本發(fā)明涉及地震定位技術(shù)領(lǐng)域，更具體地，涉及一種雙對雙差地震定位方法及裝置。

背景技術(shù)：

地震信號的精確定位對于監(jiān)測地震、研究活動斷層、俯沖板塊、火山，以及其他與地震活動相關(guān)的結(jié)構(gòu)有重要意義。

目前，最流行的地震定位算法是Waldhauser&Ellsworth(2000)提出的事件對雙差定位算法，該算法利用兩個相鄰事件到同一個臺站的地震目錄或者互相關(guān)走時差信息，消除源區(qū)外的速度模型影響，可以明顯提高地震間的相對位置。但該方法仍受到源區(qū)內(nèi)的速度模型影響，并且其絕對位置較差。

Zhang et al.(2010)提出了臺站對雙差定位算法。該方法利用同一個事件到兩個臺站的走時差數(shù)據(jù)，可以消除發(fā)震時刻以及源區(qū)內(nèi)的速度模型的影響，可以得到比較好的絕對位置。但該方法受源區(qū)外的速度模型影響很大，地震間的相對位置精度較差。

因此，當(dāng)前的地震定位方法得到的地震位置精度有限，需要進一步的提高。

技術(shù)實現(xiàn)要素：

有鑒于此，本發(fā)明提供了一種雙對雙差地震定位方法及裝置，利用地震事件對到臺站對的雙對雙差，消除發(fā)震時刻的影響，也無需引入臺站校正項，同時消除了源區(qū)外和源區(qū)內(nèi)的速度模型的影響，得到高精度的地震間相對位置；并通過聯(lián)合臺站對雙差以及雙對雙差來同時得到高精度的地震絕對位置和地震間相對位置。

具體技術(shù)方案如下：

一種雙對雙差地震定位方法，所述方法包括：

基于地震的初至波絕對到時數(shù)據(jù)或者地震波形的互相關(guān)數(shù)據(jù)，按預(yù)設(shè)規(guī)則，提取觀測的地震事件對(i,j)到同一臺站的到時差數(shù)據(jù)以及同一地震到臺站對(k,l)的到時差數(shù)據(jù)，進而提取觀測的雙對到時差數(shù)據(jù)；所述雙對為所述地震事件對(i,j)和所述臺站對(k,l)的組合，其中，i和j分別表示地震事件對中的兩個地震事件，地震事件i和地震事件j的位置相鄰，l和k分別表示臺站對中的兩個臺站；

計算所述地震事件對(i,j)到臺站k的事件對雙差和所述地震事件對(i,j)到臺站l的事件對雙差所述事件對雙差為所述地震事件對(i,j)的到時差數(shù)據(jù)的觀測值與預(yù)測值的差；

或計算所述地震事件i到臺站對(k,l)的臺站對雙差和所述地震事件j到所述臺站對(k,l)的臺站對雙差所述臺站對雙差為所述臺站對(k,l)的到時差數(shù)據(jù)的觀測值與預(yù)測值的差；

計算與的差值，或計算與的差值，得到所述地震事件對(i,j)到所述臺站對(k,l)的雙對雙差所述雙對雙差為所述雙對的到時差數(shù)據(jù)的觀測值與預(yù)測值的差；

根據(jù)臺站對雙差與地震位置相對于地震初始位置的變化量的線性關(guān)系，以及雙對雙差與地震位置相對于地震初始位置的變化量的線性關(guān)系，構(gòu)建反演系統(tǒng)；

采取分級加權(quán)的方式來反演得到各個地震事件的地震位置。

優(yōu)選的，所述計算所述地震事件對(i,j)到臺站k的事件對雙差和所述地震事件對(i,j)到臺站l的事件對雙差包括：

根據(jù)所述地震事件對(i,j)中地震事件i和地震事件j到臺站k的到時和的觀測值與預(yù)測值的差，得到所述地震事件i和所述地震事件j到臺站k的到時殘差和并根據(jù)所述地震事件i和所述地震事件j到所述臺站k的到時殘差和得到所述地震事件對(i,j)到所述臺站k的事件對雙差所述地震事件對(i,j)為多個地震事件對中的任意一個地震事件對，

其中，dx為地震位置的變化量，dτ為發(fā)震時刻的變化量，為觀測的事件對(i,j)到時差數(shù)據(jù)，為預(yù)測的事件對(i,j)到時差數(shù)據(jù)；

根據(jù)所述地震事件i和所述地震事件j到臺站l的到時和的觀測值與預(yù)測值的差，得到所述地震事件i和所述地震事件j到臺站l的到時殘差和并根據(jù)所述地震事件i和所述地震事件j到所述臺站l的到時殘差和得到所述地震事件對(i,j)到所述臺站l的事件對雙差

