福建属于丘陵地貌，位于亚欧板块与太平洋板块交界处^[1]，东隔台湾海峡，地质构造复杂，是地震活跃地带之一。地震定位可快速确定震源位置，包括经纬度、发震时刻和震源深度等，是地震研究的基本方法之一^[2]。准确实现地震事件的精确定位是地震速报与地震编目的关键。地震定位是地震研究的典型问题之一^[3]，提高地震定位精度能精确测定震源位置，为地震应急和救援等工作提供关键信息。地震定位精度可通过综合到时残差、误差椭圆半径等指标来评估，目前使用较多的是按地震行业标准《DB/T 66-2016地震编目规范》^[4]里定义的要求，将地震定位精度分成4类进行评估。

国家预警工程完成后，福建地震台网台站数量大幅增加，地震监测及预警能力得到较大提升，同时也对地震速报和地震编目的定位精度带来一定改善。本文利用震级与地震计、强震仪、烈度计3类不同仪器的理论影响范围，采用地震定位精度规范评估方法，对比分析三网融合和测震台网的地震定位精度，同时分别对福建、台湾海峡、台湾3个不同区域地震的定位精度进行统计分析。

1 资料选取与定位方法 1.1 数据选取

地震定位精度与台网密度紧密相关，台站分布越密定位精度越优。福建地震台网最初接入台站共128台，其中福建地区88台，台湾地区16台，其他周边地区24台。随着国家预警工程的建设，测震、强震、烈度计三网融合后福建地震台网接入台站增至1 678台，包括福建地区1 162台(强震仪127台，地震计135台，烈度计900台)，邻省地区500台，台湾地区保持不变，图 1为福建及周边地区预警台网台站分布。

为保证地震事件波形数据的完整性和可靠性，选取2018~2022年福建地震台网记录到的1 063次2.5级以上地震事件为研究对象，震中分布如图 2所示，其中2.5~4.0级地震697次，4.0~5.0级地震290次，5.0~6.0级地震60次，6.0级以上地震16次，最大为台湾花莲M7.1地震，最小为台湾海峡M2.7地震。

1.2 速度模型

地壳速度模型与地震的精确定位密切相关，在日常地震监测工作中，合适的地壳速度模型的选定对地震的精确定位起到关键作用^[5]。福建地震台网采用的区域模型为华南模型，该速度模型结构为两层地壳模型，模型参数见表 1。

1.3 定位方法

已有数据资料显示，选取合适的定位方法很重要。MSDP程序带有多种地震定位方法，如单纯形、HypoSAT、Hyp2000和LocSAT等^[6]。以福建地震台网为例，省内地方震通常采用HypoSAT法定位，台湾海峡和台湾地区更多采用单纯形法定位，对于台湾地区的深震和远震则使用LocSAT法定位。

2 三类不同仪器的地震波影响场

地震波的影响范围主要受震级和仪器噪声水平2个因素的影响。将观测波形记录湮没于噪声的时间定义为震动持续时间，在不考虑深度的情况下，震级越大地震波的影响范围越大，震动持续时间也越长。震级M、加速度PGA、地震波影响范围Δ和震动持续时间T的关系式为^[7]：

$ \left\{\begin{array}{l} \operatorname{logPGA}=0.41 M-1.19 \log (10+\varDelta)-0.82 \\ \lg T=-0.285+0.225 M+0.373 lg (\varDelta+10) \end{array}\right. $

(1)

从地震观测的角度分析，震动持续时间可定义为从P波到达至地震观测记录湮没于背景噪声的时间，这种震动持续时间与观测仪器本身的噪声水平有关。

如果将地震产生的强度影响衰减到噪声水平作为量取持续时间的标准，以地震计为例，其噪声水平PGA的取值范围为0.000 1~0.02 Gal^[8]。选取2018~2022年福建地震台网记录到的2.5级以上地震事件的震级与最远影响台站的统计关系(1 000 km范围内)，如图 3所示，离散度为每个地震事件对应震级与实际最远影响台站，蓝线为地震计噪声水平PGA=1.0×10^－2.5 Gal。按式(1)拟合的理论曲线可以看出，理论估计曲线与实际散点吻合度较好，验证了震级对地震计影响范围经验公式的适用性。根据式(1)可得，地震计的影响范围Δ与震级M的关系式为：

