تعیین فازهای P و S با استفاده از حداکثر هم پوشانی تبدیل موجک گسسته (مطالعه موردی زمین‌لرزه 21 آبان 1396 سرپل ذهاب)

نوع مقاله : Articles

نویسندگان

1 گروه ژئوفیزیک، دانشکده علوم پایه، دانشگاه خلیج‌فارس، بوشهر، ایران

2 گروه مهندسی برق، دانشکده فنی مهندسی، دانشگاه خلیج‌فارس، بوشهر، ایران

چکیده

تشخیص خودکار و برداشت دقیق زمان ورود فازهای لرزه­ای در تعیین مکان رویداد زلزله و تجزیه‌وتحلیل در سیستم­های تشخیص زودهنگام زلزله دارای اهمیت ویژه­ای است. در حال حاضر یکی از فرایندهای متداول برای شناسایی شروع فازهای لرزه­ای روش دستی می­باشد. این کار توسط یک تحلیلگر انجام می­شود که به بررسی لرزه­نگاشت می­پردازد و سپس زمان شروع فازهای P و S را تشخیص می‌دهد. این‌روش بسیار وقت­گیر و تحت تأثیر نظر یا تجربه شخصی کاربر می‌باشد. جهت تجزیه‌وتحلیل داده­های حجیم تولید شده در شبکه­های لرزه­نگاری ارائه یک الگوریتم خودکار و قابل اطمینان ضروری است. از این‌رو در این مطالعه یک الگوریتم خودکار برای تعیین و قرائت زمان رسید فاز P از ترکیب نسخه حداکثر هم­پوشانی تبدیل موجک گسسته[i] و روش تشخیص لبه[ii] و برای تعیین زمان رسید فاز S از ترکیب این نسخه از تبدیل موجک (MODWT) و روش خود برگشتی[iii] ارائه شده است. جهت ارزیابی الگوریتم­های فاز خوانی، زمین‌لرزه 21/08/1396 سرپل ذهاب با بزرگای  مورد مطالعه قرار گرفته است. نتایج حاصل از قرائت موج P با برداشت­های دستی و روش STA/LTA و برداشت­های حاصل از موج S تنها با برداشت­های دستی مقایسه شده­اند. الگوریتم­های فازخوانی خودکار نتایج قابل قبولی را نشان می­دهند.