其中，dx為地震位置的變化量，dτ為發(fā)震時刻的變化量，為觀測的事件對(i,j)到時差數(shù)據(jù)，為預(yù)測的事件對(i,j)到時差數(shù)據(jù)。

優(yōu)選的，所述計算所述地震事件i到臺站對(k,l)的臺站對雙差和所述地震事件j到所述臺站對(k,l)的臺站對雙差包括：

根據(jù)所述地震事件i到所述臺站k和所述臺站l的到時和的觀測值與預(yù)測值的差，得到所述地震事件i到所述臺站k和所述臺站l的到時殘差和并根據(jù)所述地震事件i到所述臺站k和所述臺站l的到時殘差和得到地震i到所述臺站對(k,l)的臺站對雙差所述臺站對(k,l)為多個臺站對中的任意一個臺站對；

其中，s_k為所述臺站k的校正項，s_l為所述臺站l的校正項，為觀測的臺站對(k,l)到時差數(shù)據(jù)，為預(yù)測的臺站對(k,l)到時差數(shù)據(jù)；

根據(jù)所述地震事件j到所述臺站k和所述臺站l的到時和的觀測值與預(yù)測值的差，得到所述地震事件j到所述臺站k和所述臺站l的到時殘差和并根據(jù)所述地震事件j到所述臺站k和所述臺站l的到時殘差和得到地震j到所述臺站對(k,l)的臺站對雙差

其中，s_k為所述臺站k的校正項，s_l為所述臺站l的校正項，為觀測的臺站對(k,l)到時差數(shù)據(jù)，為預(yù)測的臺站對(k,l)到時差數(shù)據(jù)。

優(yōu)選的，計算與的差值，或計算與的差值，得到所述地震事件對(i,j)到所述臺站對(k,l)的雙對雙差包括：

計算地震事件對(i,j)到臺站k的事件對雙差與地震事件對(i,j)到臺站l的事件對雙差的差值，或計算地震事件i到臺站對(k,l)的臺站對雙差與地震事件j到臺站對(k,l)的臺站對雙差的差值，得到所述地震事件對(i,j)到所述臺站對(k,l)的雙對雙差所述地震事件對(i,j)與所述臺站對(k,l)的雙對組合為多個雙對中的任意一個雙對；

其中，和為雙對到時差數(shù)據(jù)。

優(yōu)選的，所述根據(jù)臺站對雙差與地震位置相對于地震初始位置的變化量的線性關(guān)系，以及雙對雙差與地震位置相對于地震初始位置的變化量的線性關(guān)系，構(gòu)建反演系統(tǒng)，包括：

所述臺站對雙差與地震位置相對于地震初始位置的變化量的線性關(guān)系公式為：

所述雙對雙差與地震位置相對于地震初始位置的變化量的線性關(guān)系公式為：

其中，為地震事件i相對于地震初始位置在三個方向上的變化量；

將上述兩個線性關(guān)系公式以矩陣的形式表示，構(gòu)成反演系統(tǒng)：

其中，G為臺站對到時差與雙對到時差數(shù)據(jù)對地震位置的偏導(dǎo)數(shù)矩陣，所述偏導(dǎo)數(shù)矩陣根據(jù)預(yù)先設(shè)定的各個所述地震事件的初始位置計算得到，所述偏導(dǎo)數(shù)矩陣的維度是M*3N，M為所述臺站對到時差數(shù)據(jù)數(shù)量與雙對到時差數(shù)據(jù)數(shù)量的總和，N為所述地震事件數(shù)量，m是N個地震事件的位置在x,y,z三個方向上的變化量向量[dx,dy,dz]，d為各個所述臺站對雙差數(shù)據(jù)與各個所述雙對雙差數(shù)據(jù)，W為權(quán)重矩陣，λ為阻力因子，I為單位陣；

為所述臺站對雙差設(shè)置第一權(quán)重，為所述雙對雙差設(shè)置第二權(quán)重。

優(yōu)選的，所述采取分級加權(quán)的方式來反演得到各個地震事件的地震位置，包括：

根據(jù)LSQR算法求解所述反演系統(tǒng)，得到各個所述地震事件的地震位置，并將各個所述地震事件的地震位置分別作為各個所述地震事件的新的初始位置，開始迭代求解各個所述地震事件的地震位置，具體為：在初期迭代中，使所述臺站對雙差的第一權(quán)重大于所述雙對雙差的第二權(quán)重，直到迭代次數(shù)達到第一預(yù)設(shè)次數(shù)；在后期迭代中，使所述雙對雙差的第二權(quán)重大于所述臺站對雙差的第一權(quán)重，直到迭代次數(shù)達到第二預(yù)設(shè)次數(shù)，迭代結(jié)束，得到最終各個所述地震事件的地震位置。