$ \lg \left(\varDelta_m+10\right)=0.345 M+1.41 $

(2)

从震级M与影响范围Δ_m的关系可以看出，M≤3.0地震的影响范围最远能达268.6 km，4级地震约为600 km，震级越大影响范围越广，具体见表 2。

同理，强震仪也可得到类似的结论，其噪声水平上界约为PGA=0.2 Gal，由此可得强震仪的震级M与影响范围Δ_m的关系式为：

$ \lg \left(\varDelta_m+10\right)=0.301 M+1.11 $

(3)

表 3为2~7级震级对强震仪观测范围的估计。

对于由烈度计组成的观测台网，噪声取PGA=2.0 Gal，得到烈度计的震级M和影响范围Δ_m的关系式为：

$ \lg \left(\varDelta_m+10\right)=0.301 M+0.646 $

(4)

表 4为2~7级震级对烈度计观测范围的估计，可以看出，对于同一地震，烈度计的峰值衰减最快，影响范围最小，其次为强震仪，峰值衰减最慢、持续时间最长的为地震计。

3 地震定位精度评估 3.1 评估标准

以中国地震局2016年发布的地震行业标准《DB/T 66-2016地震编目规范》来评估地震定位精度，该规范给出了定位精度的等级划分，在90%置信区间下将定位精度分为4类^[9]。

Ⅰ类精度：对于150 km内参与定位的台站，同时具备以下条件：台站分布方位均方度dU≤0.35，最大次空隙角sqap≤160°，距离震中最近的台站震中距小于10 km，定位的反演水平误差估计小于5 km。

Ⅱ类精度：对于所有参与定位的台站，sqap≤180°，定位的反演水平误差估计小于15 km。

Ⅲ类精度：对于所有参与定位的台站，sqap≤240°，定位的反演水平误差估计小于30 km。

Ⅳ类精度：其他。

台站分布方位均方度dU的计算公式为：

$ \mathrm{d} U=\frac{4 \sum\limits_{i=1}^N \mid \mathrm{esaz}_i-\left(\text { unif }_i+b\right) \mid}{360 N}, 0 \leqslant \mathrm{~d} U \leqslant 1 $

(5)

式中，$ \operatorname{unif}_i=\frac{360 i}{N}$, (i=0, …, N－1)；b=avg(esaz_i)－avg(unif_i)；N为台站数；esaz_i为台站相对事件的方位角。dU为0时表示台站在方位上均匀分布，dU为1时表示台站都分布在同一方位上。

3.2 定位精度评估

为便于评估地震定位精度类型，将台站分布方位均方度、最大次空隙角和最近台站震中距作为3个评估标准，对福建地震台网收集的1 063次地震事件进行定位精度评估。

图 4分别为测震台网地震定位精度评估分布和三网融合后理论定位精度评估分布，可以看出，三网融合后整体密度高于测震台网，显然台网密度越高、定位精度越优。其中，2022-09-30福建武平M3.5地震在原测震台网观测下，定位精度类型为Ⅱ类，在现有三网融合观测下，定位精度类型变为Ⅰ类；2019-08-01台湾海峡M4.6地震在原测震台网观测下，定位精度类型为Ⅲ类，在现有三网融合观测下，其定位精度类型变为Ⅱ类；2021-10-24台湾宜兰M6.2地震在原测震台网观测下，定位精度类型为Ⅳ类，在现有三网融合观测下，定位精度类型变为Ⅱ类。

为更好地了解三网融合带来的效果，对测震台网和三网融合后的定位精度类型进行统计，比较两者的地震定位精度散点图。由图 5可以看出，三网融合后Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ类地震定位精度事件数要多于测震台网，而Ⅳ类精度则相对较少。由图 6可知，三网融合台网Ⅰ类精度数量由16个(1.51%)提升为32个(3.01%)，提高了1倍；Ⅱ类精度数量由62个(5.83%)提升为269个(25.31%)；Ⅲ类精度由173个(16.27%)提升为678个(63.78%)；Ⅳ类精度由812个(76.39%)降低为84个(7.90%)，说明三网融合对福建地震台网的地震定位精度有较大改善。