کلیدواژه‌ها

مراجع

  1. Billings, S.D., Sambridge, M.S., and Kennett, B.L.N. (1994) Errors in hypocenter location: picking, model, and magnitude dependence. Bulletin of the Seismological Society of America, 84(6), 1978-1990
  2. Engdahl, E.R., van der Hilst, R., and Buland, R. (1998) Global teleseismic earthquake relocation with improved travel times and procedures for depth determination. Bulletin of the Seismological Society of America, 88(3), 722-743.
  3. Horiuchi, S. (2003) Automatic hypocenter location at times of extremely high seismic activity. In Methods and Applications of Signal Processing in Seismic Network Operations (pp. 209-219). Springer, Berlin, Heidelberg.
  4. Bondar, I., and Storchak, D. (2011) Improved location procedures at the International Seismological Centre. Geophysical Journal International, 186(3), 1220-1244.
  5. Hardebeck, J.L., and Shearer, P.M. (2002) A new method for determining first-motion focal mechanisms. Bulletin of the Seismological Society of America, 92(6), 2264-2276.
  6. Zhao, D., Hasegawa, A., and Horiuchi, S. (1992) Tomographic imaging of P and S wave velocity structure beneath northeastern Japan. Journal of Geophysical Research: Solid Earth, 97(B13), 19909-19928.
  7. Oye, V., and Roth, M. (2003) Automated seismic event location for hydrocarbon reservoirs. Computers & Geosciences, 29(7), 851-863.
  8. Zhang, H., Thurber, C., & Rowe, C. (2003) Automatic P-wave arrival detection and picking with multiscale wavelet analysis for single-component recordings. Bulletin of the Seismological Society of America, 93(5), 1904-1912.
  9. Stollnitz, E.J., DeRose, T.D., DeRose, A.D., and Salesin, D.H. (1996) Wavelets for Computer Graphics: Theory and Applications. Morgan Kaufmann.
  10. Kulesh, M., Holschneider, M., and Diallo, M.S. (2008) Geophysical wavelet library: Applications of the continuous wavelet transform to the polarization and dispersion analysis of signals. Computers & Geosciences, 34(12), 1732-1752.
  11. Botella, F., Rosa-Herranz, J., Giner, J.J., Molina, S., and Galiana-Merino, J.J. (2003) A real-time earthquake detector with prefiltering by wavelets. Computers & Geosciences, 29(7), 911-919.
  12. Capilla, C. (2006) Application of the Haar wavelet transform to detect microseismic signal arrivals. Journal of applied geophysics, 59(1), 36-46.
  13. Struzik, Z.R. (2001) Wavelet methods in (financial) time-series processing. Physica A: Statistical Mechanics and its Applications, 296(1-2), 307-319.
  14. Kanasewich, E.R. (1981) Time Sequence Analysis in Geophysics. University of Alberta.
  15. Karamzadeh, N., Doloei, G.J., and Reza, A.M. (2013) Automatic earthquake signal onset picking based on the continuous wavelet transform. IEEE Transactions on Geoscience and Remote Sensing, 51(5), 2666-2674.
  16. Aki, K., and Richards, P.G. (2002) University Science Books. Sausalito, California.
  17. Tibuleac, I.M., and Herrin, E.T. (1999) An automatic method for determination of Lg arrival times using wavelet transforms. Seismological Research Letters, 70(5), 577-595.
  18. Lervik, J.M., Rosten, T., and Ramstad, T.A. (1996, September) Subband seismic data compression: optimization and evaluation. 1996 IEEE Digital Signal Processing Workshop Proceedings (pp. 65-68). IEEE.
  19. Leonard, M. (2000) Comparison of manual and automatic onset time picking. Bulletin of the Seismological Society of America, 90(6), 1384-1390.
  20. Kulesh, M., Diallo, M.S., Holschneider, M., Kurennaya, K., Krüger, F., Ohrnberger, M., and Scherbaum, F. (2007) Polarization analysis in the wavelet domain based on the adaptive covariance method. Geophysical Journal International, 170(2), 667-678.
  21. Mallat, S.G. (1989) A theory for multiresolution signal decomposition: the wavelet representation. IEEE Transactions on Pattern Analysis & Machine Intelligence, 7, 674-693.
  22. Ahmed, A.M.L.S., Sharma, M.L., and Sharma, A. (2007) Wavelet based automatic phase picking algorithm for 3-component broadband seismological data. Journal of Seismology and Earthquake Engineering, 9(1-2), 15-24.
  23. Allen, R.V. (1978) Automatic earthquake recognition and timing from single traces. Bulletin of the Seismological Society of America, 68(5), 1521-1532.
  24. Gendron, P., Ebel, J., and Manolakis, D. (2000) Rapid joint detection and classification with wavelet bases via Bayes theorem. Bulletin of the Seismological Society of America, 90(3), 764-774.
  25. Akram, J., and Eaton, D.W. (2016) A review and appraisal of arrival-time picking methods for downhole microseismic data Arrival-time picking methods. Geophysics, 81(2), KS71-KS91.
  26. Daubechies, I. (1992) Ten Lectures on Wavelets (Vol. 61). Siam.
  27. Addison, P.S. (2005) Wavelet transforms and the ECG: a review. Physiological measurement, 26(5), R155.
  28. Bogiatzis, P., and Ishii, M. (2015) Continuous wavelet decomposition algorithms for automatic detection of compressional‐and shear- wave arrival times. Bulletin of the Seismological Society of America, 105(3), 1628-1641.
  29. Langet, N., Maggi, A., Michelini, A., and Brenguier, F. (2014) Continuous Kurtosis‐Based Migration for Seismic Event Detection and Location, with Application to Piton de la Fournaise Volcano, La ReunionContinuous Kurtosis‐Based Migration for Seismic Event Detection and Location. Bulletin of the Seismological Society of America, 104(1), 229-246.
  30. Mousavi, S.M., Horton, S.P., Langston, C.A., and Samei, B. (2016) Seismic features and automatic discrimination of deep and shallow induced-micro earthquakes using neural network and logistic regression. Geophysical Journal International, 207(1), 29-46.
  31. Canny, J. (1987) ‘A computational approach to edge detection’. In: Readings in computer vision (pp. 184-203). Morgan Kaufmann.
  32. Han, L. (2010) Microseismic monitoring and hypocenter location (Doctoral dissertation, University of Calgary).
  33. Gomberg, J.S., Shedlock, K.M., and Roecker, S.W. (1990) The effect of S-wave arrival times on the accuracy of hypocenter estimation. Bulletin of the Seismological Society of America, 80(6A), 1605-1628.
  34. Ouali, M.A., Ghanai, M., and Chafaa, K. (2018) Upper envelope detection of ECG signals for baseline wander correction: a pilot study. Turkish Journal of Electrical Engineering & Computer Sciences, 26(2), 803-816.
  35. Ohtsu, K., Peng, H., and Kitagawa, G. (2015) ‘Time series analysis through AR modeling’. In: Time Series Modeling for Analysis and Control (pp. 7-56). Springer, Tokyo.
  36. Nissen, E., Ghods, A., Karasözen, E., Elliott, J.R., Barnhart, W.D., Bergman, E.A., Hayes, G.P., Jamal‐Reyhani, M., Nemati, M., Tan, F., and Abdulnaby, W. (2019) The 12 November 2017 Mw 7.3 Ezgeleh‐Sarpol Zahab (Iran) Earthquake and Active Tectonics of the Lurestan Arc. Journal of Geophysical Research: Solid Earth. 124(2), 2124-52.

فایل ها

سابقه مقاله

  • تاریخ دریافت: 04 خرداد 1398
  • تاریخ بازنگری: 29 اسفند 1399
  • تاریخ پذیرش: 06 دی 1399

هم رسانی

ارجاع به این مقاله

آمار