地震分析軟件震相走時(shí)表文件結(jié)構(gòu)研究

摘要：通過對現(xiàn)有地震分析軟件所配置的震相走時(shí)表文件的結(jié)構(gòu)類型及優(yōu)劣進(jìn)行分析，將震相走時(shí)表分為4種組合結(jié)構(gòu)并分析其實(shí)用性。在IASPEI91震相走時(shí)表文件結(jié)構(gòu)的基礎(chǔ)上進(jìn)行修改、補(bǔ)充和完善，從而提出了一種安全性高、適用面廣、靈活性強(qiáng)、能存儲(chǔ)各種結(jié)構(gòu)走時(shí)表的新型走時(shí)表文件結(jié)構(gòu)。應(yīng)用這種新型結(jié)構(gòu)震相走時(shí)表，地震分析軟件可以靈活配置不同的走時(shí)表，實(shí)現(xiàn)精細(xì)定位，并為數(shù)字化測震臺(tái)網(wǎng)快速利用測震資料編制和應(yīng)用高精度的區(qū)域震相走時(shí)表創(chuàng)造了條件，對于地球深部構(gòu)造研究具有一定的促進(jìn)意義。

　　關(guān)鍵詞：震相走時(shí)表；文件結(jié)構(gòu)；步長恒定；IASPEI91走時(shí)表

　　中圖分類號(hào)：P315-391文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A文章編號(hào)：1000-0666（2012）02-0288-07

　　0引言

　　地震波從震源到達(dá)觀測點(diǎn)所需的時(shí)間稱為走時(shí)，地震縱波和橫波傳播速度不同。一般而言，震源深度越深、震中距越大，走時(shí)也越長。傳播時(shí)間的長短，還受到所經(jīng)之處的物質(zhì)組成情況的影響，準(zhǔn)確地測出走時(shí)，對研究地震有重要意義。震相走時(shí)表就是將不同震中距、不同震源深度發(fā)生的地震的各種震相波傳播到達(dá)觀測點(diǎn)的走時(shí)匯編成的二維表。在走時(shí)表中，按照不同的震源深度和震中距的順序，給出了各種震相的走時(shí)數(shù)據(jù)，其中走時(shí)以分、秒為單位；震中距以千米或球面大圓弧的度數(shù)為單位；震源深度以千米為單位。

　　在模擬測震時(shí)代，為了便于測震分析人員人工查找，一般將震相走時(shí)編輯成紙質(zhì)的震相走時(shí)便查表，如1980年5月國家地震局地球物理研究所編著的《震相走時(shí)便查表》、一些省份自主總結(jié)編輯的本區(qū)域近震走時(shí)表等。自20世紀(jì)90年代我國步入數(shù)字化地震觀測，用人工輔助地震分析軟件實(shí)現(xiàn)地震分析定位以來，軟件自動(dòng)查找的電子震相走時(shí)表逐步取代人工查找的紙質(zhì)震相走時(shí)便查表。這顯著地提高了地震定位的速度和精度，大大減輕了測震人員的工作量。

　　20世紀(jì)80年代以前的地震定位可以說是“一表定全球”，即全國不同地區(qū)的地震觀測臺(tái)站基本上都采用JB表來完成近震、遠(yuǎn)震和極遠(yuǎn)震定位，定位精度普遍不高，尤其是近震定位誤差或殘差很大。20世紀(jì)末期，隨著對幾十年來地震觀測資料的深入研究、觀測臺(tái)站密度的增大和先進(jìn)觀測技術(shù)的引進(jìn)使用，地震工作者對地球（特別是淺部）結(jié)構(gòu)的認(rèn)識(shí)進(jìn)一步深化，提出了許多區(qū)域的地殼速度結(jié)構(gòu)多層模型，還編制出相應(yīng)的區(qū)域近震走時(shí)表，如中國平均地殼速度模型和中國地區(qū)地震走時(shí)表（國家地震局地球物理研究所，1980）、甘青地殼模型和甘青地區(qū)近震走時(shí)表（張誠等，1989）、華南地殼模型和華南近震走時(shí)表（范玉蘭等，1992）以及其他一些區(qū)域地殼模型（晏鳳桐等，1986；趙珠，張潤生，1987；林顯明，虞爭鳴，1989；趙珠，曾融生，1992；莊真等，1992；景天永，章純，1992；張曼麗等，1994），國際上也倡導(dǎo)用IASPEI91走時(shí)表取代JB走時(shí)表（和躍時(shí)，孫文斌，2005）。

