本發(fā)明屬于地震監(jiān)測(cè)預(yù)警，具體涉及一種同震滑動(dòng)分布快速反演方法、裝置、設(shè)備、介質(zhì)及產(chǎn)品。

背景技術(shù)：

1、地震常常伴隨著諸如滑坡和泥石流等次生地質(zhì)災(zāi)害的發(fā)生，會(huì)造成嚴(yán)重的人員傷亡與經(jīng)濟(jì)損失。面對(duì)嚴(yán)峻的震情形勢(shì)，加強(qiáng)對(duì)強(qiáng)震及大震減災(zāi)方面的研究，實(shí)現(xiàn)可操作的防震減災(zāi)措施，是經(jīng)濟(jì)發(fā)展與社會(huì)穩(wěn)定的重大需求。

2、隨著地震觀測(cè)技術(shù)的進(jìn)步、數(shù)據(jù)實(shí)時(shí)傳輸能力的提高和計(jì)算機(jī)處理速度的增強(qiáng)，實(shí)時(shí)地震學(xué)已成為震源參數(shù)獲取及滑動(dòng)分布反演的重要手段。地震學(xué)方法主要依賴于密集的地震臺(tái)網(wǎng)記錄的地震波信號(hào)，在中小型地震發(fā)生時(shí)能夠取得不錯(cuò)的效果，但強(qiáng)震事件發(fā)生時(shí)可能會(huì)出現(xiàn)一些問(wèn)題，如寬頻地震儀面對(duì)強(qiáng)烈的地震波，容易出現(xiàn)量程限幅的現(xiàn)象，導(dǎo)致難以捕獲完整的地震波信號(hào)；而強(qiáng)震儀在近場(chǎng)區(qū)域會(huì)由于地表的傾斜與旋轉(zhuǎn)，導(dǎo)致儀器的坐標(biāo)參考系統(tǒng)發(fā)生變化，使得記錄的地震波信號(hào)發(fā)生扭曲，導(dǎo)致一次或兩次離散積分得到的速度或位移序列也會(huì)產(chǎn)生漂移現(xiàn)象。

3、近年來(lái)，隨著新興的gnss（global?navigation?satellite?system，全球?qū)Ш叫l(wèi)星系統(tǒng)）技術(shù)的發(fā)展，尤其是我國(guó)北斗衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)bds（beidou?navigation?satellitesystem）的建成并向全球提供服務(wù)，使得基于bds/gnss的實(shí)時(shí)地震學(xué)成為了目前研究的熱點(diǎn)。已有研究表明利用高頻（例如每秒記錄一次）的gnss衛(wèi)星定位數(shù)據(jù)在強(qiáng)震震源參數(shù)獲取以及滑動(dòng)分布反演方面具有獨(dú)特的優(yōu)勢(shì)，也是傳統(tǒng)地震學(xué)方法的一種有效補(bǔ)充手段。但是前人僅針對(duì)構(gòu)造環(huán)境單一的海洋俯沖帶區(qū)域進(jìn)行了基于高頻gnss衛(wèi)星定位數(shù)據(jù)的同震滑動(dòng)分布反演研究，由于受高頻bds技術(shù)較年輕以及在青藏高原地區(qū)的高頻gnss臺(tái)站分布較稀疏等限制，目前尚未形成完整、適用于構(gòu)造復(fù)雜的青藏高原地區(qū)且利用高頻gnss衛(wèi)星定位數(shù)據(jù)進(jìn)行同震滑動(dòng)分布快速反演的技術(shù)方案。

4、因此，針對(duì)強(qiáng)震頻發(fā)以及構(gòu)造復(fù)雜的青藏高原地區(qū)，如何提供一種適用于青藏高原地區(qū)且利用高頻gnss衛(wèi)星定位數(shù)據(jù)進(jìn)行同震滑動(dòng)分布快速反演的完整方案，是本領(lǐng)域技術(shù)人員亟需研究的課題。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)思路

1、本發(fā)明的目的是提供一種同震滑動(dòng)分布快速反演方法、裝置、計(jì)算機(jī)設(shè)備、計(jì)算機(jī)可讀存儲(chǔ)產(chǎn)品及計(jì)算機(jī)程序產(chǎn)品，用以解決現(xiàn)有同震滑動(dòng)分布反演方案因無(wú)法適用于強(qiáng)震頻發(fā)以及構(gòu)造復(fù)雜的青藏高原地區(qū)而導(dǎo)致無(wú)法及時(shí)得到最優(yōu)同震滑動(dòng)分布結(jié)果，進(jìn)而不利于為區(qū)域強(qiáng)震監(jiān)測(cè)預(yù)警和震后快速應(yīng)急響應(yīng)提供技術(shù)支撐的問(wèn)題。