一種雙對雙差地震定位裝置，所述裝置包括：

提取單元，用于基于地震的初至波絕對到時數(shù)據(jù)或者地震波形的互相關(guān)數(shù)據(jù)，按預(yù)設(shè)規(guī)則，提取觀測的地震事件對(i,j)到同一臺站的到時差數(shù)據(jù)以及同一地震到臺站對(k,l)的到時差數(shù)據(jù)，進而提取觀測的雙對到時差數(shù)據(jù)；所述雙對為所述地震事件對(i,j)和所述臺站對(k,l)的組合，其中，i和j分別表示地震事件對中的兩個地震事件，地震事件i和地震事件j的位置相鄰，l和k分別表示臺站對中的兩個臺站；

第一計算單元，用于計算所述地震事件對(i,j)到臺站k的事件對雙差和所述地震事件對(i,j)到臺站l的事件對雙差所述事件對雙差為所述地震事件對(i,j)的到時差數(shù)據(jù)的觀測值與預(yù)測值的差；

第二計算單元，用于計算所述地震事件i到臺站對(k,l)的臺站對雙差和所述地震事件j到所述臺站對(k,l)的臺站對雙差所述臺站對雙差為所述臺站對(k,l)的到時差數(shù)據(jù)的觀測值與預(yù)測值的差；

第三計算單元，用于計算與的差值，或計算與的差值，得到所述地震事件對(i,j)到所述臺站對(k,l)的雙對雙差所述雙對雙差為所述雙對的到時差數(shù)據(jù)的觀測值與預(yù)測值的差；

構(gòu)建單元，用于根據(jù)臺站對雙差與地震位置相對于地震初始位置的變化量的線性關(guān)系，以及雙對雙差與地震位置相對于地震初始位置的變化量的線性關(guān)系，構(gòu)建反演系統(tǒng)；

第四計算單元，用于采取分級加權(quán)的方式來反演得到各個地震事件的地震位置。

優(yōu)選的，所述第一計算單元包括：

第一計算子單元，用于根據(jù)所述地震事件對(i,j)中地震事件i和地震事件j到臺站k的到時和的觀測值與預(yù)測值的差，得到所述地震事件i和所述地震事件j到臺站k的到時殘差和并根據(jù)所述地震事件i和所述地震事件j到所述臺站k的到時殘差和得到所述地震事件對(i,j)到所述臺站k的事件對雙差所述地震事件對(i,j)為多個地震事件對中的任意一個地震事件對，

其中，dx為地震位置的變化量，dτ為發(fā)震時刻的變化量，為觀測的事件對(i,j)到時差數(shù)據(jù)，為預(yù)測的事件對(i,j)到時差數(shù)據(jù)；

第二計算子單元，用于根據(jù)所述地震事件i和所述地震事件j到臺站l的到時和的觀測值與預(yù)測值的差，得到所述地震事件i和所述地震事件j到臺站l的到時殘差和并根據(jù)所述地震事件i和所述地震事件j到所述臺站l的到時殘差和得到所述地震事件對(i,j)到所述臺站l的事件對雙差

其中，dx為地震位置的變化量，dτ為發(fā)震時刻的變化量，為觀測的事件對(i,j)到時差數(shù)據(jù)，為預(yù)測的事件對(i,j)到時差數(shù)據(jù)。

優(yōu)選的，所述第二計算單元包括：

第三計算子單元，用于根據(jù)所述地震事件i到所述臺站k和所述臺站l的到時和的觀測值與預(yù)測值的差，得到所述地震事件i到所述臺站k和所述臺站l的到時殘差和并根據(jù)所述地震事件i到所述臺站k和所述臺站l的到時殘差和得到地震i到所述臺站對(k,l)的臺站對雙差所述臺站對(k,l)為多個臺站對中的任意一個臺站對；

其中，s_k為所述臺站k的校正項，s_l為所述臺站l的校正項，為觀測的臺站對(k,l)到時差數(shù)據(jù)，為預(yù)測的臺站對(k,l)到時差數(shù)據(jù)；

第四計算子單元，用于根據(jù)所述地震事件j到所述臺站k和所述臺站l的到時和的觀測值與預(yù)測值的差，得到所述地震事件j到所述臺站k和所述臺站l的到時殘差和并根據(jù)所述地震事件j到所述臺站k和所述臺站l的到時殘差和得到地震j到所述臺站對(k,l)的臺站對雙差

其中，s_k為所述臺站k的校正項，s_l為所述臺站l的校正項，為觀測的臺站對(k,l)到時差數(shù)據(jù)，為預(yù)測的臺站對(k,l)到時差數(shù)據(jù)。