　　目前，我國又在研究編制新一代區(qū)域走時(shí)表，如中國地震局地球物理研究所正在牽頭研制首都圈震相走時(shí)表和川滇地區(qū)震相走時(shí)表，地震定位由粗糙定位逐步向區(qū)域精細(xì)定位或精確定位（楊文東等，2005）發(fā)展。地殼結(jié)構(gòu)的認(rèn)識(shí)深化（區(qū)域地震走時(shí)表的修訂完善）和地震區(qū)域精細(xì)定位精度的提高是相輔相成、相互促進(jìn)的。而地震分析定位軟件是聯(lián)系這兩方面的橋梁和紐帶，因此軟件中地震震相走時(shí)表文件配置的數(shù)量、質(zhì)量和文件結(jié)構(gòu)尤為關(guān)鍵，它們直接決定著地震的定位精度。目前，我國臺(tái)站使用的多款地震分析軟件配置的震相走時(shí)表由于數(shù)量、質(zhì)量和結(jié)構(gòu)的限制使得軟件定位在安全性、完整性、靈活性、開放兼容性等方面都存在明顯不足，無法適應(yīng)地震區(qū)域精細(xì)定位的需要，本文只對最關(guān)鍵的走時(shí)表文件結(jié)構(gòu)進(jìn)行研究。

　　1目前地震分析軟件配置的走時(shí)表文件結(jié)構(gòu)的缺陷本文以目前臺(tái)站使用最廣泛的兩個(gè)地震分析軟件EDSPIAS和MSDP為例進(jìn)行說明。

　　11EDSPIAS軟件

　　EDSPIAS軟件配置了從JB震相走時(shí)便查表中抽出的一些震相組合成10多個(gè)文本格式的走時(shí)表文件，該軟件的缺點(diǎn)是：

　�。�1）定位功能還處于“一表定全球”的局面，走時(shí)表以JB表為主，只提供了基本定位震相的走時(shí)表而無后續(xù)震相走時(shí)表，因此在標(biāo)注后續(xù)震相時(shí)，完全靠人工查找紙質(zhì)震相走時(shí)便查表。

　　（2）走時(shí)表文件數(shù)量多，不方便管理，且軟件對走時(shí)表文件中的數(shù)據(jù)格式要求嚴(yán)格，編程時(shí)要加容錯(cuò)代碼，因此增加編程工作量。

　�。�3）軟件沒有給使用人員提供配置使用其他走時(shí)表的功能。

　　12MSDP軟件

　　MSDP軟件配置了二進(jìn)制文件格式的IASPEI91走時(shí)表，還配置了中國區(qū)域地震走時(shí)表、華南區(qū)域近震走時(shí)表、JB近震走時(shí)表文件等近10個(gè)文本格式的走時(shí)表文件。與EDSPIAS軟件相比，MSDP軟件增加了地震走時(shí)表配置菜單功能，采用了先進(jìn)的IASPEI91走時(shí)表來取代JB走時(shí)表，增加了多個(gè)區(qū)域走時(shí)表，有了區(qū)域精細(xì)定位功能。但其缺點(diǎn)是：

　�。�1）雖然IASPEI二進(jìn)制結(jié)構(gòu)的走時(shí)表不存在安全問題，且讀取效率高，但其余多個(gè)走時(shí)表也采用了文本文件格式，編程接口不統(tǒng)一，不利于擴(kuò)展。

　�。�2）雖然IASPEI91走時(shí)表文件采用二進(jìn)制存儲(chǔ)，大大改進(jìn)了以上各種缺點(diǎn)；但其結(jié)構(gòu)存在的缺點(diǎn)為：頭段信息不健全，只能存取震中距間隔和深度間隔固定的走時(shí)表（圖1a），且不論近震、遠(yuǎn)震的各種震相都采用相同尺寸的表格存儲(chǔ)，近震的震源深度分辨率和震中距分辨率低且存儲(chǔ)空間浪費(fèi)嚴(yán)重。

　　基于以上分析，為了提高震相走時(shí)表文件的安全性、靈活性、開放兼容性以及統(tǒng)一地震分析軟件與走時(shí)表文件的接口，有必要在IASPEI91走時(shí)表結(jié)構(gòu)的基礎(chǔ)上修改完善，制定一種性能優(yōu)越的走時(shí)表文件結(jié)構(gòu)。

　　地震研究35卷第2期李萬金：地震分析軟件震相走時(shí)表文件結(jié)構(gòu)研究2電子走時(shí)表文件

　　紙質(zhì)的震相走時(shí)便查表一般以一個(gè)震源深度值作為頁表單位，橫向表頭為各種震相名，縱向表頭為震中距序列；而電子震相走時(shí)表一般以一個(gè)震相名為頁單位，橫向表頭為一行震源深度，縱向表頭為一列震中距。根據(jù)電子走時(shí)表各列的深度間隔、各行震中距間隔是否恒定，可以組合成4種類型