2、為了實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明采用以下技術(shù)方案：

3、第一方面，提供了一種同震滑動(dòng)分布快速反演方法，包括：

4、實(shí)時(shí)接收由位于目標(biāo)監(jiān)測(cè)地區(qū)內(nèi)的個(gè)gnss連續(xù)臺(tái)站回傳的衛(wèi)星定位數(shù)據(jù)，其中，表示大于等于2的正整數(shù)；

5、針對(duì)在所述個(gè)gnss連續(xù)臺(tái)站中的各個(gè)臺(tái)站，結(jié)合實(shí)時(shí)星歷數(shù)據(jù)和對(duì)應(yīng)的衛(wèi)星定位數(shù)據(jù)，實(shí)時(shí)解算得到對(duì)應(yīng)的地表運(yùn)動(dòng)位移波形；

6、實(shí)時(shí)判斷所述各個(gè)臺(tái)站的地表運(yùn)動(dòng)位移波形的波形幅值變量是否超出預(yù)設(shè)閾值；

7、若發(fā)現(xiàn)同時(shí)有至少個(gè)臺(tái)站的波形幅值變量超出所述預(yù)設(shè)閾值，則針對(duì)所述各個(gè)臺(tái)站，根據(jù)對(duì)應(yīng)的地表運(yùn)動(dòng)位移波形，利用階躍函數(shù)擬合方式提取出逐歷元時(shí)刻且對(duì)應(yīng)的同震形變結(jié)果，其中，表示小于等于的正整數(shù)，所述逐歷元時(shí)刻是指自發(fā)現(xiàn)同時(shí)有至少個(gè)臺(tái)站的波形幅值變量超出所述預(yù)設(shè)閾值的時(shí)刻起的逐個(gè)時(shí)刻；

8、根據(jù)所述各個(gè)臺(tái)站且所述逐歷元時(shí)刻的同震形變結(jié)果，結(jié)合震源位置信息，自適應(yīng)搜索斷層信息并進(jìn)行有限斷層模型構(gòu)建，得到有限斷層模型構(gòu)建結(jié)果；

9、根據(jù)所述有限斷層模型構(gòu)建結(jié)果，結(jié)合最速下降法進(jìn)行所述逐歷元時(shí)刻的同震滑動(dòng)分布反演，并在反演過(guò)程中利用使殘差值最小化的方式，確定出所述逐歷元時(shí)刻的斷層滑動(dòng)分布最優(yōu)解；

10、將所述逐歷元時(shí)刻的斷層滑動(dòng)分布最優(yōu)解作為有限斷層滑動(dòng)分布結(jié)果并予以輸出。

11、基于上述
技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：
，提供了一種利用高頻gnss衛(wèi)星定位數(shù)據(jù)進(jìn)行同震滑動(dòng)分布快速反演的完整新方案，即先實(shí)時(shí)接收由位于目標(biāo)監(jiān)測(cè)地區(qū)內(nèi)的多個(gè)gnss連續(xù)臺(tái)站回傳的衛(wèi)星定位數(shù)據(jù)，然后針對(duì)各個(gè)臺(tái)站，結(jié)合實(shí)時(shí)星歷數(shù)據(jù)和對(duì)應(yīng)的定位數(shù)據(jù)，實(shí)時(shí)解算得到對(duì)應(yīng)的地表運(yùn)動(dòng)位移波形，再然后在判定存在地震事件后，利用階躍函數(shù)擬合方式提取出逐歷元時(shí)刻且各個(gè)臺(tái)站的同震形變結(jié)果，并自適應(yīng)搜索斷層信息以及進(jìn)行有限斷層模型構(gòu)建，最后根據(jù)模型構(gòu)建結(jié)果，結(jié)合最速下降法進(jìn)行逐歷元時(shí)刻的同震滑動(dòng)分布反演，并在反演過(guò)程中利用使殘差值最小化的方式，確定出逐歷元時(shí)刻的斷層滑動(dòng)分布最優(yōu)解，得到有限斷層滑動(dòng)分布結(jié)果，如此能夠在地震發(fā)生后較短時(shí)間內(nèi)（甚至是在發(fā)震斷層破裂完成之前）反演得到最優(yōu)的同震滑動(dòng)分布模型，進(jìn)而可為區(qū)域強(qiáng)震監(jiān)測(cè)預(yù)警和震后快速應(yīng)急響應(yīng)提供技術(shù)支撐，并為地震預(yù)警工作的深入開展及內(nèi)容擴(kuò)展提供依據(jù)，特別適用于強(qiáng)震頻發(fā)以及構(gòu)造復(fù)雜的青藏高原地區(qū)，便于實(shí)際應(yīng)用和推廣。

