用于强震记录仿真地动位移的高精度累积数值积分方法研究.pdf

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1、第8卷第4期震灾防御技术Vo1．8，No．42013年12月TechnologyforEa~hquakeDisasterPreventionDec．，2013曲保安，刘希强，蔡寅，范晓勇，于庆民，赵银刚，张明，李峰，孙豪，2013．用于强震记录仿真地动位移的高精度累积数值积分方法研究．震灾防御技术，8(4)：408-415用于强震记录仿真地动位移的高精度累积数值积分方法研究曲保安刘希强。)蔡寅范晓勇)于庆民赵银刚张明李峰’孙豪1)山东省地震局泰安基准地震台，泰安2710002)山东省地震局，济南2500143)中国

2、地震局地球物理研究所，北京1000814)山东省地震局安丘地震台，潍坊2621005)山东省地震局烟台地震台，烟台264000摘要针对传统梯形积分方法的低精度缺陷，提出了一一套高精度累积数值积分方法。首先对被积数据进行分段三次Hermite插值，之后采用积分区间四等分的Newton—Cotes积分公式进行积分。误差分析表明，本方法精度远高于梯形积分方法精度。在对构建信号进行方法验证的前提下，采用2013年4月20日雅安芦山地震和2008年5月12日汶川地震的真实强震动加速度记录对本方法进行测试，测试结果表明，本方法

3、适用于将强震动加速度记录积分为位移记录。关键词：数值积分插值Newton．Cotes公式强震记录引言地震预警用P波前3s记录波形估算震级和烈度需要用到卓越周期和峰值位移等参数(Wu等，2006；2008)，卓越周期的计算和峰值位移的量取都需要位移记录，而目前的数字地震计为速度或加速度记录，如何将速度记录和加速度记录积分为位移记录是一个必须面对的难题，尤其是对于需要两次积分的加速度记录，其积分后的位移记录的正确性和精确性一直被怀疑(Chen等，2007；Emore等，2007)。关于利用强震加速度记录积分为位移记录的

4、研究，早在20世纪40年代就已经开始。白1933年在加州长滩地震中记录到第一条强震动加速度记录以来，关于用强震加速度记录估算近断层同震位移的研究得到了深入的发展。但是，由于强震动记录受到地面倾斜、环境噪音等各种因素的影响，直接使用强震动加速度记录积分计算得到的速度和位移通常会出现严重的漂移失真现象，因此需要对加速度记录进行专门的校正处理以便估算比较真实的同震位移，对于此方面的研究已经得到深入而广泛的认同和长足的发展(金星等，2005；于海英等，2009；彭小波等，2011)。但是关于用于地震记录数值积分方法本身的研

5、究，却未受到足够的关注。l基金项目国家科技支撑计划课题f2O12BAKI9BO4)资助[收稿日期]2013—07．31[作者简介]曲保安，男，生于1983年。硕士，工程师。主要从事数字地震学研究。E-mail：baoan515@163．com4期曲保安等：用于强震记录仿真地动位移的高精度累积数值积分方法研究415GPSandstrong·motionaccelerometers．BulletinoftheSeismologicalSocietyofAmerica，97(2)：357—378．WuY．M．．Kanam

6、oriH一2008．Developmentofanea~hquakeearlywarningsystemusingreal—timestrongmotionsignals．Sensor．8：l一9．WuY．M．，ZhaoL．，2006．MagnitudeestimationusingthefirstthreesecondsP-waveamplitudeinea~hquakeearlywarning．GeophysicalResearchLetters，33fL16312)：卜_4．StudyonHigh-Preci

7、sionAccumulateNumericalIntegrationMethodforSimulationofGroundDisplacementfromStrongMotionRecordsQuBaoan”，LiuXiqiang，CaiYin，FanXiaoyong．YuQingmin”，ZhaoYingang，ZhangMing¨，LiFengandSunHao)1)TaianFiducialSeismicStation，EarthquakeAdministrationofShandongProvince，Ta

8、ian271000，China2)EarthquakeAdministrationofShandongProvince，Jinan250014，China3)InstituteofGeophysics，ChinaEarthquakeAdministration，Beijing100081，China4)AnqiuSeismicStation，Earthqua