優(yōu)選的，所述第三計算單元具體用于：計算地震事件對(i,j)到臺站k的事件對雙差與地震事件對(i,j)到臺站l的事件對雙差的差值，或計算地震事件i到臺站對(k,l)的臺站對雙差與地震事件j到臺站對(k,l)的臺站對雙差的差值，得到所述地震事件對(i,j)到所述臺站對(k,l)的雙對雙差所述地震事件對(i,j)與所述臺站對(k,l)的雙對組合為多個雙對中的任意一個雙對；

其中，和為雙對到時差數(shù)據(jù)。

優(yōu)選的，所述構(gòu)建單元包括：

構(gòu)建子單元，用于將臺站對雙差與地震位置相對于地震初始位置的變化量的線性關(guān)系公式，以及雙對雙差與地震位置相對于地震初始位置的變化量的線性關(guān)系公式以矩陣的形式進行表示，構(gòu)成反演系統(tǒng)：

其中，G為臺站對到時差與雙對到時差數(shù)據(jù)對地震位置的偏導(dǎo)數(shù)矩陣，所述偏導(dǎo)數(shù)矩陣根據(jù)預(yù)先設(shè)定的各個所述地震事件的初始位置計算得到，所述偏導(dǎo)數(shù)矩陣的維度是M*3N，M為所述臺站對到時差數(shù)據(jù)數(shù)量與雙對到時差數(shù)據(jù)數(shù)量的總和，N為所述地震事件數(shù)量，m是N個地震事件的位置在x,y,z三個方向上的變化量向量[dx,dy,dz]，d為各個所述臺站對雙差數(shù)據(jù)與各個所述雙對雙差數(shù)據(jù)，W為權(quán)重矩陣，λ為阻力因子，I為單位陣；

所述臺站對雙差與地震位置相對于地震初始位置的變化量的線性關(guān)系公式為：

所述雙對雙差與地震位置相對于地震初始位置的變化量的線性關(guān)系公式為：

其中，為地震事件i相對于地震初始位置在三個方向上的變化量；

設(shè)置子單元，用于為所述臺站對雙差設(shè)置第一權(quán)重，為所述雙對雙差設(shè)置第二權(quán)重。

優(yōu)選的，所述第四計算單元具體用于：根據(jù)LSQR算法求解所述反演系統(tǒng)，得到各個所述地震事件的地震位置，并將各個所述地震事件的地震位置分別作為各個所述地震事件的新的初始位置，開始迭代求解各個所述地震事件的地震位置，具體為：在初期迭代中，使所述臺站對雙差的第一權(quán)重大于所述雙對雙差的第二權(quán)重，直到迭代次數(shù)達到第一預(yù)設(shè)次數(shù)；在后期迭代中，使所述雙對雙差的第二權(quán)重大于所述臺站對雙差的第一權(quán)重，直到迭代次數(shù)達到第二預(yù)設(shè)次數(shù)，迭代結(jié)束，得到最終各個所述地震事件的地震位置。

相對于現(xiàn)有技術(shù)，本發(fā)明的有益效果如下：

本發(fā)明提供的雙對雙差地震定位方法及裝置，基于地震的初至波絕對到時數(shù)據(jù)或者地震波形的互相關(guān)數(shù)據(jù)，按預(yù)設(shè)規(guī)則，提取觀測的地震事件對和臺站對的到時差數(shù)據(jù)，進而提取觀測的雙對到時差數(shù)據(jù)；計算各個地震事件對雙差、各個臺站對雙差，以及地震事件對到臺站對的雙對雙差；雙對雙差可以消除發(fā)震時刻的影響，無需引入臺站校正項，同時消除了源區(qū)外和源區(qū)內(nèi)的速度模型的影響，得到高精度的相對位置，而臺站對雙差可以得到高精度的絕對位置。因此，根據(jù)臺站對雙差與地震位置相對于地震初始位置的變化量的線性關(guān)系，以及雙對雙差與地震位置相對于地震初始位置的變化量的線性關(guān)系，構(gòu)建反演系統(tǒng)，并采取分級加權(quán)的方式來反演各個地震事件的位置，可以得到高精度的地震絕對位置以及地震間的相對位置。

附圖說明

為了更清楚地說明本發(fā)明實施例或現(xiàn)有技術(shù)中的技術(shù)方案，下面將對實施例或現(xiàn)有技術(shù)描述中所需要使用的附圖作簡單地介紹，顯而易見地，下面描述中的附圖僅僅是本發(fā)明的實施例，對于本領(lǐng)域普通技術(shù)人員來講，在不付出創(chuàng)造性勞動的前提下，還可以根據(jù)提供的附圖獲得其他的附圖。