12、在一個(gè)可能的設(shè)計(jì)中，針對(duì)在所述個(gè)gnss連續(xù)臺(tái)站中的各個(gè)臺(tái)站，結(jié)合實(shí)時(shí)星歷數(shù)據(jù)和對(duì)應(yīng)的衛(wèi)星定位數(shù)據(jù)，實(shí)時(shí)解算得到對(duì)應(yīng)的地表運(yùn)動(dòng)位移波形，包括：

13、針對(duì)在所述個(gè)衛(wèi)星定位連續(xù)臺(tái)站中的各個(gè)臺(tái)站，結(jié)合實(shí)時(shí)星歷數(shù)據(jù)和對(duì)應(yīng)的衛(wèi)星定位數(shù)據(jù)，利用相對(duì)定位方式或精密單點(diǎn)定位方式實(shí)時(shí)解算得到對(duì)應(yīng)的地表運(yùn)動(dòng)位移波形。

14、在一個(gè)可能的設(shè)計(jì)中，在針對(duì)所述各個(gè)臺(tái)站提取出逐歷元時(shí)刻且對(duì)應(yīng)的同震形變結(jié)果后，所述方法還包括：

15、根據(jù)所述各個(gè)臺(tái)站且所述逐歷元時(shí)刻的同震形變結(jié)果，繪制得到同震形變動(dòng)態(tài)演化圖像并予以輸出。

16、在一個(gè)可能的設(shè)計(jì)中，根據(jù)所述各個(gè)臺(tái)站且所述逐歷元時(shí)刻的同震形變結(jié)果，結(jié)合震源位置信息，自適應(yīng)搜索斷層信息并進(jìn)行有限斷層模型構(gòu)建，得到有限斷層模型構(gòu)建結(jié)果，包括：

17、以震源位置信息指示的位置為中心，根據(jù)所述各個(gè)臺(tái)站且所述逐歷元時(shí)刻的同震形變結(jié)果確定斷層走向及傾向；

18、根據(jù)斷層走向及傾向確定結(jié)果，在斷層走向及傾向的兩側(cè)選取發(fā)震斷層；

19、根據(jù)震級(jí)-破裂長(zhǎng)度經(jīng)驗(yàn)公式計(jì)算結(jié)果確定所述發(fā)震斷層的長(zhǎng)度范圍，以及根據(jù)所述目標(biāo)監(jiān)測(cè)地區(qū)的歷史地震情況，確定所述發(fā)震斷層的深度范圍，最終得到有限斷層模型構(gòu)建結(jié)果。

20、在一個(gè)可能的設(shè)計(jì)中，根據(jù)所述有限斷層模型構(gòu)建結(jié)果，結(jié)合最速下降法進(jìn)行所述逐歷元時(shí)刻的同震滑動(dòng)分布反演，并在反演過(guò)程中利用使殘差值最小化的方式，確定出所述逐歷元時(shí)刻的斷層滑動(dòng)分布最優(yōu)解，包括：

21、根據(jù)所述有限斷層模型構(gòu)建結(jié)果，利用okada模型計(jì)算格林函數(shù)，建立在所述有限斷層模型構(gòu)建結(jié)果中的各個(gè)發(fā)震斷層與各個(gè)地表觀測(cè)點(diǎn)之間的一一對(duì)應(yīng)函數(shù)關(guān)系，其中，所述地表觀測(cè)點(diǎn)為所述衛(wèi)星定位連續(xù)臺(tái)站的所在地理位置；

22、使用最速下降法進(jìn)行逐歷元時(shí)刻的同震滑動(dòng)分布反演，并在反演過(guò)程中尋找所述逐歷元時(shí)刻的斷層滑動(dòng)分布最優(yōu)解以使如下目標(biāo)函數(shù)的值最?。?/p>