3.3 分区域评估统计

三网融合台网接入的台站主要分布在福建及周边地区，为更清楚地了解三网融合后福建地区、台湾海峡及台湾地区地震事件的定位精度分布情况，将其划分为3块区域分别进行统计。图 7(a)为福建地区测震台网和三网融合后定位精度数量统计，相比测震台网，福建地区三网融合后地震定位精度等级更小，其中Ⅰ类精度数量要远多于测震台网，Ⅱ类精度持平，Ⅲ、Ⅳ类定位精度则少于测震台网。

虽然三网融合后新增的台站主要分布于福建及周边地区，但对台湾海峡和台湾地区地震的精确定位也有较好的效果。台湾海峡测震台网和三网融合台网的Ⅰ类地震定位精度统计数量均为零，主要原因是台湾海峡地震与周边台站距离较远(超过10 km)，不符合Ⅰ类精度的定位条件，三网融合台网的Ⅱ类地震定位精度统计结果优于测震台网(图 7(b))。而台湾地区地震的统计结果与其他2个区域类似，定位精度也有明显提升(图 7(c))。

3.4 实际震例分析

为进一步验证本文三网融合台网地震定位精度评估方法的正确性，分别选取2023-02-18福建连城M3.6、2023-04-22台湾海峡M4.8、2023-10-23广东南澳M4.8和2023-10-24台湾花莲海域M5.9共4个震例，将实际观测记录确定的定位精度结果(实际精度)与本文根据理论影响场范围确定的定位精度结果(理论精度)进行对比分析，如表 5所示，福建连城地震、台湾花莲海域地震和广东南澳海域地震的实际精度和理论精度类型相同，台湾海峡地震的理论精度优于实际精度。

4 结语

本文选取2018~2022年福建地震台网记录的1 063次2.5级以上地震事件，利用测震台网和三网融合台网进行定位精度评估对比分析，得出以下结论：

1) 三网融合后，福建及周边地区接入的台站增至1 678台，台网密度增大，台站分布更均匀。在估计震级对台站的影响范围后，理论上提高了省内地震的定位精度，特别是Ⅰ类精度，在原测震台网观测下部分地震事件只能定位成Ⅱ类精度，三网融合后则变为Ⅰ类精度。虽然新增台站主要分布在福建及周边地区，但对台湾海峡和台湾地区地震也具有理想的定位效果，部分地震事件定位精度类型提高了1~2个等级。

2) 计算三类地震仪器的理论影响场范围，结果显示，烈度计的影响范围最小，强震仪次之，地震计影响范围最大。

3) 比较测震台网和三网融合后的定位精度类型，结果显示，三网融合后Ⅰ类精度数量由16个(1.51%)提升为32个(3.01%)，Ⅱ类精度数量由62个(5.83%)提升为269个(25.31%)，Ⅲ类精度由173个(16.27%)提升为678个(63.78%)，三网融合较大改善了福建地震台网的定位精度。

4) 通过评估福建地区、台湾海峡及台湾地区地震定位精度发现，对比测震台网，福建地区地震三网融合台网的Ⅰ类精度数量理论上有较大提高；台湾海峡周围台站稀疏，受最近台站震中距限制，无Ⅰ类定位精度，但Ⅱ类精度数量有明显提升；台湾地区地震定位精度类型也提高了1~2个等级。

5) 通过对实际震例进行分析，对比本文理论定位精度评估方法与实际定位精度结果可以看出，福建连城地震、台湾花莲海域地震和广东南澳海域地震的理论定位精度与实际定位精度相同，台湾海峡地震的理论定位精度优于实际定位精度，验证本文地震定位精度方法具有可靠性。

由于三网融合台网刚建成不久，实际收集的观测震例有限，本文利用震级预估3类不同地震仪器的波场影响范围，获得触发台站并进行定位精度评估的理论，未考虑实际运行中可能存在的部分台站断记和异常故障等情况。随着三网融合台网记录数据的增多，今后将持续补充实际震例的定位精度评估结果，以进行更详细的对比研究。