0 引言

震动图(ShakeMap)是地震产生地面震动的描述。震动图综合仪器测量值、当地的地质条件及地震位置、震级等因素估计整个灾区震后几分钟之内地面震动的分布，这些信息更趋向于灾区的破坏情况(Wald et al.，2006；陈鲲等，2010)。震动图的实时获取有助于援救更多的生命和减少财产损失，能够为地震应急救援、公众信息、损失评估、防震减灾规划和震后工程及科学研究提供非常有价值的信息。1994年北岭(Northridge)地震后，美国地质调查局(USGS)、加利福尼亚州理工学院(Caltech)和加利福尼亚州地质调查局(CGS)联合针对加利福尼亚州地震开发了1套ShakeMap技术系统。1995年神户地震后，日本气象厅进一步加强了地震台网建设，现在的台站数目已经超过4i500个。台站分布密度已经基本满足利用台站观测值(不需要插值)直接获得地震动分布的要求。1990年后，中国台湾“中央气象局”已经能够在有感地震后快速生成地震加速度和基于加速度的烈度分布图。为了快速获得震后地面的震动图，加拿大、意大利、土耳其和新西兰也安装和开发了新的震动图系统。

震动图最初的开发主要针对强震台站相对密集分布的美国加利福尼亚州地区。震动图主要依赖于台站的观测数据，而对没有台站覆盖地区则需要进行地震动参数估计，然后利用记录到的和估计的地震动参数进行混合插值获得震动图。震动图的可靠性在地震台站附近被较好地约束，而在远离台站的地方约束较差(Wald et al.，2008)。缺少强震台站地区地震动估计值的不确定性直接影响震动图的可靠性。为了提高震动图估计的可靠性，用于震后应急反应决策和损失评估的震动图可以从多方面(震源、传播路径和场地影响)对地震动的估计值进行约束。这些因素主要包括地震位置、震级、距离、特定区域的地震动衰减规律、快速收集到的地震动观测数据、借助互联网 “Did you feel it”收集到的宏观烈度数据(Wald et al.，2005)、快速有限断层分析方法反演的破裂尺度、可能获得的余震分布信息、利用地质(Wills et al.，2000，2006)或者地形(Wald et al.，2007，2009)近似方法获得的局部场地放大系数等。所有这些信息都对缺乏台站地区地震动参数的估计提供了不同的约束，并不同程度地影响震动图的不确定性。

《奋进中国梦·崛起新海丝》这幅作品采用装饰性绘画语言表现广西北部湾港欣欣向荣、热火朝天进行港口作业的场面。通过巨型集装箱起重机、大型货轮等组成雄伟的设计构成，以密集的线条和大块面的色彩形成强有力的对比，加入港口工作人员作为亮点，体现基层劳动者的辛勤劳动，创造了这个辉煌时代。作品赞美了广西为实现中国梦、建设21世纪海上丝绸之路而奋进崛起。

本文试图以地震震源、地震动参数的衰减规律以及实际的强震台站观测值作为震动图的约束条件，分别计算了2014年8月24日美国加利福尼亚州纳帕MW6.0地震的震动图。分析比较了不同震源特征、不同衰减关系模型、有无地震事件间偏差校正项的震动图差异，为应急救援、抗震减灾、震害评估以及科学研究提供依据和参考。

专项转移支付必须以充分发挥资金使用效益为中心。无论是哪个级次政府设立的专项转移支付资金，都要实施预算绩效管理，并将绩效评价结果作为专项转移支付调整、取消、延续，以及完善财政政策、预算安排和分配的参考因素。绩效考核应由注重专项资金投入转向资金使用效果，切实改变专项转移支付“重争取、轻管理；重分配，轻绩效；重支出，轻责任”的现状。要加强对专项转移支付项目的经济性、实施效率和实施效果进行绩效评价，把项目绩效水平和群众满意度作为安排下一年度转移支付的依据，及时落实绩效考核的激励、约束机制和责任追究机制，确保专项用途，实现上级政府政策意图。

1 数据及衰减模型

利用快速生成考虑场地效应的震动图方法(陈鲲等，2010)，分别考虑本次地震的震中位置、发震断层的走向以及断层破裂的尺度影响，选用不同衰减关系模型，获得了研究区域范围内均匀分布的网格点上基岩参考面上的峰值加速值。考虑地震动参数的局部场地效应，将基岩参考面上的峰值加速度值折算到土层上来，获得了地表土层上峰值加速度的估计值。其次，增加实际台站观测值作为震动图的约束条件，直接剔除距离实际观测台站<￣15km的经验估计值。运用空间插值方法，最后获得了地震动参数在地表上的空间分布。利用强震记录校正震动图的方法(陈鲲等，2012；2013a，b；2015)，将基岩参考面上的峰值加速度观测值与利用衰减关系的估计值进行对数线性拟合。然后，利用获得的地震事件间的偏差校正项对不同衰减关系模型计算的地震动参数估计值进行偏差校正，最后获得了校正后的峰值加速度震动图。