23、

24、式中，表示利用所述okada模型計(jì)算得到的格林函數(shù)矩陣，表示待求解的參數(shù)模型，表示地表觀測(cè)值，表示模擬值與觀測(cè)值之間的差值，表示預(yù)設(shè)的平滑因子，表示拉普拉斯算子，表示反演所使用的衛(wèi)星定位數(shù)據(jù)的所屬臺(tái)站序號(hào)。

25、在一個(gè)可能的設(shè)計(jì)中，將所述逐歷元時(shí)刻的斷層滑動(dòng)分布最優(yōu)解作為有限斷層滑動(dòng)分布結(jié)果并予以輸出，包括：

26、從所述逐歷元時(shí)刻的斷層滑動(dòng)分布最優(yōu)解中提取出有限斷層的平均長(zhǎng)度、平均寬度和平均滑動(dòng)量，并按照如下公式計(jì)算得到地震矩和矩震級(jí)：

27、

28、式中，表示有限斷層介質(zhì)的剛性系數(shù)且單位為gpa，表示所述平均長(zhǎng)度且單位為千米，表示所述平均寬度且單位為千米，表示所述平均滑動(dòng)量且單位為米；

29、將所述逐歷元時(shí)刻的斷層滑動(dòng)分布最優(yōu)解作為有限斷層滑動(dòng)分布結(jié)果并與所述地震矩和/或所述矩震級(jí)一起予以輸出；

30、和/或，將所述逐歷元時(shí)刻的斷層滑動(dòng)分布最優(yōu)解作為有限斷層滑動(dòng)分布結(jié)果并予以輸出，包括：

31、在使用跟蹤方差法確定所述各個(gè)臺(tái)站的地震事件結(jié)束后，將最終得到的所述逐歷元時(shí)刻的斷層滑動(dòng)分布最優(yōu)解作為有限斷層滑動(dòng)分布結(jié)果并予以輸出。

32、第二方面，提供了一種同震滑動(dòng)分布快速反演裝置，包括有依次通信連接的gnss數(shù)據(jù)獲取單元、位移波形解算單元、閾值比較判斷單元、同震形變提取單元、斷層模型構(gòu)建單元、滑動(dòng)分布反演單元和滑動(dòng)分布結(jié)果輸出單元；

33、所述gnss數(shù)據(jù)獲取單元，用于實(shí)時(shí)接收由位于目標(biāo)監(jiān)測(cè)地區(qū)內(nèi)的個(gè)gnss連續(xù)臺(tái)站回傳的衛(wèi)星定位數(shù)據(jù)，其中，表示大于等于2的正整數(shù)；

34、所述位移波形解算單元，用于針對(duì)在所述個(gè)gnss連續(xù)臺(tái)站中的各個(gè)臺(tái)站，結(jié)合實(shí)時(shí)星歷數(shù)據(jù)和對(duì)應(yīng)的衛(wèi)星定位數(shù)據(jù)，實(shí)時(shí)解算得到對(duì)應(yīng)的地表運(yùn)動(dòng)位移波形；

35、所述閾值比較判斷單元，用于實(shí)時(shí)判斷所述各個(gè)臺(tái)站的地表運(yùn)動(dòng)位移波形的波形幅值變量是否超出預(yù)設(shè)閾值；

36、所述同震形變提取單元，用于若發(fā)現(xiàn)同時(shí)有至少個(gè)臺(tái)站的波形幅值變量超出所述預(yù)設(shè)閾值，則針對(duì)所述各個(gè)臺(tái)站，根據(jù)對(duì)應(yīng)的地表運(yùn)動(dòng)位移波形，利用階躍函數(shù)擬合方式提取出逐歷元時(shí)刻且對(duì)應(yīng)的同震形變結(jié)果，其中，表示小于等于的正整數(shù)，所述逐歷元時(shí)刻是指自發(fā)現(xiàn)同時(shí)有至少個(gè)臺(tái)站的波形幅值變量超出所述預(yù)設(shè)閾值的時(shí)刻起的逐個(gè)時(shí)刻；

