地震分析軟件震相走時表文件結(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表文件的結(jié)構(gòu)類型及優(yōu)劣進(jìn)行分析，將震相走時表分為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)、能存儲各種結(jié)構(gòu)走時表的新型走時表文件結(jié)構(gòu)。應(yīng)用這種新型結(jié)構(gòu)震相走時表，地震分析軟件可以靈活配置不同的走時表，實(shí)現(xiàn)精細(xì)定位，并為數(shù)字化測震臺網(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：震相走時表；文件結(jié)構(gòu)；步長恒定；IASPEI91走時表

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

　　0引言

　　地震波從震源到達(dá)觀測點(diǎn)所需的時間稱為走時，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，走時也越長。傳播時間的長短，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，對研究地震有重要意義。震相走時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)的走時匯編成的二維表。在走時表中，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數(shù)據(jù)，其中走時以分、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。

　　在模擬測震時代，為了便于測震分析人員人工查找，一般將震相走時編輯成紙質(zhì)的震相走時便查表，如1980年5月國家地震局地球物理研究所編著的《震相走時便查表》、一些省份自主總結(jié)編輯的本區(qū)域近震走時表等。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，軟件自動查找的電子震相走時表逐步取代人工查找的紙質(zhì)震相走時便查表。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)域近震走時表，如中國平均地殼速度模型和中國地區(qū)地震走時表（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)近震走時表（張誠等，1989）、華南地殼模型和華南近震走時表（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走時表取代JB走時表（和躍時，孫文斌，2005）。

　　目前，我國又在研究編制新一代區(qū)域走時表，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表和川滇地區(qū)震相走時表，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)識深化（區(qū)域地震走時表的修訂完善）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，我國臺站使用的多款地震分析軟件配置的震相走時表由于數(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表文件結(jié)構(gòu)的缺陷本文以目前臺站使用最廣泛的兩個地震分析軟件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震相走時便查表中抽出的一些震相組合成10多個文本格式的走時表文件，該軟件的缺點(diǎn)是：

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

　�。�2）走時表文件數(shù)量多，不方便管理，且軟件對走時表文件中的數(shù)據(jù)格式要求嚴(yán)格，編程時要加容錯代碼，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走時表，還配置了中國區(qū)域地震走時表、華南區(qū)域近震走時表、JB近震走時表文件等近10個文本格式的走時表文件。與EDSPIAS軟件相比，MSDP軟件增加了地震走時表配置菜單功能，采用了先進(jìn)的IASPEI91走時表來取代JB走時表，增加了多個區(qū)域走時表，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)的走時表不存在安全問題，且讀取效率高，但其余多個走時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走時表文件采用二進(jìn)制存儲，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，近震的震源深度分辨率和震中距分辨率低且存儲空間浪費(fèi)嚴(yán)重。

　　基于以上分析，為了提高震相走時表文件的安全性、靈活性、開放兼容性以及統(tǒng)一地震分析軟件與走時表文件的接口，有必要在IASPEI91走時表結(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表文件結(jié)構(gòu)研究2電子走時表文件

　　紙質(zhì)的震相走時便查表一般以一個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；而電子震相走時表一般以一個震相名為頁單位，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