[发明专利]一种地震预报的面波频谱分析方法

权利要求书

1.一种地震预报的面波频谱分析方法，其特征在于，包括以下步骤：

S1、数据分区筛选，根据地震目录提供的地震震级、距离台站的震中距、地震的震源深度、发震构造类型、震源破裂过程等，对已发生的地震进行分区、分类；

S2、根据地震分类，对地震台站记录到的波形数据、台站基础资料等进行分类存储；

S3、数据预处理，根据奈奎斯特定律，对地震波形数据进行秒级重采样，秒采样的数据，频率较高的横波和纵波会缺失，而频率较低的面波可以被还原，所以只还原周期在2秒以上的波形；

S4、截取地震数据，根据地震发震时刻，截取地震波形数据，为了尽可能多的保留面波信息，数据长度不小于1小时；

S5、数据去趋势和去均值，对数据进行补零，为快速傅里叶变换做准备；

S6、对数据进行补零，数据样本越多，分辨率越高；

S7、快速傅里叶变换，将离散数据从时间域转换到频率域；

S8、计算单分量最大幅值，单分量在0.04Hz至0.20Hz之间去单点突跳后，取包络线的峰值；

S9、多分量合成，通常采集地震波的仪器有3分量和2分量，面波最大幅值取各分量的模,通过数据处理，进而得到面波最大频谱幅值；

S10、面波最大频谱幅值的确定，通过历史震例，得到幅值阈值和警戒幅值，通过历史震例，得到幅值阈值和警戒幅值，将面波最大频谱幅值与警戒幅值相比较，如果面波最大频谱幅值没有超过警戒幅值，则短期不会发生M4.0以上地震，如果少数台站面波最大频谱幅值超过警戒幅值，则该地区地下应力积累水平较高，短期具有发生小震风险，当多个台站面波最大频谱幅值超过警戒幅值时，短期有发生中强地震的风险，异常范围越大、时间越长，代表地下应力积累越大，未来发生的震级越高；

S11、异常区域的时空变化，通过新发生的地震，重复上述步骤，刷新异常幅值台站范围，根据实际情况调整预测意见，将检验结果归纳总结到历史震例中。

2.根据权利要求1所述的一种地震预报的面波频谱分析方法，其特征在于，所述S1中，发震构造类型包括正断层、逆断层、走滑断层、塌陷和火山爆发。

3.根据权利要求1所述的一种地震预报的面波频谱分析方法，其特征在于，所述S3中的奈奎斯特定律又称采样定理和香农采样定理：具体为如果信号带宽不到采样频率的一半，即奈奎斯特频率，那么此时这些离散的采样点能够完全表示原信号。

4.根据权利要求1所述的一种地震预报的面波频谱分析方法，其特征在于，所述S7中，快速傅里叶变换，是快速计算序列的离散傅里叶变换和其逆变换的方法，傅里叶分析将信号从原始域，通常是指时间或空间，转换到频域的表示和逆过来转换，快速傅里叶变换会通过把离散傅里叶变换矩阵分解为稀疏，且大多为零，因子之积来快速计算此类变换。

5.根据权利要求1所述的一种地震预报的面波频谱分析方法，其特征在于，所述S8中，最大幅值是对地震面波做快速傅里叶变换后，在频率谱0.04Hz至0.20Hz之间，去单点突跳后的幅值包络线对应的峰值。

6.根据权利要求1所述的一种地震预报的面波频谱分析方法，其特征在于，所述S9中，3分量包括北南、东西和垂直，2分量包括北南和东西。

7.根据权利要求1所述的一种地震预报的面波频谱分析方法，其特征在于，所述S10中，a.当“面波最大频谱幅值＜幅值阈值”时，处于平静期，未来一段时间内无M4.0以上地震发生；b.当“幅值阈值＜面波最大频谱幅值＜警戒幅值”时，地下应力有增强趋势，需要密切关注；c.当少数台站“面波最大频谱幅值＞警戒幅值”时，未来有发生M4.0以上地震风险；d.当多数台站“面波最大频谱幅值＞警戒幅值”时，未来有发生M5.0以上地震风险。

8.根据权利要求1所述的一种地震预报的面波频谱分析方法，其特征在于，所述S10中，正常的幅值阈值是平静期面波频谱幅值最大峰值95％置信区间上限，平静期是指没有M4.0以上地震的时间段，警戒幅值取幅值阈值的2-3倍。