應(yīng)的水位數(shù)據(jù)與前一預(yù)設(shè)時(shí)間點(diǎn)對(duì)應(yīng)的水位數(shù)據(jù)的差值；
[0059] 若差值的絕對(duì)值超過預(yù)設(shè)范圍，則當(dāng)前預(yù)設(shè)時(shí)間點(diǎn)為突跳點(diǎn)，將突跳點(diǎn)對(duì)應(yīng)的水位數(shù)據(jù)進(jìn)行刪除。
[0060] 步驟S220，對(duì)不完整的水位數(shù)據(jù)進(jìn)行插值處理；
[0061] 這里，首先識(shí)別出水位數(shù)據(jù)時(shí)間序列中的不完整的水位數(shù)據(jù)對(duì)應(yīng)的空缺時(shí)間點(diǎn)；再根據(jù)空缺時(shí)間點(diǎn)相鄰預(yù)設(shè)時(shí)間點(diǎn)對(duì)應(yīng)的水位數(shù)據(jù)的平均值，估算空缺時(shí)間點(diǎn)對(duì)應(yīng)的不完整水位數(shù)據(jù)，并記錄不完整水位數(shù)據(jù)；再通過線性插值技術(shù)將不完整水位數(shù)據(jù)插入水位數(shù)據(jù)時(shí)間序列中，得到水位處理數(shù)據(jù)；
[0062] 步驟S230，經(jīng)帶通濾波操作，得到水位處理數(shù)據(jù)。
[0063] 這里，使用巴特沃斯(Butterworth)濾波器對(duì)水位數(shù)據(jù)進(jìn)行帶通濾波處理，只保留周期為1-24h頻段的水位數(shù)據(jù)，以去除非構(gòu)造因素的干擾信號(hào)，提高水位數(shù)據(jù)的穩(wěn)定性；
[0064] 在此基礎(chǔ)上，通過固體潮在特定滑移方向上引起的庫侖應(yīng)力變化并結(jié)合震前擴(kuò)容的概念判斷水位的加卸載過程，對(duì)比加卸載過程的水位平均值變化，分析地震的迫近程度。
[0065] 進(jìn)一步的，本發(fā)明實(shí)施例為了計(jì)算加卸載響應(yīng)比，先對(duì)加卸載狀態(tài)進(jìn)行判斷，進(jìn)而實(shí)現(xiàn)相應(yīng)加載、卸載水位數(shù)據(jù)的選取，步驟S120包括：
[0066] 步驟S310，通過庫倫應(yīng)力準(zhǔn)則、潮汐有效剪應(yīng)力和構(gòu)造有效剪應(yīng)力，判斷水位數(shù)據(jù)時(shí)間序列中各個(gè)預(yù)設(shè)時(shí)間點(diǎn)的加卸載狀態(tài)；
[0067] 具體包括，根據(jù)庫倫應(yīng)力準(zhǔn)則，計(jì)算各個(gè)預(yù)設(shè)時(shí)間點(diǎn)對(duì)應(yīng)的潮汐有效剪應(yīng)力在構(gòu)造有效剪應(yīng)力上的投影值；對(duì)各個(gè)投影值進(jìn)行微分計(jì)算，得到變化率；根據(jù)變化率的正負(fù)，判斷各個(gè)預(yù)設(shè)時(shí)間點(diǎn)的加卸載狀態(tài)。
[0068] 步驟S320，根據(jù)加卸載狀態(tài)和水位處理數(shù)據(jù)，計(jì)算各個(gè)預(yù)設(shè)時(shí)間點(diǎn)的加卸載響應(yīng)比，根據(jù)加卸載比值的計(jì)算結(jié)果，實(shí)現(xiàn)地震危險(xiǎn)性的判斷；