本文从美国地质调查局(USGS)和加利福尼亚州地质调查局(CGS)共同建设的工程强地面运动数据中心(CESMD)获取本次地震422组三分量强震记录。去除77个结构台和1组只记录到1个水平分量的异常台(Sonoma; New Fire Station No. 1)后，剩余344个台站数据。经过基线初始化，仪器校正，带通滤波、加速时程的微分、5%阻尼比的反应谱计算获得了各个台站的PGA、PGV、3个特征周期反应谱谱值Sa(0.3，1和3s)。为了说明问题的目的，本文只选用峰值加速度进行计算分析，峰值加速度为2个水平方向的最大值。收集到的344个台站中，22个台站距离断层投影面<￣20km，206个台站<￣60km，326个台站<￣100km，全部的344个台站的断层投影距<￣140km(图1)。

图 1 2014年8月24日纳帕MW6.0地震强震台随断层投影距的频度分布 Fig. 1 Frequency distribution of strong motion stations with fault projection distances for the Napa MW6.0 earthquake on 24 August 2014.

通过宪法的基本权利规范保障新兴权利的问题，与通过一般权利的保护不同，凸显了新兴权利的极端重要性和国家有保护该权利的基本义务。一旦新兴权利在司法实践中或者一般立法(包括立法解释)中取得了基本权利的资格，将意味着该新兴权利蕴含了极端的重要价值，不但能够被动对抗国家的行为，而且在受到第三人威胁时也为国家设定了主动作为的义务，尽管国家在这方面有广泛的判断空间，但是在国家根本不履行保护义务，或者采取的措施明显不足以履行其保护义务时，相关人可以基于客观性保护义务提起诉讼以主张请求权[22]。

针对衰减关系而言，BSSA2014衰减关系选择区域项后，适合于加利福尼亚州地区地震动的估计；而Xiao2011衰减关系则主要针对中国的川藏地区；Wang_ Long2000则是中国西部的点椭圆长轴衰减关系。尽管将中国的衰减关系直接应用到加利福尼亚州地区存在一定的不确定性，但是经过地震事件间的偏差校正后(图3f和图4c，f)，地震动分布的形态大致相似。这说明增加大量观测数据和地震事件间的校正项的约束，能够在一定程度上减小由于衰减关系区域性差异引入的震动图的不确定性。

图 2 2014年8月24日纳帕MW6.0地震PGA观测值与衰减关系的比较 Fig. 2 Ground-motion observations of the Napa MW6.0 earthquake on 24 August 2014 compared with GMPEs.

2 方法

2014年8月24日美国加利福尼亚州纳帕发生MW6.0地震，震中位置38.22°￣N，122.31°W，震源深度12km。该地震是旧金山海湾地区自1989年Loma Prieta MW6.9地震以来最大的地震。纳帕地震发生在NNW向80km宽的San Andreas断裂带的次级断裂纳帕南断裂上，其共同组成了太平洋和北美板块的边界。美国地质调查局震后产出的地震矩张量解的结果显示，此次地震为走滑型地震，地震断层的2个节面分别为： 走向254°，倾角80°，滑动角-5°；走向345°，倾角85°，滑动角-170°(USGS，2014)。地震矩张量解节面2的结果与San Andreas断裂带的走向一致，将本次地震的发震构造方向确定为NNW向。震后许多研究机构和学者利用地震波形数据、GPS和InSAR数据反演了纳帕地震的震源破裂过程。结果表明纳帕地震的破裂传播主要是NNW向和上倾传播，最大滑动量为1m左右。破裂沿断层NNW向单侧传播，引导地震能量向纳帕方向发展，加重了纳帕的震害(Alexander et al.，2015; Barnhart et al.，2015; Brocher et al.，2015; Dreger et al.，2015; Gallovi，2016)。本次研究使用的断层投影距是依据Dreger 等(2015)第2版本的有限断层反演结果计算得到的。

