0 引言

地震定位是地震学中最经典、最基本的问题之一（中国地震局监测预报司，2009）。研究地震定位方法，提高地震台网的地震定位精度，是多年来地震工作者努力为之奋斗的一个重要课题（朱元清等，1997）。地震定位方法是产生更精确地震资料的基础，定位方法的正确选取，是产出可靠地震资料的保障，可为相关各领域的研究及应用提供更好数据服务。特别是在破坏性地震发生时，快速、准确的地震定位及定位结果，对上级主管部门、政府及其他社会保障部门进行快速的科学决策及行之有效的大震应急、大震救援、抗震救灾等工作，具有至关重要的指导意义。陈贵美等（2009）对广东数字地震台网“十五”系统的几种地震定位方法进行定位效果对比，结果表明：对于网内地震，单纯形定位法及HYP2000程序的定位结果稍优于HypoSAT定位法；孔祥艳等（2015）介绍了新疆测震台网常用地震定位方法的定位原理。为了全面分析各种定位方法在内蒙古自治区地震速报中的优劣，使用单纯型、LocSAT、HYP2000、HypoSAT等地震定位方法，对内蒙古境内57次速报地震进行重新定位，对比各地震定位方法对每个地震事件的定位残差，从而找到适合该地区地震速报的地震定位方法。

1 方法原理

内蒙古自治区测震台网中心采用广东省地震局开发的MSDP软件作为地震定位软件，完成日常地震速报、地震编目等工作。MSDP软件包含常用的地震定位方法有：单纯型、HYP2000和HypoSAT及LocSAT等方法。

1.1 单纯型法

单纯型法是一种直接搜索法。在n维空间中，用（n + l）个顶点构成一个多面体，依据单纯型运算规则，计算各顶点的函数值并进行比较，进而确定各顶点的优劣；找出坏的顶点用新顶点替代，不断改变顶点，使单纯型朝目标函数最小方向移动，最终获得准确解。该方法适用于地方震、近震和远震定位。

1.2 LocSAT

LocSAT法采用传统Geiger法的基本思路，应用阻尼最小二乘法，即将观测方程组化为正规方程组后用主元素消去法求解。LocSAT法无加权，为计算初值，采用水平分层速度模型，但所有地震台均需采用同一模型（张宇等，2005），适用于地方震、近震及远震定位。

1.3 HYP2000和HypoSAT

HYP2000和HypoSAT定位程序均采用传统Geiger法的基本思路，即把走时T在初值（x，y，z）附近作泰勒展开，取一级近似，在此基础上建立观测方程组并求解。

$ T' = T + \frac{{\partial T}}{{\partial x}}\left({x' - x} \right) + \frac{{\partial T}}{{\partial y}}\left({y' - y} \right) + \frac{{\partial T}}{{\partial z}}\left({z' - z} \right) $

(1)

其中T为实际走时，T′是（x，y，z）附近一点（x′，y′，z′）的走时。

HYP2000和HypoSAT定位程序在具体计算方法上相同，即将观测方程组降维，不化为正规方程组，直接用奇异值分解最小二乘法方程组，在实际计算中采用多种数据加权。HYP2000可采用分区水平分层速度模型，可以为每个地震台站指定不同的速度模型，定位起始位置均采用近台初值。HYP2000只适用于网内近震及地方震，而HypoSAT不仅适用于近震，对远震甚至极远震定位效果也相对较好。

2 资料选取

内蒙古自治区测震台网中心负责区域内数字地震台站波形数据汇集、分析、在线存储，以及相关地震速报、地震编目工作。内蒙古测震台网由11个国家测震台站和28个区域地震台站组成，可经国家地震台网下载42个邻省地震台站数据，共囊括81个台站数据用于地震分析处理。研究资料来源于内蒙古测震台网2008—2014年自治区范围内达到速报要求的地震事件，选取至少有7个以上地震台站清晰记录的57条地震，其中2.0—2.9级地震17次，3.0—3.9级地震37次，4.0—4.9级地震3次。

3 定位结果分析

残差是评价地震定位好坏不可缺少的重要参考指标，虽非震源参数，但在地震定位结果中的作用不容忽视。在地震定位时，错标震相或地震台站波形数据出现问题，均可通过残差值反映出来（苏莉华等，2012）。当完成地震定位时，务必查看残差值，通过残差可以确定震相标注是否合理，台站数据是否正常，可有效保证地震定位结果的精确度。

对选取的57次地震，分别采用单纯型法、HYP2000方法、HypoSAT方法、LocSAT方法，进行地震重定位，计算各种定位方法所得定位残差，以检验各种定位方法的优劣。各种定位方法的地震重定位分布结果见图 1，图中地震以不同色彩的圆标注，圆圈大小代表地震震级大小，不同色彩表示各地震的定位残差大小，由色标柱可见，从蓝色到红色残差逐渐增大。从图 1明显可见：① 单纯型法计算的57次地震的定位残差，均表现为蓝色及浅蓝色，可见各地震定位残差均在0.5以内；② HYP2000方法计算的57次地震定位残差，其中6次地震表现为粉色和红色，8次地震表现为深绿色和浅绿色，43次地震表现为蓝色及浅蓝色，可见53次地震的定位残差在0.5以内；③ HypoSAT方法计算的57次地震定位残差，其中1次地震表现为粉色，3次地震表现为深绿色和浅绿色，53次地震表现为蓝色及浅蓝色，可见43次地震的定位残差在0.5以内；④ LocSAT方法计算的57次地震的定位残差，其中1次地震表现为粉色，25次地震表现为深绿色和浅绿色，31次地震表现为蓝色及浅蓝色区域，表明31次地震的定位残差在0.5以内。

综上所述，以地震定位残差大小为参考指标，单纯型地震定位方法计算的定位残差均在0.5以内，定位结果整体最优，是研究区内地震速报首选地震定位方法，而当前内蒙古测震台网即采用单纯型法定位地震，可见此研究结果符合该测震台网地震速报现状。

4 结束语

测震台网实时快速的定位地震，对于地震应急和震后减灾、救灾工作及地震趋势预测等至关重要（杨文东等，2005）。测震台网监测能力的改善不只增加地震台站数目，更重要的是台站布局合理（赵知军等，1990）。而地震监测台站分布的合理与否是制约地震定位结果的重要因素之一。从内蒙古地震监测台站分布看，由于该区南北短、东西跨度大，尽管已共享42个临省区地震监测台站数据，但对于内蒙古西部额济纳旗、中部苏尼特旗以及中蒙交界等地区的地震，监控能力薄弱，希望在新建地震台站规划中，充分考虑地震监控盲区，争取使内蒙古自治区地震监测台站布局合理化，为地震定位精度的再提高提供可靠保障。