[0069] 具體包括，對(duì)預(yù)設(shè)時(shí)間點(diǎn)為加載狀態(tài)的水位處理數(shù)據(jù)進(jìn)行求平均值計(jì)算，得到加載平均值；對(duì)預(yù)設(shè)時(shí)間點(diǎn)為卸載狀態(tài)的水位處理數(shù)據(jù)進(jìn)行求平均值計(jì)算，得到卸載平均值；將加載平均值與卸載平均值進(jìn)行作商運(yùn)算，得到預(yù)設(shè)時(shí)間點(diǎn)的加卸載響應(yīng)比。
[0070] 進(jìn)一步的，上述實(shí)施例提供的步驟S130包括：
[0071] 當(dāng)加卸載響應(yīng)比時(shí)間序列中的加卸載響應(yīng)比大于預(yù)設(shè)閾值時(shí)，加卸載響應(yīng)比異常，加卸載響應(yīng)比對(duì)應(yīng)的空間窗內(nèi)的地殼震動(dòng)情況存在異常，在一些可能是優(yōu)選實(shí)施例中，預(yù)設(shè)閾值包括1。
[0072] 需要說明的是，加卸載響應(yīng)比時(shí)間序列刻畫了構(gòu)造加載的不同階段，反映了地震孕育發(fā)生的物理過程。由于潮汐應(yīng)力比構(gòu)造應(yīng)力低了數(shù)個(gè)數(shù)量級(jí)，因此其本身只能觸發(fā)而不能制造地震。當(dāng)構(gòu)造應(yīng)力較低的時(shí)(線彈性階段)，巖石體內(nèi)幾乎沒有擴(kuò)容應(yīng)變的產(chǎn)生，加載和卸載過程的水位變化沒有明顯差異，因而加卸載響應(yīng)比Y≈1，其中，在一些可能的實(shí)施例中存在約正負(fù)0.02的誤差，即Y≈1±0.02；當(dāng)構(gòu)造應(yīng)力達(dá)到較高水平時(shí)，震源區(qū)巖石介質(zhì)就進(jìn)入了擴(kuò)容階段，線彈性穩(wěn)定狀態(tài)被打破，任何微小的擾動(dòng)都可能造成擴(kuò)容，使得加、卸載過程的水位變化出現(xiàn)差異，導(dǎo)致Y值發(fā)生改變，且隨著構(gòu)造應(yīng)力增大、擴(kuò)容率的上升，Y值會(huì)進(jìn)一步增大。當(dāng)Y值達(dá)到一定程度(臨界值)以后，隨著裂隙內(nèi)流體的進(jìn)入，介質(zhì)物理性質(zhì)可能會(huì)得到一定的恢復(fù)，表現(xiàn)為加卸載響應(yīng)比值在臨近地震前出現(xiàn)回落，具體可參照?qǐng)D2中Y值的趨勢(shì)曲線。
[0073] 進(jìn)一步的，步驟S130還包括：
[0074] 根據(jù)各個(gè)異常加卸載響應(yīng)比對(duì)應(yīng)的空間窗交叉范圍，預(yù)測(cè)地殼震動(dòng)異常的震中范圍。
[0075] 這里，對(duì)于每個(gè)井位都可采用上述本發(fā)明方法實(shí)施例，獲取當(dāng)井位在一定長度時(shí)間窗的水位數(shù)據(jù)時(shí)間序列，通過水位數(shù)據(jù)處理，提高水位數(shù)據(jù)質(zhì)量，再將計(jì)算水位數(shù)據(jù)的加卸載狀態(tài)和加卸載響應(yīng)比，根據(jù)加卸載響應(yīng)比可知曉該井位的哪些時(shí)間點(diǎn)處于異常狀態(tài)，根據(jù)響應(yīng)比曲線，可知曉地殼變化異常情況；其中，每個(gè)井位都具有一定的監(jiān)測(cè)空間窗，即能夠判斷監(jiān)測(cè)多大范圍的地殼變化，通過多個(gè)均監(jiān)測(cè)到異常的井位空間窗的交叉范圍，能夠預(yù)測(cè)地殼震動(dòng)的震中位置；