37、所述斷層模型構(gòu)建單元，用于根據(jù)所述各個(gè)臺(tái)站且所述逐歷元時(shí)刻的同震形變結(jié)果，結(jié)合震源位置信息，自適應(yīng)搜索斷層信息并進(jìn)行有限斷層模型構(gòu)建，得到有限斷層模型構(gòu)建結(jié)果；

38、所述滑動(dòng)分布反演單元，用于根據(jù)所述有限斷層模型構(gòu)建結(jié)果，結(jié)合最速下降法進(jìn)行所述逐歷元時(shí)刻的同震滑動(dòng)分布反演，并在反演過(guò)程中利用使殘差值最小化的方式，確定出所述逐歷元時(shí)刻的斷層滑動(dòng)分布最優(yōu)解；

39、所述滑動(dòng)分布結(jié)果輸出單元，用于將所述逐歷元時(shí)刻的斷層滑動(dòng)分布最優(yōu)解作為有限斷層滑動(dòng)分布結(jié)果并予以輸出。

40、第三方面，本發(fā)明提供了一種計(jì)算機(jī)設(shè)備，包括有依次通信連接的存儲(chǔ)器、處理器和收發(fā)器，其中，所述存儲(chǔ)器用于存儲(chǔ)計(jì)算機(jī)程序，所述收發(fā)器用于收發(fā)消息，所述處理器用于讀取所述計(jì)算機(jī)程序，執(zhí)行如第一方面或第一方面中任意設(shè)計(jì)所述的同震滑動(dòng)分布快速反演方法。

41、第四方面，本發(fā)明提供了一種計(jì)算機(jī)可讀存儲(chǔ)產(chǎn)品，所述計(jì)算機(jī)可讀存儲(chǔ)產(chǎn)品上存儲(chǔ)有指令，當(dāng)所述指令在計(jì)算機(jī)上運(yùn)行時(shí)，執(zhí)行如第一方面或第一方面中任意設(shè)計(jì)所述的同震滑動(dòng)分布快速反演方法。

42、第五方面，本發(fā)明提供了一種計(jì)算機(jī)程序產(chǎn)品，包括計(jì)算機(jī)程序或指令，所述計(jì)算機(jī)程序或所述指令在被計(jì)算機(jī)執(zhí)行時(shí)實(shí)現(xiàn)如第一方面或第一方面中任意設(shè)計(jì)所述的同震滑動(dòng)分布快速反演方法。

43、上述方案的有益效果：

44、本發(fā)明創(chuàng)造提供了一種利用高頻gnss數(shù)據(jù)進(jìn)行同震滑動(dòng)分布快速反演的完整新方案，即先實(shí)時(shí)接收由位于目標(biāo)監(jiān)測(cè)地區(qū)內(nèi)的多個(gè)gnss連續(xù)臺(tái)站回傳的衛(wèi)星定位數(shù)據(jù)，然后針對(duì)各個(gè)臺(tái)站，結(jié)合實(shí)時(shí)星歷數(shù)據(jù)和對(duì)應(yīng)的定位數(shù)據(jù)，實(shí)時(shí)解算得到對(duì)應(yīng)的地表運(yùn)動(dòng)位移波形，再然后在判定存在地震事件后，利用階躍函數(shù)擬合方式提取出逐歷元時(shí)刻且各個(gè)臺(tái)站的同震形變結(jié)果，并自適應(yīng)搜索斷層信息以及進(jìn)行有限斷層模型構(gòu)建，最后根據(jù)模型構(gòu)建結(jié)果，結(jié)合最速下降法進(jìn)行逐歷元時(shí)刻的同震滑動(dòng)分布反演，并在反演過(guò)程中利用使殘差值最小化的方式，確定出逐歷元時(shí)刻的斷層滑動(dòng)分布最優(yōu)解，得到有限斷層滑動(dòng)分布結(jié)果，如此能夠在地震發(fā)生后較短時(shí)間內(nèi)（甚至是在發(fā)震斷層破裂完成之前）反演得到最優(yōu)的同震滑動(dòng)分布模型，進(jìn)而可為區(qū)域強(qiáng)震監(jiān)測(cè)預(yù)警和震后快速應(yīng)急響應(yīng)提供技術(shù)支撐，并為地震預(yù)警工作的深入開展及內(nèi)容擴(kuò)展提供依據(jù)，特別適用于強(qiáng)震頻發(fā)以及構(gòu)造復(fù)雜的青藏高原地區(qū)，便于實(shí)際應(yīng)用和推廣。