Астрономия и навигация. Методические указания по семинарским и практическим занятиям (стр. 3 )

Две верхние строки бимассива "Модель" имеют информационный

Рис. 3. Построение регрессионной модели в среде Excel.

статус - в частности, в первой строке первого входного столбца размещена ошибка модели по результатам последнего обучения и спектр, величины во второй строке указывают значимость соответствующего входного параметра для предсказаний - чем меньше эта цифра, тем менее важна соответствующая входная информация. Остальные позиции – это подстраиваемые параметры модели.

Синтез модели осуществляет процедура "Обучение", посредством итерационного поиска таких параметров модели, при котором среднеквадратичное отклонение ответов (мнений) модели и соответствующих эмпирических данных в массиве ответов минимизируется. Количество итераций задается пунктом "Итерации".

Для обучения необходимо задать строго больший нуля уровень спектральной плотности – ограничение на негладкость аппроксимируемой функции (пункт "спектр").

При работе программы возникает табличка наблюдения, указывающая количество прошедших итераций, оценку (ошибку), долю падения оценки на последней итерации и текущий уровень спектральной плотности.

В таблице наблюдений показывается фактическая спектральная плотность, тогда как в диалоговом окне устанавливается рекомендуемая. Если фактическая спектральная плотность существенно (на несколько десятков процентов) больше рекомендуемой, это косвенно указывает на то, что при поднятии уровня рекомендуемой спектральной плотности заметно уменьшиться ошибка обучения, но вовсе необязательно уменьшится ошибка тестирования. Если же фактическая спектральная плотность заметно меньше рекомендуемой, то стоит попробовать снизить рекомендуемую спектральную плотность.

На основе результатов тестирования можно подобрать наиболее устраивающую пользователя спектральную плотность, таким образом, чтобы и ошибки обучения и тестирования были поменьше.

При больших спектральных плотностях легче достигнуть уменьшения ошибки обучения - без требования гладкости интерполяцию провести проще, но при этом ухудшаются показатели тестового прогнозирования. Также подбирается размер модели, при этом иногда

существенно и то, что при больших размерах, и, соответственно,

сложности модели растет машинное время

Рис. 4. Параметры и характеристики регрессионной модели

Таким образом, предлагается использование нелинейной многопараметрической регрессии данных гидрофизического мониторинга и вычислительного эксперимента. Регрессионный анализ позволяет строить информационные прогностические модели изучаемого процесса и использовать их в системах контроля и раннего предупреждения в службах мониторинга.

2. Технология вычислительного эксперимента.

Изложить общую схему вычислительного эксперимента и краткую характеристику его основных этапов. Понимая вычислительный эксперимент в узком смысле, как создание и изучение математических моделей исследуемого объекта с помощью вычислительных средств, можно выделить в качестве основы триаду модель – алгоритм – программа. В широком (методологическом) смысле под вычислительным экспериментом понимается новая технология научных исследований.

Для исследуемого объекта сначала строится математическая модель. Она базируется на известных фундаментальных моделях. Вычислительный эксперимент, по своей сути, предусматривает исследование группы близких моделей. Вначале строится простая, но достаточно содержательная и полная с точки зрения описания исследуемых процессов, с точки зрения близости к экспериментальным данным модель.

В процессе проведения вычислительного эксперимента, на его последующих циклах модель уточняется, учитываются новые факторы и т. д. Поэтому можем говорить об упорядоченном наборе (об иерархии) математических моделей, каждая из которых с той или иной точностью описывает действительность. И в рамках наиболее простой модели необходимо добиваться согласия с экспериментом. Это и является, в конце концов, целью вычислительного эксперимента.

После построения математической модели традиционными средствами прикладной математики проводится предварительное исследование математической модели. На этом этапе с доступной полнотой, на принятом в математике уровне строгости решаются вопросы о корректности полной задачи в узком математическом смысле.

Основное содержание предварительного исследования математической модели состоит в выделении более простых (модельных) задач и их всестороннем исследовании, так как полная математическая модель слишком сложна. Модельные математические задачи в цикле вычислительного эксперимента строятся для двух различных целей: для качественного исследования полной задачи (а, следовательно, и исследуемого объекта); для проверки, тестирования вычислительных алгоритмов приближенного решения полной задачи.