[0076] 進(jìn)一步的，采集實(shí)際地殼震動(dòng)變化圖對(duì)本發(fā)明實(shí)施例中的地震預(yù)測(cè)方法進(jìn)行驗(yàn)證，如圖2所示，2013年M7.0蘆山、2014年M6.5魯?shù)楹蚆6.6景谷地震的空間位置及由近場(chǎng)觀測(cè)資料所得的震前變化。其中圖2(a)、2(c)和2(f)展示了使用震中附近100公里范圍內(nèi)地下水位得到的加卸載響應(yīng)比時(shí)間序列(垂直箭頭表示地震)。圖2(d)和圖2(e)分別為姑咱和昭通臺(tái)去趨勢(shì)以后的鉆孔應(yīng)變及對(duì)應(yīng)的降水和大氣壓。水位觀測(cè)井、震中和鉆孔應(yīng)變臺(tái)位置都展示圖2(b)。
[0077] 對(duì)比圖2中不同井水位，圖2(a)、2(c)和2(f)中得到的響應(yīng)比值序列，大部分時(shí)間幾乎都保持在1.0附近，直至地震前數(shù)月(或年)達(dá)到了異常高值，并在臨近地震前(圖中箭頭指示處)短時(shí)間內(nèi)出現(xiàn)一定回落。需要指出的是，雖然不同井水位的加卸載響應(yīng)比在震前異常峰值的最高僅為1.1左右，但相對(duì)程度明顯，超過了1.0附近波動(dòng)噪音的數(shù)倍以上，對(duì)比震前未見顯著變化的原始記錄，信噪比高，異常突出，可以說明本發(fā)明實(shí)施例通過加卸載響應(yīng)比判斷地殼變化異常的方法，信噪比較高，易于辨別。
[0078] 此外，進(jìn)一步對(duì)比圖2(c)可以發(fā)現(xiàn)，比值的異常幅度隨震中距增大而減小。如魯?shù)榈卣鹎?，ZYLJ、ZYYZ、ZT和HZ井對(duì)應(yīng)響應(yīng)比Y的峰值逐漸降低，分別為1.1、1.07、1.06和1.03，但他們的震中距離則逐漸增大，分別是35.8、39.2、42.8和75.4公里。類似地，參照?qǐng)D2(f)，景谷地震前，JG和LC井的響應(yīng)比異常峰值：1.11vs.1.08，震中距：21.8vs.47.9公里。
[0079] 圖2所示的水位加卸載響應(yīng)比演化與早先利用Benioff貝尼奧夫應(yīng)變得到的結(jié)果相一致，其過程應(yīng)該與巖石圈介質(zhì)本構(gòu)關(guān)系的動(dòng)態(tài)變化有關(guān)。由于潮汐應(yīng)力比構(gòu)造應(yīng)力低了數(shù)個(gè)數(shù)量級(jí)，因此其本身只能觸發(fā)而不能制造地震。當(dāng)構(gòu)造應(yīng)力較低的時(shí)，系統(tǒng)處于線彈性階段，巖石體內(nèi)幾乎沒有微破裂的產(chǎn)生，加載和卸載過程的水位沒有明顯差異，因而Y≈1；當(dāng)構(gòu)造應(yīng)力達(dá)到較高水平時(shí)，線彈性穩(wěn)定狀態(tài)被打破，任何微小的加載都可能觸發(fā)破裂，相應(yīng)的體積變化會(huì)使得加載和卸載過程的水位響應(yīng)出現(xiàn)差異，導(dǎo)致Y值改變，且隨著構(gòu)造應(yīng)力增大，破裂的加劇，Y值變化會(huì)愈發(fā)顯著。而當(dāng)超過臨界值以后，隨著Kaiser凱塞效應(yīng)的逐漸失效，加卸載響應(yīng)差異的減小，Y值會(huì)出現(xiàn)回落。
