地震分析软件震相走时表文件结构研究

        摘要：通过对现有地震分析软件所配置的震相走时表文件的结构类型及优劣进行分析，将震相走时表分为4种组合结构并分析其实用性。在IASPEI91震相走时表文件结构的基础上进行修改、补充和完善，从而提出了一种安全性高、适用面广、灵活性强、能存储各种结构走时表的新型走时表文件结构。应用这种新型结构震相走时表，地震分析软件可以灵活配置不同的走时表，实现精细定位，并为数字化测震台网快速利用测震资料编制和应用高精度的区域震相走时表创造了条件，对于地球深部构造研究具有一定的促进意义。

　　关键词：震相走时表；文件结构；步长恒定；IASPEI91走时表

　　0引言

　　地震波从震源到达观测点所需的时间称为走时，地震纵波和横波传播速度不同。一般而言，震源深度越深、震中距越大，走时也越长。传播时间的长短，还受到所经之处的物质组成情况的影响，准确地测出走时，对研究地震有重要意义。震相走时表就是将不同震中距、不同震源深度发生的地震的各种震相波传播到达观测点的走时汇编成的二维表。在走时表中，按照不同的震源深度和震中距的顺序，给出了各种震相的走时数据，其中走时以分、秒为单位；震中距以千米或球面大圆弧的度数为单位；震源深度以千米为单位。

　　在模拟测震时代，为了便于测震分析人员人工查找，一般将震相走时编辑成纸质的震相走时便查表，如1980年5月国家地震局地球物理研究所编著的《震相走时便查表》、一些省份自主总结编辑的本区域近震走时表等。自20世纪90年代我国步入数字化地震观测，用人工辅助地震分析软件实现地震分析定位以来，软件自动查找的电子震相走时表逐步取代人工查找的纸质震相走时便查表。这显著地提高了地震定位的速度和精度，大大减轻了测震人员的工作量。

　　20世纪80年代以前的地震定位可以说是“一表定全球”，即全国不同地区的地震观测台站基本上都采用JB表来完成近震、远震和极远震定位，定位精度普遍不高，尤其是近震定位误差或残差很大。20世纪末期，随着对几十年来地震观测资料的深入研究、观测台站密度的增大和先进观测技术的引进使用，地震工作者对地球（特别是浅部）结构的认识进一步深化，提出了许多区域的地壳速度结构多层模型，还编制出相应的区域近震走时表，如中国平均地壳速度模型和中国地区地震走时表（国家地震局地球物理研究所，1980）、甘青地壳模型和甘青地区近震走时表（张诚等，1989）、华南地壳模型和华南近震走时表（范玉兰等，1992）以及其他一些区域地壳模型（晏凤桐等，1986；赵珠，张润生，1987；林显明，虞争鸣，1989；赵珠，曾融生，1992；庄真等，1992；景天永，章纯，1992；张曼丽等，1994），国际上也倡导用IASPEI91走时表取代JB走时表（和跃时，孙文斌，2005）。

　　目前，我国又在研究编制新一代区域走时表，如中国地震局地球物理研究所正在牵头研制首都圈震相走时表和川滇地区震相走时表，地震定位由粗糙定位逐步向区域精细定位或精确定位（杨文东等，2005）发展。地壳结构的认识深化（区域地震走时表的修订完善）和地震区域精细定位精度的提高是相辅相成、相互促进的。而地震分析定位软件是联系这两方面的桥梁和纽带，因此软件中地震震相走时表文件配置的数量、质量和文件结构尤为关键，它们直接决定着地震的定位精度。目前，我国台站使用的多款地震分析软件配置的震相走时表由于数量、质量和结构的限制使得软件定位在安全性、完整性、灵活性、开放兼容性等方面都存在明显不足，无法适应地震区域精细定位的需要，本文只对最关键的走时表文件结构进行研究。

　　1目前地震分析软件配置的走时表文件结构的缺陷本文以目前台站使用最广泛的两个地震分析软件EDSPIAS和MSDP为例进行说明。

　　11EDSPIAS软件

　　EDSPIAS软件配置了从JB震相走时便查表中抽出的一些震相组合成10多个文本格式的走时表文件，该软件的缺点是：

　　（1）定位功能还处于“一表定全球”的局面，走时表以JB表为主，只提供了基本定位震相的走时表而无后续震相走时表，因此在标注后续震相时，完全靠人工查找纸质震相走时便查表。

　　（2）走时表文件数量多，不方便管理，且软件对走时表文件中的数据格式要求严格，编程时要加容错代码，因此增加编程工作量。

　　（3）软件没有给使用人员提供配置使用其他走时表的功能。

　　12MSDP软件

　　MSDP软件配置了二进制文件格式的IASPEI91走时表，还配置了中国区域地震走时表、华南区域近震走时表、JB近震走时表文件等近10个文本格式的走时表文件。与EDSPIAS软件相比，MSDP软件增加了地震走时表配置菜单功能，采用了先进的IASPEI91走时表来取代JB走时表，增加了多个区域走时表，有了区域精细定位功能。但其缺点是：

　　（1）虽然IASPEI二进制结构的走时表不存在安全问题，且读取效率高，但其余多个走时表也采用了文本文件格式，编程接口不统一，不利于扩展。

　　（2）虽然IASPEI91走时表文件采用二进制存储，大大改进了以上各种缺点；但其结构存在的缺点为：头段信息不健全，只能存取震中距间隔和深度间隔固定的走时表（图1a），且不论近震、远震的各种震相都采用相同尺寸的表格存储，近震的震源深度分辨率和震中距分辨率低且存储空间浪费严重。

　　基于以上分析，为了提高震相走时表文件的安全性、灵活性、开放兼容性以及统一地震分析软件与走时表文件的接口，有必要在IASPEI91走时表结构的基础上修改完善，制定一种性能优越的走时表文件结构。

　　地震研究35卷第2期李万金：地震分析软件震相走时表文件结构研究2电子走时表文件

　　纸质的震相走时便查表一般以一个震源深度值作为页表单位，横向表头为各种震相名，纵向表头为震中距序列；而电子震相走时表一般以一个震相名为页单位，横向表头为一行震源深度，纵向表头为一列震中距。根据电子走时表各列的深度间隔、各行震中距间隔是否恒定，可以组合成4种类型（