На следующем этапе вычислительного эксперимента строится дискретная задача и численный метод решения этой дискретной задачи. Сама математическая модель включает в себя, как правило, уравнения с частными производными (ядро математической модели), системы дифференциальных и алгебраических уравнений.

Программное обеспечение вычислительного эксперимента базируется на использовании комплексов и пакетов прикладных программ. Комплекс программ предназначен для решения близких по своей математической природе задач из одной предметной области. Он включает в себя библиотеку программных модулей (в большой или меньшей степени независимых), из которых комплектуются рабочие программы.

В пакетах прикладных программ для сборки используются системные средства компьютера, что позволяет в значительной степени автоматизировать этот процесс. Пакеты прикладных программ, рассматриваемые как технология решения задач в рамках вычислительного эксперимента, позволяют наиболее эффективно использовать накопленный программный продукт.

Затем в цикле вычислительного эксперимента проводится серия расчетов на компьютерах при изменении тех или иных параметров задачи. Обработка результатов проводится с учетом имеющихся теоретических представлений и экспериментальных данных. Она осуществляется, во многом, в традициях классического натурного эксперимента. Сами опытные данные представляются в виде таблиц, графиков, фотографий с дисплея, кинофильмов и т. д.

Надо иметь в виду, что объем обрабатываемой информации, детализация полученных результатов в вычислительном эксперименте несравненно больше.

Видоизмененная (в зависимости от специфики задачи) цепочка традиционных этапов вычислительного эксперимента, реализованная в виде единого программного комплекса и составляет "технологию" вычислительного эксперимента.

Задачи:

1. Выписать локальную форму приливных уравнений, состоящих из локальных уравнений мелкой воды и уравнений неразрывности.

2. Представить классификацию приливов по Дарвину, выписать и пояснить смысл постоянной Добсона.

3. Выполнить по мареограмме в среде MatCad расчеты спектра колебаний приливных волн и выделить при этом тренд, сезонную и случайную составляющие.

4. По частотной диаграмме показать типы волн, которые участвуют в формировании суточного и полусуточного приливов.

2.  Глобальные геодинамические явления

Существует совокупность относительно устойчивых геолого-геофизических критериев для опознания возможных районов разрушительных землетрясений (М>7):

-  контрастные изменения мощностей консолидированной коры на относительно малых базах (100–200 км), сопровождаемые большими углами наклона главных структуроформирующих поверхностей – фундамента и Мохо;

-  наличие высокоскоростной структуры, выделяемой по продольным и поперечным волнам в консолидированной коре или в верхах мантии, высоких значений упругих модулей и потенциальной энергии для локальной области, являющейся ядром структуры;

-  повышенная степень расслоенности и неоднородности консолидированной коры с контрастными по физическим свойствам разломными ограничениями геоблоков;

-  тесная связь глубин залегания гипоцентров сильных землетрясений с гипсометрией «инверсионного» (волноводного, проводящего) слоя;

-  наличие в ряде сейсмоактивных районов локальных участков «истощенной» низкоскоростной верхней мантии.

Примеры решения типичных задач:

1. Информационное обеспечение для оценки сейсмической опасности

На основе предоставленного алгоритмического и программного обеспечения, предназначенного для построения карт общего сейсмического районирования, изучить интерфейс комплекса программ. Комплекс программ позволяет выполнять следующие операции. Предлагается задание, редактирование и параметризация зон возникновения очагов землетрясений (зоны ВОЗ), подготовка всей входной информации для расчета периодов повторяемости сейсмических сотрясений и карт вероятностного районирования сейсмической опасности в конкретном регионе, визуализация картографических и других входных, промежуточных и выходных данных.

Основные решаемые задачи с помощью разработанного интерфейса:

- выбор региона исследований, унификация каталога землетрясений, определение параметров сейсмического режима и создание других баз данных (БД) для формирования расчетной модели зон возникновения очагов землетрясений (зоны ВОЗ) и параметризации ее основных структурных элементов – линеаментов, доменов, потенциальных очагов землетрясений;

- расчет и внесение в БД величин протяженности линейных зон структурированной сейсмичности (линеаменты и потенциальные очаги) и площадей зон рассеянной сейсмичности (домены) и их соответствующей сейсмологической параметризации: (1) – в целом для каждого линеамента (его сегмента), домена и потенциального очага и (2) – нормирование на единицу длины (один км) – для линеаментов и единицу площади (один кв. км) – для доменов;