[0080] 上述水位加卸載響應(yīng)比值的異常增加變化與震前擴(kuò)容過程非常相似。按照擴(kuò)容模型，隨著構(gòu)造應(yīng)力的增加，由于微破裂的產(chǎn)生震源區(qū)會(huì)發(fā)生擴(kuò)容。由于需要較高的應(yīng)力積累，因此擴(kuò)容現(xiàn)象通常在震前數(shù)月-數(shù)年間才能夠觀測(cè)到。對(duì)于一個(gè)6級(jí)地震而言，擴(kuò)容區(qū)域大約是震中100公里的范圍(空間窗)。為了證實(shí)這一推測(cè)，我們探查了距離震中100公里范圍地殼形變觀測(cè)。收集到兩項(xiàng)觀測(cè)：姑咱(GZ)和昭通(ZT)鉆孔應(yīng)變，距離蘆山和魯?shù)榈卣鹫鹬蟹謩e為81和49公里，深度為40和45米，見圖2(d)、2(e)的第1-2個(gè)曲線圖。圖2(d)、2(e)第3-4個(gè)曲線圖中分別還給出了這兩個(gè)臺(tái)站的降水和氣壓資料?？梢钥吹皆谒患有遁d響應(yīng)比值發(fā)生異常增加的同時(shí)段，鉆孔應(yīng)變出現(xiàn)了明顯的壓縮過程，而氣壓和降水則沒有任何-6 -5
顯著的異常。GZ的EW(東西)和NS(南北)分量分別被壓縮了5.0×10 和3.0×10 ，更近的昭通臺(tái)則觀測(cè)到更大的壓縮變化：1.0×10-4(EW)和4.0×10-5(NS)。這為微破裂導(dǎo)致的巖石體積變化提供了證據(jù)，提升了水位加卸載響應(yīng)比異常的可信度。
[0081] 此外，可以看出隨著震級(jí)的相應(yīng)變化，需要選擇與之匹配的時(shí)間窗與空間窗，震級(jí)越高，時(shí)間窗與空間窗選取的越大；
[0082] 進(jìn)一步的，本發(fā)明實(shí)施例還提供一種地震預(yù)測(cè)系統(tǒng)，包括：
[0083] 獲取單元，獲取水位數(shù)據(jù)時(shí)間序列；
[0084] 計(jì)算單元，通過庫倫應(yīng)力準(zhǔn)則、潮汐有效剪應(yīng)力、構(gòu)造有效剪應(yīng)力和水位數(shù)據(jù)時(shí)間序列，計(jì)算得到加卸載響應(yīng)比時(shí)間序列；
[0085] 預(yù)測(cè)單元，根據(jù)加卸載響應(yīng)比時(shí)間序列中的各個(gè)加載響應(yīng)比與預(yù)設(shè)閾值的比較結(jié)果，對(duì)地殼震動(dòng)異常情況進(jìn)行監(jiān)測(cè)。
[0086] 本發(fā)明實(shí)施例提供的地震預(yù)測(cè)系統(tǒng)，與上述實(shí)施例提供的地震預(yù)測(cè)方法具有相同的技術(shù)特征，所以也能解決相同的技術(shù)問題，達(dá)到相同的技術(shù)效果。
[0087] 本發(fā)明實(shí)施例所提供的地震預(yù)測(cè)方法和系統(tǒng)的計(jì)算機(jī)程序產(chǎn)品，包括存儲(chǔ)了程序代碼的計(jì)算機(jī)可讀存儲(chǔ)介質(zhì)，所述程序代碼包括的指令可用于執(zhí)行前面方法實(shí)施例中所述的方法，具體實(shí)現(xiàn)可參見方法實(shí)施例，在此不再贅述。
[0088] 所屬領(lǐng)域的技術(shù)人員可以清楚地了解到，為描述的方便和簡潔，上述描述的系統(tǒng)和裝置的具體工作過程，可以參考前述方法實(shí)施例中的對(duì)應(yīng)過程，在此不再贅述。
[0089] 另外，在本發(fā)明實(shí)施例的描述中，除非另有明確的規(guī)定和限定，術(shù)語“安裝”、“相連”、“連接”應(yīng)做廣義理解，例如，可以是固定連接，也可以是可拆卸連接，或一體地連接；可以是機(jī)械連接，也可以是電連接；可以是直接相連，也可以通過中間媒介間接相連，可以是兩個(gè)元件內(nèi)部的連通。對(duì)于本領(lǐng)域的普通技術(shù)人員而言，可以具體情況理解上述術(shù)語在本發(fā)明中的具體含義。