圖1為本發(fā)明實施例公開的一種雙對雙差定位方法流程圖；

圖2為本發(fā)明實施例公開的一種雙對雙差定位裝置結(jié)構(gòu)示意圖；

圖3為本發(fā)明實施例公開的一種雙對雙差定位裝置結(jié)構(gòu)示意圖。

具體實施方式

下面將結(jié)合本發(fā)明實施例中的附圖，對本發(fā)明實施例中的技術(shù)方案進行清楚、完整地描述，顯然，所描述的實施例僅僅是本發(fā)明一部分實施例，而不是全部的實施例?；诒景l(fā)明中的實施例，本領(lǐng)域普通技術(shù)人員在沒有做出創(chuàng)造性勞動前提下所獲得的所有其他實施例，都屬于本發(fā)明保護的范圍。

請參閱圖1，本實施例公開的一種雙對雙差地震定位方法，需要說明的是，本實施例中的待處理地震數(shù)據(jù)為已發(fā)生地震的地震記錄數(shù)據(jù)，具體包括以下步驟：

S101：基于地震的初至波絕對到時數(shù)據(jù)或者地震波形的互相關(guān)數(shù)據(jù)，按預(yù)設(shè)規(guī)則，提取觀測的地震事件對(i,j)到同一臺站的到時差數(shù)據(jù)以及同一地震到臺站對(k,l)的到時差數(shù)據(jù)，進而提取觀測的雙對到時差數(shù)據(jù)；

具體的，所述雙對為所述地震事件對(i,j)和所述臺站對(k,l)的組合，其中，i和j分別表示地震事件對中的兩個地震事件，地震事件i和地震事件j的位置相鄰，l和k分別表示臺站對中的兩個臺站；

需要說明的是，現(xiàn)有技術(shù)中的事件對雙差定位算法和臺站對雙差定位算法提供了構(gòu)建地震事件對和構(gòu)建臺站對的規(guī)則，根據(jù)實際需要，用戶也可以自定義構(gòu)建地震事件對和臺站對的規(guī)則，由于構(gòu)建地震事件對和臺站對的規(guī)則并不是本實施例研究的重點，在此不再贅述。雙對基于地震事件對和臺站對進行組合，用戶也可以根據(jù)實際需要自定義構(gòu)建雙對的規(guī)則。

S102：計算所述地震事件對(i,j)到臺站k的事件對雙差和所述地震事件對(i,j)到臺站l的事件對雙差

具體的，所述事件對雙差為所述地震事件對(i,j)的到時差數(shù)據(jù)的觀測值與預(yù)測值的差；步驟S102的執(zhí)行過程如下：

根據(jù)所述地震事件對(i,j)中地震事件i和地震事件j到臺站k的到時和的觀測值與預(yù)測值的差，得到所述地震事件i和所述地震事件j到臺站k的到時殘差和并根據(jù)所述地震事件i和所述地震事件j到所述臺站k的到時殘差和得到所述地震事件對(i,j)到所述臺站k的事件對雙差所述地震事件對(i,j)為多個地震事件對中的任意一個地震事件對，

其中，dx為地震位置的變化量，dτ為發(fā)震時刻的變化量，為觀測的事件對(i,j)到時差數(shù)據(jù)，為預(yù)測的事件對(i,j)到時差數(shù)據(jù)；

具體的，地震事件i的體波到臺站k的到時可以表示為其射線路徑的積分：其中，地震事件位置,發(fā)震時刻τⁱ,射線路徑，慢度場u是未知數(shù)。到時與地震事件位置參數(shù)之間是非線性的，因此我們用一個截斷的泰勒展開式來線性表示公式觀測到時與預(yù)測到時的殘差可以與地震位置以及發(fā)震時刻參數(shù)建立線性聯(lián)系，即，

其中，s_k是臺站校正項，該公式假設(shè)了射線路徑上的速度模型是已知的。

根據(jù)所述地震事件i和所述地震事件j到臺站l的到時和的觀測值與預(yù)測值的差，得到所述地震事件i和所述地震事件j到臺站l的到時殘差和并根據(jù)所述地震事件i和所述地震事件j到所述臺站l的到時殘差和得到所述地震事件對(i,j)到所述臺站l的事件對雙差

其中，dx為地震位置的變化量，dτ為發(fā)震時刻的變化量，為觀測的事件對(i,j)到時差數(shù)據(jù)，為預(yù)測的事件對(i,j)到時差數(shù)據(jù)。

S103：計算所述地震事件i到臺站對(k,l)的臺站對雙差和所述地震事件j到所述臺站對(k,l)的臺站對雙差

具體的，所述臺站對雙差為所述臺站對(k,l)的到時差數(shù)據(jù)的觀測值與預(yù)測值的差；步驟S103的執(zhí)行過程如下：

根據(jù)所述地震事件i到所述臺站k和所述臺站l的到時和的觀測值與預(yù)測值的差，得到所述地震事件i到所述臺站k和所述臺站l的到時殘差和并根據(jù)所述地震事件i到所述臺站k和所述臺站l的到時殘差和得到地震i到所述臺站對(k,l)的臺站對雙差所述臺站對(k,l)為多個臺站對中的任意一個臺站對；

