使用codaq程序计算地震尾波品质因子
2025-8-7
| 2025-8-7
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AI 摘要
SEISAN手册的第27章非常详细地描述了使用 CODAQ 程序来计算地震尾波品质因子 的完整步骤
该过程主要分为三个核心阶段:准备输入文件运行CODAQ程序、以及分析和汇总结果

第一阶段:准备输入文件 (Input File Preparation)

CODAQ 的运行依赖于三种类型的文件:S-file (事件文件)波形文件控制文件

1. S-file (事件文件)

S-file是SEISAN的标准事件信息文件,包含了地震的震源参数(发震时刻、位置、深度、震级)和各台站的震相到时(P波和S波)。CODAQ 从S-file中读取这些信息来确定尾波分析的起始点和几何参数。
  • 要求: S-file必须是经过定位的,并且至少包含P波和S波的到时信息。程序的默认设置是利用S波到时来确定尾波窗的开始时间。

2. 波形文件 (Waveform Files)

这是包含实际地震记录的二进制文件。CODAQ 会根据S-file中列出的台站和时间信息,自动去相应的波形文件中读取数据。
  • 要求: 波形数据必须是可用的,并且路径在S-file中被正确指向。

3. 控制文件 (Control Files)

这是运行CODAQ最关键的部分,主要有两个文件:
  • codaq.inp (输入事件列表文件)
    • 作用: 告诉CODAQ程序需要处理哪些地震事件和哪些台站。
    • 格式: 每一组的第一行是一个数字(从1开始的事件计数)和S-file的完整路径。接下来的行是该事件要分析的台站代码和对应的分量(Z, N, E)。
    • 示例 (来自文档):
    • codaq.par (参数控制文件)
      • 作用: 定义了CODAQ计算过程中的所有物理和技术参数,是整个计算的核心。
      • 关键参数 (如文档中所述):
        • start in s-times: 尾波窗相对于S波到时的开始时间。例如,2.0 表示尾波窗从S波到时走时的2倍处开始,这是为了避开S波本身的干扰。
        • window length (sec): 尾波窗的持续时间(秒)。
        • frequencies and bands: 定义了要分析的中心频率和相应的滤波带宽。程序会对每个频带分别计算一个值。
        • minimum s/n ratio: 最小信噪比。信噪比过低的记录会被剔除。
        • minimum correlation coefficient: 最小相关系数。这代表了尾波包络在对数坐标下与线性衰减模型的拟合优度,是保证结果质量的关键参数。

    第二阶段:运行CODAQ程序 (Running the Program)

    准备好上述文件后,就可以在终端中运行程序。

    1. 启动程序

    在存放了codaq.inpcodaq.par文件的目录下,执行命令:

    2. 交互式选择

    程序启动后会以交互模式运行,并提出几个问题:
    • 绘图模式选择:
      • 文档建议,在进行质量控制时选择12,以便直观地检查每个波形的拟合情况。
    • 确认输入文件名: 程序会依次询问参数文件名(默认为codaq.par)和事件列表文件名(默认为codaq.inp)。如果文件名就是默认名,直接按回车键即可。

    3. 程序执行过程

    确认后,CODAQ会开始循环处理codaq.inp中定义的每一个事件-台站对。对于每一个记录,它会:
    • 读取波形数据。
    • 计算噪声水平。
    • 根据codaq.par中定义的频带进行带通滤波。
    • 计算滤波后波形的均方根(RMS)振幅包络。
    • 计算信噪比(S/N)。
    • 对振幅包络取对数,并进行线性回归,得到斜率。
    • 根据斜率计算值和相关系数。
    • 根据codaq.par设定的阈值(信噪比、相关系数)判断该结果是否有效。
    • 如果选择了绘图,则显示结果图(如手册中的Figure 27.1)。

    第三阶段:分析和汇总结果 (Analyzing the Output)

    程序运行结束后,会生成一系列输出文件。

    1. 主要输出文件

    • codaq.out: 最详细的输出文件,记录了所有处理过的台站的详细结果,包括那些因为不满足条件而被拒绝的结果,并给出了拒绝的原因。
    • codaq1.out: 只包含被接受的台站的平均值。
    • codaq.all: 包含了所有被接受的、每个频带的独立测量值,可用于后续更详细的统计分析。

    2. 最终拟合与汇总

    在得到了一系列在不同频率下的值之后,CODAQ会自动进行最后一步拟合,以确定描述区域衰减特性的两个关键参数:(1 Hz时的Q值)和(频率依赖指数)。
    • 拟合公式:
    • 取对数后变为线性关系:
    • CODAQ对所有有效的 ()数据点进行线性回归,得到斜率和截距

    3. 最终结果文件

    • codaq.summary: 包含了最终的拟合结果。文档中给出的示例如下: ntotal= 1096 q0= 68 sd= 3 v= 0.95 sd= 0.02 cor= 1.00 这行信息解读为:
      • ntotal= 1096: 共有1096个有效的数据点参与了最终拟合。
      • q0= 68: 拟合得到的值为68。
      • v= 0.95: 拟合得到的频率依赖指数为0.95。
      • sd: 分别是的标准差。
      • cor: 拟合的相关系数。

    4. 空间成像输入文件

    • codaq.area: 这个文件专门为后续的空间成像(Tomography)准备。它记录了每一个有效测量值所对应的采样区域的中点坐标、震源深度以及值。利用这个文件,可以使用CODAQ_AREA等程序绘制出值的空间分布图。
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  • coda
  • Seismology
  • Remote Sensing —— 遥感科学与技术地震尾波的起源:震源、衰减和散射效应
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