地震預(yù)警系統(tǒng)中利用Pd估測(cè)PGV的改進(jìn)方法

劉辰　李小軍　景冰冰　尹建明　郭星　周越

摘要：針對(duì)傳統(tǒng)的PGV-Pd統(tǒng)計(jì)關(guān)系進(jìn)行地震預(yù)警時(shí)會(huì)低估大地震PGV的問題，提出利用Pd估測(cè)PGV的改進(jìn)方法。采用汶川地震余震蘆山地震主余震及日本熊本地震主余震事件的共314組強(qiáng)地震動(dòng)記錄，進(jìn)行PGV-Pd關(guān)系的統(tǒng)計(jì)，得到統(tǒng)計(jì)關(guān)系A(chǔ);結(jié)合統(tǒng)計(jì)關(guān)系A(chǔ)，利用中國(guó)臺(tái)灣集集地震主震、汶川地震主震163組強(qiáng)地震動(dòng)記錄得到統(tǒng)計(jì)關(guān)系B和C。與前人的結(jié)果進(jìn)行對(duì)比并進(jìn)行殘差分析后認(rèn)為：統(tǒng)計(jì)關(guān)系C比B能給出更好的高Pd分段估測(cè)結(jié)果，建議應(yīng)用PGV-Pd方法時(shí)，當(dāng)Pd達(dá)到一定閾值時(shí)，以統(tǒng)計(jì)關(guān)系A(chǔ)來提供一般PGV估測(cè)值，同時(shí)以統(tǒng)計(jì)關(guān)系C來提供高PGV的估測(cè)值。

關(guān)鍵詞：地震預(yù)警;Pd方法;PGV估測(cè);強(qiáng)地震動(dòng)記錄

中圖分類號(hào)：P315.914?文獻(xiàn)標(biāo)志碼：A?文章編號(hào)：1000-0666（2019）04-0608-08

0?引言

地震預(yù)警系統(tǒng)是防震減災(zāi)的有效手段之一，該觀點(diǎn)最初由20世紀(jì)初Cooper博士提出，其原理為：由首先受到地震波影響的地區(qū)發(fā)出地震警報(bào)，目標(biāo)工程場(chǎng)點(diǎn)或區(qū)域搶在破壞性地震波到來前采取必要的措施降低地震災(zāi)害造成的損失。地震預(yù)警系統(tǒng)按照工作原理主要分為原地、異地和綜合3類：原地預(yù)警系統(tǒng)利用地震波P波波速大于S波和面波的原理;異地預(yù)警系統(tǒng)利用電磁波波速大于地震波速的原理，在破壞性地震波到來前用盡可能短的時(shí)間估測(cè)出地震的基本參數(shù)（震中位置、地震震級(jí)、發(fā)震時(shí)刻等），對(duì)最終的震害進(jìn)行快速評(píng)估，或直接估計(jì)預(yù)警目標(biāo)區(qū)域的地震動(dòng)參數(shù)進(jìn)而預(yù)估破壞程度，采取必要的措施降低地震災(zāi)害造成的損失;綜合預(yù)警系統(tǒng)是異地、原地2種預(yù)警系統(tǒng)的結(jié)合（Nakamura，1988;Allen，Kanamori，2003;Wu?et?al，2007;金星等，2012;楊黎薇等，2017，2018）