其中，s_k為所述臺站k的校正項，s_l為所述臺站l的校正項，為觀測的臺站對(k,l)到時差數(shù)據(jù)，為預(yù)測的臺站對(k,l)到時差數(shù)據(jù)；

根據(jù)所述地震事件j到所述臺站k和所述臺站l的到時和的觀測值與預(yù)測值的差，得到所述地震事件j到所述臺站k和所述臺站l的到時殘差和并根據(jù)所述地震事件j到所述臺站k和所述臺站l的到時殘差和得到地震j到所述臺站對(k,l)的臺站對雙差

其中，s_k為所述臺站k的校正項，s_l為所述臺站l的校正項，為觀測的臺站對(k,l)到時差數(shù)據(jù)，為預(yù)測的臺站對(k,l)到時差數(shù)據(jù)。

可見，地震事件的發(fā)震時刻項被消除了。

S104：計算與的差值，或計算與的差值，得到所述地震事件對(i,j)到所述臺站對(k,l)的雙對雙差所述雙對雙差為所述雙對的到時差數(shù)據(jù)的觀測值與預(yù)測值的差；

具體的，計算地震事件對(i,j)到臺站k的事件對雙差與地震事件對(i,j)到臺站l的事件對雙差的差值，或計算地震事件i到臺站對(k,l)的臺站對雙差與地震事件j到臺站對(k,l)的臺站對雙差的差值，得到所述地震事件對(i,j)到所述臺站對(k,l)的雙對雙差所述地震事件對(i,j)與所述臺站對(k,l)的雙對組合為多個雙對中的任意一個雙對；

其中，和為雙對到時差數(shù)據(jù)。

可見，利用地震事件對到臺站對的雙對雙差，消除發(fā)震時刻的影響，也無需引入臺站校正項，同時消除了源區(qū)外和源區(qū)內(nèi)的速度模型的影響。

S105：根據(jù)臺站對雙差與地震位置相對于地震初始位置的變化量的線性關(guān)系，以及雙對雙差與地震位置相對于地震初始位置的變化量的線性關(guān)系，構(gòu)建反演系統(tǒng)；

具體的，步驟S105的具體執(zhí)行過程如下：

所述臺站對雙差與地震位置相對于地震初始位置的變化量的線性關(guān)系公式為：

所述雙對雙差與地震位置相對于地震初始位置的變化量的線性關(guān)系公式為：

其中，為地震事件i相對于地震初始位置在三個方向上的變化量；

將上述兩個線性關(guān)系公式以矩陣的形式表示，構(gòu)成反演系統(tǒng)：

其中，G為臺站對到時差與雙對到時差數(shù)據(jù)對地震位置的偏導(dǎo)數(shù)矩陣，所述偏導(dǎo)數(shù)矩陣根據(jù)預(yù)先設(shè)定的各個所述地震事件的初始位置計算得到，所述偏導(dǎo)數(shù)矩陣的維度是M*3N，M為所述臺站對到時差數(shù)據(jù)數(shù)量與雙對到時差數(shù)據(jù)數(shù)量的總和，N為所述地震事件數(shù)量，m是N個地震事件的位置在x,y,z三個方向上的變化量向量[dx,dy,dz]，d為各個所述臺站對雙差數(shù)據(jù)與各個所述雙對雙差數(shù)據(jù)，W為權(quán)重矩陣，λ為阻力因子，I為單位陣；

為所述臺站對雙差設(shè)置第一權(quán)重，為所述雙對雙差設(shè)置第二權(quán)重。

S106：采取分級加權(quán)的方式來反演得到各個地震事件的地震位置。

具體的，根據(jù)LSQR算法求解所述反演系統(tǒng)，得到各個所述地震事件的地震位置，并將各個所述地震事件的地震位置分別作為各個所述地震事件的新的初始位置，開始迭代求解各個所述地震事件的地震位置，具體為：在初期迭代中，使所述臺站對雙差的第一權(quán)重大于所述雙對雙差的第二權(quán)重，直到迭代次數(shù)達到第一預(yù)設(shè)次數(shù)；在后期迭代中，使所述雙對雙差的第二權(quán)重大于所述臺站對雙差的第一權(quán)重，直到迭代次數(shù)達到第二預(yù)設(shè)次數(shù)，迭代結(jié)束，得到最終各個所述地震事件的地震位置。

需要說明的是，初期迭代的第一預(yù)設(shè)次數(shù)以及后期迭代的第二預(yù)設(shè)次數(shù)可以根據(jù)實際情況進行調(diào)整，同時，第一權(quán)重和第二權(quán)重的值也可以根據(jù)實際需要進行設(shè)定。