3 结果与讨论

图3d—f、图4a—c及d—f是分别使用Wang_Long2000、BSSA2014及Xiao2011衰减关系，以断层破裂过程(Dreger et al.，2015)所确定的断层投影面约束震源，进一步增加实际的观测数据和地震事件间的偏差校正项约束震动图所获得的结果。可以看出，使用不同衰减关系所获得的结果对最初版本的震动图(只考虑震中位置、震级和衰减关系)影响显著。Xiao2011的衰减关系相对于BSSA2014和Wang_Long2000衰减较快。因此在相同约束条件的情况下，Xiao2011的衰减关系所获得的震动图峰值加速度>￣20cm/s2的区域面积最小。但随着其他约束条件的加入，震动图的分布形态逐渐趋于相同。特别是地震事件间的偏差校正项约束震动图后其形态大致相似。值得注意的是，以有限断层反演得到的断层面来约束震源获得的震动图更合理地反映了近断层区域地震动高频成分(如峰值加速度)的分布。但是纳帕地震所获得的近场记录比较多，特别是断层投影距近10km的范围内观测值均比4套衰减关系的估计值大。因此一旦加入强震观测数据约束震动图，观测值就控制了近场地震动的分布形态。

图 3 2014年8月24日纳帕MW6.0地震峰值加速度震动图(Wang_2000衰减关系) Fig. 3 Maps showing peak ground acceleration for the Napa MW6.0 earthquake on 24 August 2014(Wang_2000GMPE). a 仅用震级、震中及Wang2000点椭圆衰减关系约束；b 用震级、震中、Wang2000点椭圆衰减关系及强震台观测值(蓝色三角形)约束；c 用震级、震中、Wang2000点椭圆衰减关系、强震台观测值及事件间的偏差校正项约束(其中红色三角形表示台站PGA位于衰减关系三倍标准之外); d 用震级、断层的破裂尺度(白色四边形代表断层投影面)及Wang_Long2000长轴衰减关系约束；e 用震级、断层的破裂尺度、Wang_Long2000长轴衰减关系及强震台观测值约束；f 用震级、断层的破裂尺度、Wang_Long2000长轴衰减关系、强震台观测值及事件间的偏差校正项约束

分别基于震中位置、震级大小、发震断层的走向、断层破裂的尺度、强震观测数据、不同的衰减关系，考虑地震事件间的偏差校正项对衰减关系估计值的影响；利用快速生成考虑场地效应的震动图方法获得了不同版本的峰值加速度震动图。图3a是利用汪素云2000年回归的中国西部点椭圆PGA衰减关系，考虑震级和震中位置作为约束条件所获得的震动图。图3b增加了实际台站观测信息作为约束条件。图3c进一步考虑了地震事件间的偏差校正项影响，约束并校正了衰减关系的估计值。从图3a—c的比较可以看出，最初只考虑地震的震级、震中位置及发震断层走向作为输入条件，到最后增加实际观测数据和地震事件间的偏差校正项作为震动图的约束，震动图的可靠性不断提升。其显著的特点为，峰值加速度>￣20cm/s2的区域面积逐步减小，震中SE方向减小的幅度明显大于NW方向，靠近震中附近区域的峰值加速度有所提升。因为纳帕地震破裂传播主要是NNW向和上倾传播，具有明显的方向性效应，因此震中NW向的峰值加速度大于SE向。从图1 可以看出，有较多强震台位于极震区，震中附近的峰值加速度主要受台站观测值控制，并且大于Wang_2000衰减关系的估计值。因此图3b和c中，峰值加速度>￣90cm/s2的区域大致相当，且出现了>￣354cm/s2的区域。

其次，比较图3c，f和图4c，f结果可以看出，在实际的观测数据和地震事件间的偏差校正项约束下，4种结果大致相似，特别是峰值加速度90cm/s2以上的区域基本一致。发震构造方向和断层投影面较好地约束了震源特征，控制了震动图整体的方向和分布形态。地震事件间的偏差校正项修正了缺少台站地区的地震动估计值的大小，使得地震动随距离的衰减基本一致。近20个实际台站观测值>￣90cm/s2，增加了近震源(断层)区域的峰值加速度分布的可靠性。4种结果的主要差别在于22cm/s2等值线，点椭圆模型衰减关系NE方向估计的范围较小。NE方向台站分布稀疏，22cm/s2等值线主要受衰减关系估计值控制。差异的原因除Wang_Short2000短轴距衰减与其他断层投影距衰减存在差异外，不同震源尺度(点椭圆和断层投影面)也影响了衰减关系中距离项的大小。另外，图3c，f中 45cm/s2等值线向NW方向延伸，是因为西纳帕断层的延长线上存在2个高幅值的台站(断层投影距约60km)在衰减关系3倍标准差附近，影响了异常观测数据的判别结果。