一些研究表明，地震動(dòng)峰值速度（PGV）與地震烈度I之間存在較為明顯的相關(guān)性：美國(guó)地質(zhì)調(diào)查局應(yīng)用的修正默卡尼烈度IMM與lg（PGV）存在強(qiáng)相關(guān)性（Wald?et?al，1999）;馬強(qiáng)等（2014）建立了中國(guó)大陸地區(qū)24種地震動(dòng)參數(shù)與烈度的統(tǒng)計(jì)回歸公式，認(rèn)為PGV是與I相關(guān)性最好的參數(shù)之一。由于PGV與實(shí)際震害的相關(guān)性良好，地震發(fā)生時(shí)對(duì)PGV進(jìn)行快速估測(cè)成為地震預(yù)警的重要方法。利用最大位移幅值Pd直接估測(cè)PGV的方法最初源于Wu和kanamori（2005）的快速估測(cè)地震潛在損失的方法，Wu等（2005，2007，2008）將Pd定義為2階高通Butterworth濾波器（低頻截止頻率為0.075?Hz）濾波后的位移記錄中P波觸發(fā)3?s內(nèi)的最大位移幅值，通過統(tǒng)計(jì)南加州、日本、臺(tái)灣的震中距小于30?km的強(qiáng)地震動(dòng)數(shù)據(jù)，得到了3?s時(shí)窗Pd與PGV的對(duì)數(shù)線性關(guān)系，且隨著時(shí)間窗的增加，Pd與PGV的線性相關(guān)性增加。眾多學(xué)者的相關(guān)研究也表明，以Pd估測(cè)PGV的方法是一種較為穩(wěn)定可靠、能夠快速估測(cè)震害的原地預(yù)警方法。Zollo等（2010）利用意大利的地震預(yù)警系統(tǒng)數(shù)據(jù)，分別統(tǒng)計(jì)了3?s時(shí)窗下震中距為30?km，60?km的強(qiáng)地震動(dòng)記錄的PGV-Pd關(guān)系，研究了震中距對(duì)PGV-Pd關(guān)系的影響;金星等（2012）使用汶川地震主余震、中國(guó)臺(tái)灣集集地震（后文簡(jiǎn)稱集集地震）主震和日本Kiknet臺(tái)網(wǎng)數(shù)據(jù)，得到3～10?s時(shí)間窗下利用Pd連續(xù)估測(cè)PGV的方法;Peng等（2014）研究了地震預(yù)警系統(tǒng)利用Pd估測(cè)PGV的可行性，得到了3?s，4?s時(shí)間窗Pd與PGV的線性統(tǒng)計(jì)關(guān)系;劉辰等（2019）研究了震中距對(duì)于地震預(yù)警系統(tǒng)PGV-Pd關(guān)系的影響，建議根據(jù)不同的震中距對(duì)PGV進(jìn)行估測(cè)。

對(duì)于原地預(yù)警系統(tǒng)中的PGV-Pd方法，在對(duì)數(shù)坐標(biāo)系下，Pd高值段的PGV觀測(cè)值都明顯大于擬合值，若轉(zhuǎn)換到普通坐標(biāo)系下，這種情況更加明顯。金星等（2012）的研究結(jié)果表明，P波觸發(fā)后的時(shí)間窗取10?s獲得的結(jié)果比取3?s能明顯降低低估效應(yīng)，這說明通過增加時(shí)間窗長(zhǎng)能夠增加對(duì)于斷層的采樣能力，但在10?s時(shí)間窗下，仍存在觀測(cè)值明顯高于擬合值的情況。因此，為滿足大地震的地震預(yù)警需求，本文提出了以Pd估測(cè)PGV的改進(jìn)方法：在Pd觀測(cè)值較小時(shí)，以傳統(tǒng)的PGV-Pd統(tǒng)計(jì)關(guān)系進(jìn)行PGV估測(cè);當(dāng)Pd觀測(cè)值大于一定閾值時(shí)，給出2種PGV估測(cè)方法，并通過殘差分析對(duì)其準(zhǔn)確性進(jìn)行了討論。