- визуализация карт региональной сейсмичности (очаги землетрясений в легенде ОСР-97: ориентированные эллипсы для магнитуд М≥6.8 и т. п.), основных структурных элементов зон ВОЗ (линеаменты, домены, потенциальные очаги, в легенде ОСР-97), активных разломов;

- создание на основе модели зон ВОЗ модельного каталога и интерактивное формирование координатной сетки и вычисления в ее узлах повторяемости сейсмических сотрясений;

- создание удобного для пользователя интерфейса отображения результатов расчета повторяемости сейсмических сотрясений в узлах координатной сетки;

- визуализация карт виртуальной сейсмичности, карт разных периодов повторяемости сотрясений и различной сейсмической интенсивности, карт сейсмического районирования для заданных периодов повторяемости сейсмических воздействий, а также отображение основных промежуточных графических построений.

Работа программы существенным образом связана с использованием специализированных баз данных. Прилагаются две базы данных Main. mdb и Gis. mdb. База Main. mdb содержит данные по ЛДФ модели на территории РФ. База данных Gis. mdb – база ОСР-97, охватывает территорию РФ, физико-географические и административные и прочие данные, которые соответствуют указанной территории. Gis. mdb подключается автоматически и не редактируется. Программа позволяет организовывать новые базы данных и выбор базы для работы из нескольких существующих.

2. Выполнить основные расчеты по оценке сейсмической опасности.

Создание и редактирование «регионов». Закладка «Сейсмический режим в Регионах» предназначена для задания и редактирования параметров регионов, а также оценки их сейсмического режима исходя из каталога сейсмичности (рис. 1.). Для расчета сейсмического режима региона необходимо задать представительные периоды для каталога землетрясений. В списке «Распределение землетрясений по периодам» можно оценить, как распределяются землетрясения по магнитудам с шагом 0.5 и по времени.

Рис. 1.. Сейсмический режим «Региона».

Периоды времени определяются значениями, заданными в полях: «Tmin» – начало первого периода, «Tmax» – конец последнего периода и «dT» – продолжительность периода (временной шаг). По умолчанию «Tmin» и «Tmax» устанавливаются соответственно на дату первого и последнего событий в каталоге, а «dT» – разница между ними. Кнопка рядом «Пересчитать» пересчитывает попадания по новым параметрам.

В рамке «Представительные периоды» задаются выбранные периоды, для которых по зарегистрированному каталогу вычисляются потоки в списке «Сейсмический поток региона». Сначала выбирается магнитуда «M» и затем для нее задаются представительные периоды (до 50 периодов). После нажатия кнопки «Добавить» он отображается в списке представительных периодов ниже. Лишние периоды можно удалить после их выделения и нажатия кнопки «Удалить». Сохранить представительные периоды для данного региона в базе данных можно с помощью главного меню.

В списке «Сейсмический поток региона» выводится записанный в базе данных поток региона (общий), по каталогу рассчитывается поток в регионе (общий и удельный) для заданных представительных периодов (см. рамку представительные периоды). Здесь также отображаются суммарная площадь доменов региона и суммарная длина линеаментов региона (для линеаментов это дает возможность задавать режим). При необходимости можно сохранить изменения «потока» в базе данных при помощи кнопки «Сохранить изменения».

Кроме того, показаны границы регионов, зон ВОЗ и сейсмичность характерная для выделенного региона. По желанию можно отключать вывод доменов, линеаментов или каталога. Активный регион выделен цветом, также выделены соответствующие ему зоны ВОЗ цветом, соответствующим цвету максимальной магнитуды для данного графика повторяемости.

Сейсмический режим доменов. Закладка предназначена для оценки сейсмического режима выбранного домена по известным для него землетрясениям (рис. 2).

Рис. 2. Сейсмический режим доменов.

В списке «Порядковые номера» в порядке возрастания отобразятся номера существующих в базе доменов. В списке «Порядковые номера» нельзя изменять номер домена. Сначала активным (текущим) будет домен с наименьшим порядковым номером. Его номер будет отображаться в поле «Текущий номер». Изменяя значение в последнем поле можно задавать номер активной зоны, его можно также задавать непосредственным выбором из списка «Порядковые номера».

В списке «Распределение землетрясений по периодам» вычисляется число событий заданных магнитуд, наблюденных в домене за заданные не пересекающиеся периоды времени. Периоды времени определяются значениями, заданными в полях: «Tmin» – начало первого периода, «Tmax» – конец последнего периода и «dT» – продолжительность периода (временной шаг). По умолчанию «Tmin» и «Tmax» устанавливаются соответственно на дату первого и последнего событий в каталоге, а «dT» – разность между ними. Кнопка рядом «Пересчитать» пересчитывает попадания по новым параметрам.

В рамке «Представительные периоды» задаются периоды, для которых по зарегистрированному каталогу вычисляются потоки в списке «Сейсмический поток Домена». Сначала выбирается магнитуда «M» и затем для нее задаются представительные периоды (до 50 периодов). После нажатия кнопки «Добавить» он отображается в списке представительных периодов ниже. Лишние периоды можно удалить после их выделения и нажатия кнопки «Удалить».

В таблице «Сейсмический поток домена» приведены потоки, вычисленные различными путями: «Поток в БД» – это поток, заданный в базе данных, «Поток в каталоге» – это поток по каталогу, «Аппроксимация» – это линейная аппроксимация потока в каталоге по методу наименьших квадратов. В полях «a» и «b» вычисляются коэффициенты линейной аппроксимации также по методу наименьших квадратов. Кнопка «Пересчитать» служит для перерасчета линейных аппроксимаций после изменений в «Потоке в каталоге». Кнопка «Принять» предназначена для замены потока в базе данных на линейную аппроксимацию потока.

На графике (рис. 3) представлена конфигурация зон ВОЗ, выбранный домен выделяется цветом. Также выводятся на экран сейсмические события по каталогу, попавшие в домен (рис. 3 а). Для удобства добавлен режим 3D просмотра этих графиков (рис. 3 б). Это позволяет оценить распределение землетрясений по глубине.

а. б.

Рис. 3. Графическая визуализация доменов.

На графике «Потоки» приводятся значения потока в базе данных (красный), потока в каталоге (синий) и аппроксимированный (зеленый). Графики можно просматривать как в декартовых, так и в логарифмических координатах (рис. 3, 4).

а б

Рис. 4. Графики повторяемости.

Очаги и линеаменты. Закладка предназначена для задания сейсмического режима выбранных очагов и линеаментов. В наборе списков «Сейсмический поток очага» в списке «Общий» приводится общий поток Регина к которому принадлежит домен, в списке «Общая длина» – длина всех линеаментов соответствующей магнитуды в этом регионе. «Общий поток» нормированный на «Общую длину» выводится в списке «Удельный». В списке «Собственный» – новые задаваемые значения общего потока линеамента (их также можно менять вручную). В списке «Поток в БД» приводятся общий (нормированный только на время) поток линеамента заданный в базе данных. Список «События каталога» содержит параметры сейсмических событий произошедших в непосредственной близости от очага или линеамента. На верхнем графике (рис. 5) представлена конфигурация зон ВОЗ, выделены активный очаг или линеамент и «События каталога» (в зависимости от изучаемой зоны).

Зоны ВОЗ. Закладка предназначена для задания параметров зон ВОЗ – домены, линеаменты и очаги. К параметрам относятся геометрическая форма, индивидуальные настройки расчета, задание свойств исследуемых очагов (рис. 5). В поле «Предварительный просмотр» приводится графическая визуализация пространственного положения текущей зоны ВОЗ. В правом верхнем углу – трехмерная визуализация площадки протяженного очага для текущей зоны (поворот по азимуту, угол падения и его разброс, положение гипоцентра на площадке), график можно вращать.

Рис. 5. Задание параметров зон ВОЗ.

Параметры расчета. Закладка предназначена непосредственно для расчета карт сотрясаемости и повторяемости (рис. 6). Возможно два режима расчета сотрясаемости: для сетки приемников и для произвольного набора точек. По умолчанию выбран режим для расчета сетки. При этом возможно осуществление следующих операций: удалить, добавить или отредактировать текущую модель сейсмического эффекта, а также выбрать периоды времени для моделирования каталога и сохранить этот каталог в файл.

После расчета отображаются графики повторяемости: исходный и полученный на основе модельного каталога для каждой из зон ВОЗ, принявшей участие в расчете. Значения, полученные для каждого приемника по картам интенсивности сотрясений и периодов повторяемости сейсмических сотрясений, отображаются в списке-таблице и на карте в цветах ОСР-97 (рис. 6).

В окне «Предварительный просмотр» отображаются в зависимости от текущей операции либо взаимное расположение пунктов в декартовых координатах, либо цветными прямоугольниками принадлежность приемников к той или иной зоне интенсивности сотрясаемости, либо сами зоны интенсивности в цветах ОСР-97.

Карта. В программе предусмотрена визуализация карт региональной сейсмичности (очаги землетрясений в легенде ОСР-97, то есть ориентированные эллипсы для магнитуд М≥6.8 и т. п.), основных структурных элементов зон ВОЗ (линеаменты, домены, потенциальные очаги, в легенде ОСР-97), активных разломов, а также других геолого-геофизических данных (рис. 7).

Рис. 6. Расчет карт сотрясаемости.

Рис. 7. Визуализация административной информации и геолого-геофизических данных.

Задачи:

1. Оценить сейсмический риск на основе карт общего сейсмического районирования (ОСР-97) для данной территории.

2. Выполнить сравнительный анализ данных геомониторинга (ЭМИ, сейсмика) очаговой области для выделения прогностических признаков подготовки сильного землетрясения

3. Оценить параметры очага цунами по данным о сейсмическом процессе в очаговой области сильного цунамигенного землетрясения.

4. Построить функцию повторяемости высот волн цунами для данного пункта наблюдения и оценить риск опасности цунами.

3.  Методы геодинамического мониторинга

Рассмотрим следующую общую схему анализа данных активного сейсмического мониторинга. Первый уровень: на базе глубинных геолого-геофизических исследований (региональных профилей) и сейсмологической информации (унифицированных региональных каталогов землетрясений) создаётся региональная сейсмотектоническая основа (сейсмотектоническая карта-модель) региона в масштабе 1:1 000000 для обеспечения высокого качества составления или уточнения нормативной карты регионального сейсмического районирования, то есть карта ОСР–97 детализируется на региональном уровне с учётом сейсмогеологической специфики региона.

Второй уровень: на базе комплексных профильно-площадных геолого-геофизических исследований и информации о местной сейсмичности создаётся среднемасштабная сейсмотектоническая карта-модель района (территории) в масштабе 1:500000 (1:200000) как основа для составления (или уточнения) нормативной карты детального сейсмического районирования (ДСР) данной территории.

Карты ДСР обеспечивают: уточнённый долгосрочный прогноз и исходные параметры сейсмического воздействия для сейсмостойкого проектирования с учётом инженерно-геологических условий и вероятного возникновения вторичных (сейсмогенных) опасных геологических явлений и процессов. На этом уровне осуществляется (обосновывается) выбор участков для размещения геофизических полигонов, пунктов для размещения сейсмостанций в составе локальных сетей, геофизических режимных пунктов и скважин ГГД –мониторинга.

Третий уровень: на базе комплексных сетей мониторинга осуществляется среднесрочный прогноз (недели, месяцы), оценка сейсмической опасности и весь комплекс связанных с этим процедур – сбор, хранение, накопление, обмен данными, информирование руководящих органов и управление сейсмогеодинамической обстановкой.

Примеры решения типичных задач:

1. Обработка данных мониторинга по методикам ГС РАН.

Обработка цифровых сейсмограмм, полученных в результате деятельности региональной сети сейсмических станций, направлена на формирование базы данных сейсмических явлений, имевших место на юге Красноярского края и сопредельных территориях. Оперативная обработка сейсмических сигналов предусматривает определение характеристик очага землетрясения: времени возникновения землетрясения, координат, энергии и интенсивности колебаний на земной поверхности, глубины и длительности колебаний в очаге землетрясения, направления волн сжатия и разрежения и др. Для систематизации материалов о сейсмических явлений в ЛИОЦ создана и поддерживается соответствующая база данных – каталог региональных землетрясений. Оперативная обработка полученной сейсмической информации в ЛИОЦ предполагает: детекцию полезного сигнала по сети станций в режиме реального времени; выделение моментов вступления различных сейсмических фаз для расчета времени возникновения землетрясения и его географического положения; оценку амплитуд и периодов сейсмических волн для определения энергетического класса землетрясения; идентификацию сейсмического события (определение природы события – естественное или техногенное); определение механизма очага сильных (М³5) землетрясений.

Количество станций, зарегистрировавших сейсмическое событие, определяется методом сопоставления времен вступления характерных волновых форм и их сравнения между собой. Для этого важно оперативно получить данные со всех станций, перевести их в определенный формат и выполнить анализ полученного материала. Передача информации (по опыту деятельности ЛИОЦ) для каждого сейсмического сигнала занимает около 5 мин. для местных землетрясений. Запись сейсмической информации на стационарных станциях, в отличие от полевых временных станций, где ограничен объем постоянного запоминающего устройства, ведется непрерывно. Оператор ЛИОЦ визуально отслеживает изменение амплитуды видимого сигнала и преобладающего периода колебаний по отношению к фону и замеряет время, амплитуду и период в соответствующие моменты. Данная процедура повторяется для всех данных, полученных со стационарных станций.

Далее проводится сопоставление времен вступления различных фаз сейсмических волн на станциях, распознаются сейсмические события для выделенного источника. При предварительной оценке эпицентральных расстояний в режиме реального времени средняя глубина земной коры принята равной 40 км, средняя глубина очагов землетрясений предполагается равной 15 км. Как показала практика ведения сейсмического мониторинга в регионе, принятые предположения позволяют получить надежные данные, несмотря на то, что не учитываются более детальные особенности строения геологической среды. Объясняется это значительными расстояниями между сейсмическими станциями, а также между станциями и эпицентральными областями, при которых записи сигнала на станции становятся «нечувствительными» к локальным особенностям строения среды в очаговой зоне.

Далее, координаты эпицентра определяются из численного решения системы алгебраических уравнений итерационным способом. Находятся ошибки определения эпицентра – временные невязки. Допустимыми в определении эпицентра в данной системе считаются координаты с точностью до 20 км – класс точности «B». По измеренным амплитудам и периодам характерных фаз сейсмических волн, в соответствии с номограммой Раутиан и амплитудно-частотной характеристикой регистрирующего тракта сейсмостанции, определяется энергетический класс сейсмического события по каждой станции. Для итоговой оценке выбирается среднее значение энергетического класса, установленного по всем станциям, зарегистрировавшим данное сейсмическое событие.

Задание 2. Формирование база данных сейсмических явлений.

Для формирования в оперативном режиме базы сейсмологических данных за основу ее структуры принята база данных, которая используется ГС РАН и ГС СО РАН. При создании базы сейсмологических данных использована структура широко распространенной сейсмологической базы данных Center for seismic studies (CSS) 3.0. В распоряжении разработчиков имелись готовые таблицы системы CSS и основными задачами являлись модификация таблиц CSS под конкретные региональные условия сейсмического мониторинга, адаптация таблиц под имеющуюся СУБД Oracle 8 и разработка программ, позволяющих размещать сейсмологические данные в Интернет в графическом и текстовом виде для общего доступа, через Oracle Application Server.

Для создания этой системы в АСОМСЭ СО РАН использовалось следующее техническое и программное обеспечение: сервер Siemens RM400 c двумя процессорами MIPS R10000; магнитооптическая библиотека Siemens PXM-1; СУБД Oracle8, Release 8.0.5. На данном этапе развития сейсмического мониторинга в регионе и оперативной деятельности ЛИОЦ нет необходимости полностью применять разработанную ГС СО РАН базу данных, так как она требует значительного технического и финансового обеспечения. Опыт деятельности ЛИОЦ показывает, что можно ограничиться системой на основе сейсмологической базы данных CSS 3.0, реализованной в среде Microsoft Access 97.

Операции записи, запросов, обновления и удаления данных в таблицах базы осуществляется при помощи ODBC (Open Data Base Connectivity) драйвера. Это гарантирует целостность данных и производит учет возможных ошибок. Все действия с файлами операционной системы (создание, запись, удаление) осуществляются в рамках АРМ оператора-сейсмолога.

Состав и структура таблиц базы данных, которая реализованы в ЛИОЦ, разработаны с максимальным учетом специфики задач, возлагаемых на информационно-обрабатывающий центр сейсмологической службы.

Таблица базы данных site содержит в общую информацию о станциях региональной сети сейсмических наблюдений. Таблица базы данных каналов channel предназначена для хранения всей информации о каналах станции, необходимой для решения задач функциональной обработки. Эта база данных заполняется на этапе развертывания конкретной сети сейсмологических наблюдений. В дальнейшем она корректируется при изменении характеристик отдельных каналов, удалении старых или добавлении новых каналов регистрации сейсмической информации.