局部场地放大效应使用了Allen 和 Wald等利用地形坡度与VS30 的相关性获得的VS30 来表征不同幅值与频率的场地放大系数(Borcherdt，1994; Wald et al.，2006，2007; 陈鲲等，2010)。地震动参数的衰减关系选用了4套地震动参数衰减，分别是第4代地震动参数区划图所采用的中国西部长轴、短轴PGA衰减关系(汪素云等，2000)，本文分别简称Wang_ Long2000和Wang_ Short2000；肖亮2011年拟合的川藏地区断层投影距PGA衰减关系(肖亮，2011)以及NGA-West2中Boore等回归的地震动衰减关系(Boore et al.，2014)，分别简称Xiao2011和BSSA2014。本文选用4套衰减关系进行分析计算的目的，是为了比较不同衰减关系经过地震事件间的偏差校正项约束后对震动图形态的影响。考虑局部场地放大效应将台站记录到的峰值加速度折算到基岩面上，与4套衰减关系进行比较，示于图2。区别于肖亮(2011)和Boore等(2014)衰减模型的断层投影距；汪素云(2000年)衰减模型的距离项是震中距，放到同一张图中只是起到直观的比较作用。图2 的结果比较表明，虽然4套衰减关系都是独立开发的，然而这些模型的衰减趋势是大致相似的。总体上，这些模型还是捕获了纳帕地震PGA观测值随距离衰减的规律，绝大部分观测数据均在Boore等(2014)衰减模型的3倍标准差之间。对于峰值加速度，在近断层处(Rjb≤20km)衰减关系的估计值与观测值大体相符；更远距离处所有的衰减关系均高估了峰值加速度的值。

图 4 2014年8月24日纳帕MW6.0地震峰值加速度震动图(BSSA2014 与 Xiao2011衰减关系) Fig. 4 Maps showing peak ground acceleration for the Napa MW6.0 earthquake on 24 August 2014(BSSA2014 and Xiao2011 GMPE). a 仅用震级、震中及BSSA2014断层投影距衰减关系约束；b 用震级、震中、BSSA2014断层投影距衰减关系及强震台观测值约束；c 用震级、震中、BSSA2014断层投影距衰减关系、强震台观测值及事件间的偏差校正项约束; d 用震级、断层的破裂尺度及Xiao2011断层投影距衰减关系约束；e 用震级、断层的破裂尺度、Xiao2011断层投影距衰减关系及强震台观测值约束；f 用震级、断层的破裂尺度、Xiao2011断层投影距衰减关系、强震台观测值及事件间的偏差校正项约束

4 结论

破坏性地震发生后，最初版本的震动图主要依据震中位置、震级、地质构造背景所确定的可能的发震断层、局部场地效应和适合于该区域的地震动参数衰减关系获得的。通过最初版本的震动图只能初步认识地震灾害的程度。地震引起的地震动强度取决于震源的特征、场点所处的局部场地条件以及地震波在传播路径中的各种影响。之后随着对地震认识的深入，还可以利用震源机制、震源破裂过程、能量辐射过程、余震分布等资料更精确地描述地震震源的特征。利用近实时收集到的地震台站观测数据及宏观烈度点数据约束地震波的区域传播特性。形成多版本逐步修正震动图逼近灾区实际震害情况的机制是非常有必要的。研究分析还表明，地震震源破裂尺度提高了衰减关系距离项的精度，降低了缺少台站地区地震动估计的不确定性。地震动观测值的加入增加了震动图的数据约束部分的可靠性。对于缺少观测值的地区，地震事件间偏差校正项的应用，减小了不同衰减关系估计值与实际观测值之间的差异，较为合理地反映了特定地震地震波的区域传播特性。

最后，地震事件间的偏差校正方法中3倍标准差的准则只是提供应急初期快速判断观测数据是否正常的初步准则，避免数据拟合回归时太过离散。后期应该重点研究超出3倍标准差数据的可靠性。

5.并非所有版本ODIS软件都能进行复位出厂设置操作，很多拷贝软件数据不够完整，不能执行本文介绍的“复位出厂设置”操作，并非本文介绍的方法有误，而是您诊断检测软件ODIS的自诊断数据库不够完整所致，建议使用ODIS2.26、ODIS2.27、ODIS4.33等版本软件进行操作。

致谢 本文台站数据资料来源于工程强地面运动数据中心(Center for Engineering Strong Motion Data，http: ∥www.strongmotioncenter.org/)，在此表示感谢!

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