1?強(qiáng)地震動(dòng)記錄數(shù)據(jù)與處理

為了探討Pd與PGV之間的關(guān)系，需要收集大量的強(qiáng)地震動(dòng)記錄數(shù)據(jù)，同時(shí)為研究高值段的Pd與PGV的關(guān)系，應(yīng)選擇較多高震級(jí)區(qū)間的強(qiáng)地震動(dòng)數(shù)據(jù)。合理設(shè)置地震記錄的篩選條件十分必要，如果篩選條件設(shè)置太小，數(shù)據(jù)將會(huì)包含許多無預(yù)警實(shí)效的記錄;如果篩選條件設(shè)置太高，會(huì)造成數(shù)據(jù)量太小而誤差過大的結(jié)果。本文強(qiáng)地震動(dòng)數(shù)據(jù)選取條件為：MW≥4.0、PGA>40?gal。距離參數(shù)上選擇震中距，由于較低的震級(jí)震中距范圍較小，隨著震級(jí)的增大，震中距范圍增大，盡可能選擇離震中較近的強(qiáng)地震動(dòng)記錄。同時(shí)考慮到大地震影響范圍大、預(yù)警需求范圍比較廣的特點(diǎn)，參考馬強(qiáng)（2008）的篩選方案：

lgR≤0.86+0.17Mw（1）

依據(jù)以上條件確定的強(qiáng)地震動(dòng)記錄包括：2016年日本熊本7.3級(jí)地震主余震強(qiáng)地震動(dòng)記錄152組、2018年汶川8.0級(jí)地震主余震強(qiáng)地震動(dòng)記錄99組、2013年蘆山7.0級(jí)地震主余震強(qiáng)地震動(dòng)記錄98組，1999年中國(guó)臺(tái)灣集集7.6級(jí)地震主震強(qiáng)地震動(dòng)記錄128組，地震動(dòng)記錄信息如圖1所示。

數(shù)據(jù)處理過程：對(duì)獲得的加速度時(shí)程進(jìn)行積分得到速度時(shí)程;采用Wu等（2005，2007）的方法，使用一個(gè)0.075?Hz的高通Butterworth濾波器對(duì)積分得到的速度、位移時(shí)程進(jìn)行濾波;采用馬強(qiáng)（2008）使用的STA/LTA方法對(duì)豎向強(qiáng)地震動(dòng)記錄位移時(shí)程進(jìn)行P波的自動(dòng)觸發(fā)，并通過人工手段標(biāo)記P波以獲得Pd;采取矢量合成的方法對(duì)2個(gè)水平向速度時(shí)程計(jì)算，得到水平向的峰值速度。強(qiáng)地震動(dòng)記錄為非持續(xù)觸發(fā)的記錄，某些記錄偶爾有丟頭的情況，在這些記錄之前增加0點(diǎn)，對(duì)于仍存在異常的數(shù)據(jù)，進(jìn)行手動(dòng)清除。

2?PGV-Pd關(guān)系統(tǒng)計(jì)分析

利用汶川地震余震、蘆山地震主余震及日本熊本地震主余震事件的314組強(qiáng)地震動(dòng)記錄，統(tǒng)計(jì)Pd與PGV之間的關(guān)系（簡(jiǎn)稱統(tǒng)計(jì)關(guān)系A(chǔ)）。由于高Pd記錄較少、低Pd記錄較多，在進(jìn)行統(tǒng)計(jì)分析時(shí)需要提高高Pd記錄的權(quán)重，因此將314組記錄按Pd最大值和最小值平均分為5部分，將每個(gè)數(shù)據(jù)點(diǎn)的權(quán)重設(shè)置為該數(shù)據(jù)點(diǎn)所處部分?jǐn)?shù)據(jù)數(shù)量的倒數(shù)，使每部分的權(quán)重相同、歸一，并使用最小二乘法對(duì)帶權(quán)重的PGV-Pd關(guān)系進(jìn)行擬合。最終得到統(tǒng)計(jì)關(guān)系A(chǔ)，如圖2所示。統(tǒng)計(jì)結(jié)果A反映出2個(gè)特征：①汶川地震余震、蘆山地震主余震、熊本地震主余震記錄均較均勻的分散于統(tǒng)計(jì)關(guān)系A(chǔ)兩側(cè);②從統(tǒng)計(jì)結(jié)果的標(biāo)準(zhǔn)差來看，隨著時(shí)間窗的增加，統(tǒng)計(jì)結(jié)果并未有明顯的提升，因此從地震預(yù)警追求更早估測(cè)地震動(dòng)參數(shù)的需求來說，采用3?s時(shí)窗的Pd觀測(cè)值來估測(cè)PGV是比較合理的。

將統(tǒng)計(jì)關(guān)系A(chǔ)與汶川地震主震、集集地震主震強(qiáng)地震動(dòng)記錄進(jìn)行對(duì)比，結(jié)果如圖3所示，可以觀察到2個(gè)明顯的特征：①通過汶川地震主震、集集地震主震強(qiáng)地震動(dòng)記錄得到的散點(diǎn)大部分落在統(tǒng)計(jì)關(guān)系A(chǔ)的上方，即存在明顯的PGV低估現(xiàn)象;②隨著時(shí)間窗的增加，以統(tǒng)計(jì)關(guān)系A(chǔ)估測(cè)汶川地震主震、集集地震主震PGV的結(jié)果有明顯提升的趨勢(shì)，即PGV低估的現(xiàn)象減弱。

圖2，3展示出來的特征表明，在原地地震預(yù)警系統(tǒng)中統(tǒng)計(jì)關(guān)系A(chǔ)能夠較好地估測(cè)PGV，但當(dāng)加入汶川地震、集集地震這樣的大地震的記錄時(shí)，對(duì)統(tǒng)計(jì)關(guān)系A(chǔ)的影響非常強(qiáng)烈，且存在著明顯的低估效應(yīng)。這可能有2方面的原因：①大地震的破裂過程復(fù)雜、破裂尺度大，且近場(chǎng)地震動(dòng)特性與較小的地震存在差異，PGV-Pd關(guān)系在近場(chǎng)與小地震差異也會(huì)較大;②大地震能量釋放較多、傳播的距離較遠(yuǎn)，從圖1b的數(shù)據(jù)分布來看，50?km范圍內(nèi)的4，5，6級(jí)地震分布相對(duì)均勻，而震中距大于50?km的記錄多來自汶川地震和集集地震的主震。劉辰等（2019）研究發(fā)現(xiàn)，不同震中距條件下，PGV-Pd統(tǒng)計(jì)關(guān)系存在明顯差異，將大地震、大震中距的記錄用于傳統(tǒng)的PGV-Pd統(tǒng)計(jì)不利于得到可信的統(tǒng)計(jì)關(guān)系。雖然依靠增加時(shí)間窗能夠明顯地降低加入大地震進(jìn)行統(tǒng)計(jì)得到結(jié)果的差異（圖2，3），但是與之相對(duì)應(yīng)的有效預(yù)警時(shí)間將會(huì)明顯地減少，對(duì)于地震預(yù)警系統(tǒng)分秒必爭(zhēng)的需求來說并不是一個(gè)理想的選擇。

鑒于以上原因，本文提出利用Pd估測(cè)PGV的改進(jìn)方法：當(dāng)Pd觀測(cè)值較小時(shí)，以傳統(tǒng)的PGV-Pd統(tǒng)計(jì)關(guān)系進(jìn)行PGV估測(cè);當(dāng)Pd觀測(cè)值大于一定閾值時(shí)給出高和一般2種PGV估測(cè)方法供用戶和自動(dòng)控制系統(tǒng)參考。

第一種方法，因?yàn)榧卣鹬髡饛?qiáng)地震動(dòng)記錄3?s時(shí)窗下Pd的最小值約為0.1?cm，所以設(shè)置分界值x0=0.1?cm，然后根據(jù)統(tǒng)計(jì)關(guān)系A(chǔ)確定分界點(diǎn)Q0（x0，y0），利用集集地震和汶川地震的主震記錄進(jìn)行過定點(diǎn)Q0的線性擬合，得到用于估測(cè)高PGV的統(tǒng)計(jì)關(guān)系B。一般PGV估測(cè)結(jié)果仍采用統(tǒng)計(jì)關(guān)系A(chǔ)得到，具體如圖4所示。第二種方法，根據(jù)需求任意設(shè)計(jì)分界值，根據(jù)統(tǒng)計(jì)關(guān)系A(chǔ)得到斜率k，利用集集地震和汶川地震主震記錄擬合平行于統(tǒng)計(jì)關(guān)系A(chǔ)的、用于估測(cè)高PGV結(jié)果的統(tǒng)計(jì)關(guān)系C。一般PGV估測(cè)結(jié)果仍采用統(tǒng)計(jì)關(guān)系A(chǔ)得到，如圖5所示。統(tǒng)計(jì)關(guān)系A(chǔ)，B，C的詳細(xì)參數(shù)見表1。

