Обработка данных одиночных сейсмостанций (NSS)

Программа NSS предназначена для обнаружения и предварительной локации сейсмических событий по одиночной станции (трехкомпонентной, сейсмической группе или их комбинации). Может использоваться как отдельно, так и в составе системы NSDL, в которой результаты, полученные NSS по отдельным станциям ассоциируются с помощью программы NAS. Программа сертифицирована.

Структура системы показана на рисунке. Данные поступают с системы сбора в почти реальном времени или записываются из имеющихся файлов в кольцевой буфер формата UniDL, который и обрабатывается программой NSS.

Результатами работы программы NSS являются бюллетении и базы данных волновых форм в формате CSS 3.0, которые могут быть просмотрены программой EL. Также программа генерирует списки событий и фаз, которые могут быть переданы в программу ассоциации NAS.

Подход, примененный в NSS:

• Использование огибающих (трасс средних амплитуд) для детектирования фаз и их проверки. Широкий диапазон частот.
• Статистическая оценка шума. Детектор фаз STA-LTA. Автоматический подбор порога срабатывания в зависимости от импульсного шума.
• Авторегрессионное уточнение времен вступлений (AR_AIC picker, в нескольких временных окнах в зависимости от Ts-Tp).
• Для каждой пары фаз оценка гипотезы, что первая является приходом P волны, а вторая – S-волны от одного и того же события.
• Использование «наивного» Байесовского классификатора для отбраковки ложных срабатываний.

Детали этого подхода показаны на картинках ниже.

Фазы (предполагаемые приходы сейсмических волн) оцениваются при помощи алгоритма STA-LTA, похожего на общепринятый алгоритм STA/LTA, но применяемый к амплитудной огибающей сигнала:

Порог детектора выбирается адаптивно, в зависимости от уровня импульсного шума:

Для ассоциации обнаруженных фаз просматриваются все возможные пары фаз и для каждой пары проверяется гипотеза, что обе фазы пары принадлежат одному и тому же событию:

Эта гипотеза проверяется анализом геометрических свойств огибающих сигнала:

Для трехкомпонентной станции гипотеза проверяется путем совместного поляризационного анализа обеих фаз-претендетнов:

Для сейсмической группы выполняется совместный бимформинг (beamforming) по участкам записи, содержащим фазы-претендетны:

Окончательное решение по результатам расчета всех параметров принимает "наивный" Байесовский классификатор:

Этот классификатор готовится заранее с помощью человека-интерпретатора, который обрабатывает тестовый набор событий: