微震震源定位方法研究综述 .pdfVIP

微震震源定位方法研究综述

摘要：微震震源定位方法研究是微震监测中的研究重点，定位的精确度直

接影响微震的分析结果，是评价微震监测效果的重要指标。随着微震监测技术的

深入发展，学者们提出了不同的微震震源定位方法，针对不同的应用领域，这些

定位方法各有所长。通过分析研究国内外学者提出的比较有代表性的震源定位方

法，包括混合优化法、速度模型法、无需预先测速法和群智能优化法，并讨论这

些方法的优缺点。

关键词：微震震源定位；混合优化法；速度模型法；无需预先测速法；群智

能优化法

1引言

微震震源定位是微震监测技术中的核心部分，震源时间和空间数据是微震监

测技术中的重要参数。对震源定位方法、定位精度和算法稳定性方面的研究是微

震监测技术的研究重点。

1912年Geiger提出的经典定位算法为后续算法打下坚实基础，林峰等提

[1]

出了线性定位和Geiger定位相结合的联合定位方法，董陇军等提出的无需预先

[2]

测速的定位方法，李楠等提出的采用单纯形法求解震源位置的定位方法。随着

[3]

群智能优化算法的迅速发展，也被用来求解微震源定位问题，如粒子群算法、灰

狼算法和海鸥算法等，微震震源定位方法因此做出了从“数学模型”到“仿生模

型”的转变。

文本将已有的具有代表性的算法进行归类，分为混合优化法、速度模型法、

无需预先测速法和群智能优化法，分析每种算法的特点，并提出未来的发展方向。

2震源定位算法介绍

虽然Geiger定位算法应用广泛，但是针对微震信号微弱、信噪比低、波速

难以确定和到时提取不准确等问题，微震定位算法一直在进行改进优化。下面阐

述几种比较有代表性的定位算法。

2.1混合优化法

取两种或两种以上算法的优点，将其结合在一起的方式称为混合优化算法。

例如Geiger定位算法与线性定位算法结合、多目标粒子群和模拟退火算法结合、

模拟退算法和单纯形法结合等。

林峰等提出了线性定位和Geiger定位相结合的联合定位方法，首先利用线

[1]

性定位进行初步定位，再用线性定位的解作为Geiger定位算法的迭代初值进行

求解，加快了收敛速度，避免陷入局部最优。该研究发现较好的解决了线性定位

求解精度低的问题，并且优化了Geiger定位算法中的初值选取，避免了Geiger

定位算法中迭代初值选取不准确造成定位误差大的问题。但是当震源离检波器较

远时，Geiger初值不准确会加大定位误差。

郭一楠等提出了MOPSO-SA的混合定位方法，是既考虑定位通道个数，又考

[4]

虑模型定位精度的微震源多目标优化定位。该算法利用多目标粒子群优化算法的

全局探索性能，为实现局部有哪些信誉好的足球投注网站的模拟退火算法提供更有的初始解，同时也有效

地避免了寻优过程中陷入局部最优，有效地实现多目标震源定位求解。

混合优化算法研究成果丰富，利用取长补短的思想，可以提高定位的速度、

精度和稳定性。但是混合优化算法只是减少了定位算法对定位的影响，但是还是

会受到速度和初至波到时的影响。

2.2波速模型法

为了更加符合微震信号在实际岩层中的传播，就需要建立复杂的波速模型。

巩思圆等考虑到煤矿上覆岩层层状赋存和离层带的特点，构建了矿井尺度的微

[5]

震监测系统“异向波速模型”，以到时残差最小为目标和震源定位误差最小为目

标的两种求解模型，将具有全局寻优特性的遗传算法与CMEAS算法相结合。该算

法与传统的简化波速模型相比，极大的降低了震源定位的误差。

基于异向波速模型的方法作为波速模型的典型方法之一，实质是根据工程地

质实际条件确定初始波速，模拟波在岩体的传播路径和不同岩石中的传播速度。

知道微震信号在岩体中的传播实际路径和在不同介质中的传播速度，就能够提高

定位的精度。所以，波速模型法研究是最有效的，也是最难的一种，结合实际工

程应用研究具有更高价值。

2.3无需预先测速法

因为波速模型确认困难，会造成定位不准确的问题，所以董陇军等首次提