還需要說明的是，實際應(yīng)用中，用戶可以選擇獲取事件對雙差或臺站對雙差計算雙對雙差。

本實施例提供的雙對雙差地震定位方法，基于地震的初至波絕對到時數(shù)據(jù)或者地震波形的互相關(guān)數(shù)據(jù)，按預(yù)設(shè)規(guī)則，提取觀測的地震事件對和臺站對的到時差數(shù)據(jù)，進而提取觀測的雙對到時差數(shù)據(jù)；計算各個地震事件對雙差、各個臺站對雙差，以及地震事件對到臺站對的雙對雙差；雙對雙差可以消除發(fā)震時刻的影響，無需引入臺站校正項，同時消除了源區(qū)外和源區(qū)內(nèi)的速度模型的影響，得到高精度的相對位置，而臺站對雙差可以得到高精度的絕對位置。因此，根據(jù)臺站對雙差與地震位置相對于地震初始位置的變化量的線性關(guān)系，以及雙對雙差與地震位置相對于地震初始位置的變化量的線性關(guān)系，構(gòu)建反演系統(tǒng)，并采取分級加權(quán)的方式來反演各個地震事件的位置，可以得到高精度的地震絕對位置以及地震間的相對位置。

基于上述實施例公開的一種雙對雙差地震定位方法，本實施例對應(yīng)公開了一種雙對雙差地震定位裝置，請參閱圖2，所述裝置具體包括：

提取單元101，用于基于地震的初至波絕對到時數(shù)據(jù)或者地震波形的互相關(guān)數(shù)據(jù)，按預(yù)設(shè)規(guī)則，提取觀測的地震事件對(i,j)到同一臺站的到時差數(shù)據(jù)以及同一地震到臺站對(k,l)的到時差數(shù)據(jù)，進而提取觀測的雙對到時差數(shù)據(jù)；所述雙對為所述地震事件對(i,j)和所述臺站對(k,l)的組合，其中，i和j分別表示地震事件對中的兩個地震事件，地震事件i和地震事件j的位置相鄰，l和k分別表示臺站對中的兩個臺站；

第一計算單元102，用于計算所述地震事件對(i,j)到臺站k的事件對雙差和所述地震事件對(i,j)到臺站l的事件對雙差所述事件對雙差為所述地震事件對(i,j)的到時差數(shù)據(jù)的觀測值與預(yù)測值的差；

第二計算單元103，用于計算所述地震事件i到臺站對(k,l)的臺站對雙差和所述地震事件j到所述臺站對(k,l)的臺站對雙差所述臺站對雙差為所述臺站對(k,l)的到時差數(shù)據(jù)的觀測值與預(yù)測值的差；

第三計算單元104，用于計算與的差值，或計算與的差值，得到所述地震事件對(i,j)到所述臺站對(k,l)的雙對雙差所述雙對雙差為所述雙對的到時差數(shù)據(jù)的觀測值與預(yù)測值的差；

所述第三計算單元104具體用于：計算地震事件對(i,j)到臺站k的事件對雙差與地震事件對(i,j)到臺站l的事件對雙差的差值，或計算地震事件i到臺站對(k,l)的臺站對雙差與地震事件j到臺站對(k,l)的臺站對雙差的差值，得到所述地震事件對(i,j)到所述臺站對(k,l)的雙對雙差所述地震事件對(i,j)與所述臺站對(k,l)的雙對組合為多個雙對中的任意一個雙對；

其中，和為雙對到時差數(shù)據(jù)。

構(gòu)建單元105，用于根據(jù)臺站對雙差與地震位置相對于地震初始位置的變化量的線性關(guān)系，以及雙對雙差與地震位置相對于地震初始位置的變化量的線性關(guān)系，構(gòu)建反演系統(tǒng)；

第四計算單元106，用于采取分級加權(quán)的方式來反演得到各個地震事件的地震位置。

所述第四計算單元106具體用于：根據(jù)LSQR算法求解所述反演系統(tǒng)，得到各個所述地震事件的地震位置，并將各個所述地震事件的地震位置分別作為各個所述地震事件的新的初始位置，開始迭代求解各個所述地震事件的地震位置，具體為：在初期迭代中，使所述臺站對雙差的第一權(quán)重大于所述雙對雙差的第二權(quán)重，直到迭代次數(shù)達到第一預(yù)設(shè)次數(shù)；在后期迭代中，使所述雙對雙差的第二權(quán)重大于所述臺站對雙差的第一權(quán)重，直到迭代次數(shù)達到第二預(yù)設(shè)次數(shù)，迭代結(jié)束，得到最終各個所述地震事件的地震位置。