[0090] 所述功能如果以軟件功能單元的形式實(shí)現(xiàn)并作為獨(dú)立的產(chǎn)品銷售或使用時(shí)，可以存儲(chǔ)在一個(gè)計(jì)算機(jī)可讀取存儲(chǔ)介質(zhì)中?；谶@樣的理解，本發(fā)明的技術(shù)方案本質(zhì)上或者說對(duì)現(xiàn)有技術(shù)做出貢獻(xiàn)的部分或者該技術(shù)方案的部分可以以軟件產(chǎn)品的形式體現(xiàn)出來，該計(jì)算機(jī)軟件產(chǎn)品存儲(chǔ)在一個(gè)存儲(chǔ)介質(zhì)中，包括若干指令用以使得一臺(tái)計(jì)算機(jī)設(shè)備(可以是個(gè)人計(jì)算機(jī)，服務(wù)器，或者網(wǎng)絡(luò)設(shè)備等)執(zhí)行本發(fā)明各個(gè)實(shí)施例所述方法的全部或部分步驟。而前述的存儲(chǔ)介質(zhì)包括：U盤、移動(dòng)硬盤、只讀存儲(chǔ)器(ROM，Read-Only?Memory)、隨機(jī)存取存儲(chǔ)器(RAM，Random?Access?Memory)、磁碟或者光盤等各種可以存儲(chǔ)程序代碼的介質(zhì)。
[0091] 在本發(fā)明的描述中，需要說明的是，術(shù)語“中心”、“上”、“下”、“左”、“右”、“豎直”、“水平”、“內(nèi)”、“外”等指示的方位或位置關(guān)系為基于附圖所示的方位或位置關(guān)系，僅是為了便于描述本發(fā)明和簡化描述，而不是指示或暗示所指的裝置或元件必須具有特定的方位、以特定的方位構(gòu)造和操作，因此不能理解為對(duì)本發(fā)明的限制。此外，術(shù)語“第一”、“第二”、“第三”僅用于描述目的，而不能理解為指示或暗示相對(duì)重要性。
[0092] 本發(fā)明實(shí)施例還提供一種電子設(shè)備，包括存儲(chǔ)器、處理器及存儲(chǔ)在存儲(chǔ)器上并可在處理器上運(yùn)行的計(jì)算機(jī)程序，處理器執(zhí)行計(jì)算機(jī)程序時(shí)實(shí)現(xiàn)上述實(shí)施例提供的地震預(yù)測(cè)方法的步驟。
[0093] 本發(fā)明實(shí)施例還提供一種計(jì)算機(jī)可讀存儲(chǔ)介質(zhì)，計(jì)算機(jī)可讀存儲(chǔ)介質(zhì)上存儲(chǔ)有計(jì)算機(jī)程序，計(jì)算機(jī)程序被處理器運(yùn)行時(shí)執(zhí)行上述實(shí)施例的地震預(yù)測(cè)方法的步驟。
[0094] 最后應(yīng)說明的是：以上所述實(shí)施例，僅為本發(fā)明的具體實(shí)施方式，用以說明本發(fā)明的技術(shù)方案，而非對(duì)其限制，本發(fā)明的保護(hù)范圍并不局限于此，盡管參照前述實(shí)施例對(duì)本發(fā)明進(jìn)行了詳細(xì)的說明，本領(lǐng)域的普通技術(shù)人員應(yīng)當(dāng)理解：任何熟悉本技術(shù)領(lǐng)域的技術(shù)人員在本發(fā)明揭露的技術(shù)范圍內(nèi)，其依然可以對(duì)前述實(shí)施例所記載的技術(shù)方案進(jìn)行修改或可輕易想到變化，或者對(duì)其中部分技術(shù)特征進(jìn)行等同替換；而這些修改、變化或者替換，并不使相應(yīng)技術(shù)方案的本質(zhì)脫離本發(fā)明實(shí)施例技術(shù)方案的精神和范圍，都應(yīng)涵蓋在本發(fā)明的保護(hù)范圍之內(nèi)。因此，本發(fā)明的保護(hù)范圍應(yīng)所述以權(quán)利要求的保護(hù)范圍為準(zhǔn)。
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