Оперативная таблица базы данных wfdisk предназначена для хранения информации о фрагментах волновых форм, физически расположенных на жестких дисках ПЭВМ. Структура данной базы аналогична заголовочной части файлов с фрагментами волновых форм. Оперативная база данных автоматически заполняется по мере поступления и записи на диски новых файлов с данными. При этом информация о фрагментах волновых форм берется непосредственно из заголовочной части файлов.

Таблица базы данных архива wftape предназначена для хранения информации о фрагментах волновых форм, записанных на внешние носители данных (гибкие магнитные диски, компакт-диски, магнито-оптические носители и т. п.). Для данной базы используется структура, аналогичная оперативной базе данных фрагментов волновых форм, с дополнительной информацией о носителях. База данных wftape заполняется на этапе перемещения фрагментов волновых форм из оперативной базы на архивные носители данных.

Таблица базы данных phase предназначена для хранения информации о скоростных и временных годографах различных фаз сейсмических сигналов. Данная база призвана обеспечить оптимальную настройку программ расчета гипоцентров с учетом региональных особенностей среды распространения сейсмических волн.

Таблица базы данных arrival предназначена для хранения информации о сейсмических сигналах, выделенных в результате работы процедур оперативной обработки, а также этапа диалоговой обработки цифровых сейсмических записей.

Таблица базы данных origin предназначена для хранения информации о сейсмических источниках. Данная база заполняется по результатам работы процедур расчета параметров гипоцентров сейсмическихсобытий.

Таблица базы данных assoc предназначена для хранения информации о сейсмических фазах, ассоциированных на принадлежность к одному сейсмическому источнику. Данная база пополняется по результатам решения постдетекторных процедур ассоциации фаз и оценки параметров гипоцентра, в результате которых выявляются сейсмические сигналы, зарегистрированные станциями сети от одного сейсмического источника.

Таблица базы данных comment предназначена для хранения комментариев. В данную таблицу заносится информация, характеризующая природу сейсмического события (естественное или техногенное).

Задачи:

1. Выполнить вейвлет-преобразование сейсмического сигнала по сейсмограмме с выделением основных фаз зарегистрированных сейсмических волн.

2. Выполнить обработку каталога землетрясений выделенной очаговой для анализа процесса подготовки сильного землетрясения и построения прогностических признаков.

3. Построить функцию повторяемости землетрясений для выделенной области и оценить сейсмических риск.

4. На основе корреляционного анализа выполнить оценку природы данного сейсмического события (промышленный взрыв, землетрясение).

4.  Геодинамические карты

В настоящее время компьютерная обработка массивов данных по территории и цифровые модели рельефа изменили подход к двум основным функциям моделирования – топографическому анализу и визуализации. Современные геоинформационные системы и технологии предоставили возможность сочетать результаты моделирования и нетопографические тематические данные. Основой для представления данных для ГИС являются цифровые модели. Под цифровой моделью (ЦМ) географического объекта понимается определенная форма представления исходных данных и способ их структурного описания, позволяющий «вычислять» (восстанавливать) объект путем интерполяции, аппроксимации или экстраполяции.

Получение цифровых моделей рельефа возможно двумя способами. Первый способ – это методы дистанционного зондирования (ДЗ) и фотограмметрия. Но существуют трудности в широком распространении этих материалов, связанные с недостаточным развитием национальных и региональных баз данных, с высокой ценой на программное обеспечение мирового уровня, дороговизной относительно устаревших и недоступностью новейших радарных и космоснимков и т. д. Поэтому большинство исследователей в качестве источника для создания ЦМР используют топографические карты. Второй способ – построение моделей рельефа путем интерполяции оцифрованных изолиний с топографических карт. Этот подход имеет свои достоинства и недостатки. Из недостатков можно назвать трудоемкость и порой недостаточно удовлетворительную точность моделирования. Широко используются модели, представленные в виде TIN, построенные на основе триангуляции Делоне. Такие модели используются в проектах и приложениях исследовательской группой GeoFrance3D [http://www. brgm. fr/geofrance3d/geofrance3d. htm]. На сегодняшний день широкое распространение начинает получать программа GlobalMapper (Компания Global Mapper Software LLC [www. ]), позволяющая просматривать, конвертировать, преобразовывать, редактировать, распечатывать различные карты и векторные наборы данных, причем данные могут быть загружены как слои (при работе в Digital Elevation Model), или как отсканированая топографическая карта для 3D изображения местности. Набором данных в программе Global Mapper является географически привязанная цифровая модель рельефа.