需要說明的是，實際計算時用戶可以選擇第一計算單元102或第二計算單元103計算得出計算單元104所需的數(shù)據(jù)。

請參閱圖3，所述雙對雙差地震定位裝置中的第一計算單元102包括：

第一計算子單元107，用于根據(jù)所述地震事件對(i,j)中地震事件i和地震事件j到臺站k的到時和的觀測值與預(yù)測值的差，得到所述地震事件i和所述地震事件j到臺站k的到時殘差和并根據(jù)所述地震事件i和所述地震事件j到所述臺站k的到時殘差和得到所述地震事件對(i,j)到所述臺站k的事件對雙差所述地震事件對(i,j)為多個地震事件對中的任意一個地震事件對，

其中，dx為地震位置的變化量，dτ為發(fā)震時刻的變化量，為觀測的事件對(i,j)到時差數(shù)據(jù)，為預(yù)測的事件對(i,j)到時差數(shù)據(jù)；

第二計算子單元108，用于根據(jù)所述地震事件i和所述地震事件j到臺站l的到時和的觀測值與預(yù)測值的差，得到所述地震事件i和所述地震事件j到臺站l的到時殘差和并根據(jù)所述地震事件i和所述地震事件j到所述臺站l的到時殘差和得到所述地震事件對(i,j)到所述臺站l的事件對雙差

其中，dx為地震位置的變化量，dτ為發(fā)震時刻的變化量，為觀測的事件對(i,j)到時差數(shù)據(jù)，為預(yù)測的事件對(i,j)到時差數(shù)據(jù)。

第二計算單元103包括：

第三計算子單元109，用于根據(jù)所述地震事件i到所述臺站k和所述臺站l的到時和的觀測值與預(yù)測值的差，得到所述地震事件i到所述臺站k和所述臺站l的到時殘差和并根據(jù)所述地震事件i到所述臺站k和所述臺站l的到時殘差和得到地震i到所述臺站對(k,l)的臺站對雙差所述臺站對(k,l)為多個臺站對中的任意一個臺站對；

其中，s_k為所述臺站k的校正項，s_l為所述臺站l的校正項，為觀測的臺站對(k,l)到時差數(shù)據(jù)，為預(yù)測的臺站對(k,l)到時差數(shù)據(jù)；

第四計算子單元110，用于根據(jù)所述地震事件j到所述臺站k和所述臺站l的到時和的觀測值與預(yù)測值的差，得到所述地震事件j到所述臺站k和所述臺站l的到時殘差和并根據(jù)所述地震事件j到所述臺站k和所述臺站l的到時殘差和得到地震j到所述臺站對(k,l)的臺站對雙差

其中，s_k為所述臺站k的校正項，s_l為所述臺站l的校正項，為觀測的臺站對(k,l)到時差數(shù)據(jù)，為預(yù)測的臺站對(k,l)到時差數(shù)據(jù)。

所述構(gòu)建單元105包括：

構(gòu)建子單元111，用于將臺站對雙差與地震位置相對于地震初始位置的變化量的線性關(guān)系公式，以及雙對雙差與地震位置相對于地震初始位置的變化量的線性關(guān)系公式以矩陣的形式進行表示，構(gòu)成反演系統(tǒng)：

其中，G為臺站對到時差與雙對到時差數(shù)據(jù)對地震位置的偏導(dǎo)數(shù)矩陣，所述偏導(dǎo)數(shù)矩陣根據(jù)預(yù)先設(shè)定的各個所述地震事件的初始位置計算得到，所述偏導(dǎo)數(shù)矩陣的維度是M*3N，M為所述臺站對到時差數(shù)據(jù)數(shù)量與雙對到時差數(shù)據(jù)數(shù)量的總和，N為所述地震事件數(shù)量，m是N個地震事件的位置在x,y,z三個方向上的變化量向量[dx,dy,dz]，d為各個所述臺站對雙差數(shù)據(jù)與各個所述雙對雙差數(shù)據(jù)，W為權(quán)重矩陣，λ為阻力因子，I為單位陣；

所述臺站對雙差與地震位置相對于地震初始位置的變化量的線性關(guān)系公式為：

所述雙對雙差與地震位置相對于地震初始位置的變化量的線性關(guān)系公式為：

其中，為地震事件i相對于地震初始位置在三個方向上的變化量；

設(shè)置子單元112，用于為所述臺站對雙差設(shè)置第一權(quán)重，為所述雙對雙差設(shè)置第二權(quán)重。

對所公開的實施例的上述說明，使本領(lǐng)域?qū)I(yè)技術(shù)人員能夠?qū)崿F(xiàn)或使用本發(fā)明。對這些實施例的多種修改對本領(lǐng)域的專業(yè)技術(shù)人員來說將是顯而易見的，本文中所定義的一般原理可以在不脫離本發(fā)明的精神或范圍的情況下，在其它實施例中實現(xiàn)。因此，本發(fā)明將不會被限制于本文所示的這些實施例，而是要符合與本文所公開的原理和新穎特點相一致的最寬的范圍。