圖4，5所示的方案具有3個(gè)特點(diǎn)：①由于采用過定點(diǎn)的擬合方式，所以統(tǒng)計(jì)關(guān)系B與A之間保證了連續(xù)性;②隨著時(shí)間窗的增加，無論采用統(tǒng)計(jì)關(guān)系B還是C，2種PGV估測(cè)方法均趨于一致;③統(tǒng)計(jì)關(guān)系B的標(biāo)準(zhǔn)差比較高，且隨著時(shí)窗的增加而減小，而統(tǒng)計(jì)關(guān)系C的標(biāo)準(zhǔn)差不僅較為穩(wěn)定，且較小。

3?討論

將本文方法與其他學(xué)者采用類似方法統(tǒng)計(jì)得到的PGV-Pd關(guān)系進(jìn)行對(duì)比（圖6），結(jié)果表明：本文方法和Peng等（2014）的研究結(jié)果非常接近，這一方面可能是因?yàn)殂氪ㄓ嗾稹⑿鼙镜卣鹬饔嗾鸷吞J山地震主余震遵循著相似的統(tǒng)計(jì)關(guān)系，另一方面Peng等（2014）的研究中采用的296組記錄中僅包含了4條主震記錄，在建立統(tǒng)計(jì)關(guān)系時(shí)主震記錄所占的權(quán)重比較小;Zollo等（2010）在研究中采用了意大利、日本和中國(guó)臺(tái)灣省的數(shù)據(jù)，其中以意大利的數(shù)據(jù)為主，中國(guó)臺(tái)灣省的數(shù)據(jù)所占比重較低，所得統(tǒng)計(jì)結(jié)果的斜率稍高于統(tǒng)計(jì)關(guān)系A(chǔ);Wu和Kanamori（2005）在研究中僅采用中國(guó)臺(tái)灣省的數(shù)據(jù)，統(tǒng)計(jì)關(guān)系明顯高于其它研究的結(jié)果，因此我們推測(cè)地震預(yù)警系統(tǒng)PGV-Pd統(tǒng)計(jì)關(guān)系在不同的地區(qū)存在差異。

無論P(yáng)GV-Pd統(tǒng)計(jì)關(guān)系是否存在地區(qū)差異，該關(guān)系對(duì)于大地震常常會(huì)低估PGV是一個(gè)不爭(zhēng)的事實(shí)，在本文、Peng等（2014）以及Wu和Kanamori（2005）的研究中都存在著這樣的現(xiàn)象。受到強(qiáng)地震動(dòng)記錄數(shù)量、質(zhì)量的限制，現(xiàn)有的地震預(yù)警系統(tǒng)PGV-Pd關(guān)系統(tǒng)計(jì)研究中，從具有復(fù)雜破裂過程的汶川地震和集集地震中獲得的強(qiáng)地震動(dòng)記錄數(shù)量較少，從而導(dǎo)致在計(jì)算中無法直接進(jìn)行擬合，而如果單純依靠增加這些強(qiáng)地震動(dòng)記錄的權(quán)重，則得到的統(tǒng)計(jì)結(jié)果可能會(huì)低估大地震的PGV或高估一般性地震的PGV。而本文則是通過大地震的少數(shù)記錄，結(jié)合統(tǒng)計(jì)關(guān)系A(chǔ)得到統(tǒng)計(jì)關(guān)系B和C，當(dāng)Pd達(dá)到一定閾值時(shí)給出高、一般2種PGV估測(cè)建議值，當(dāng)Pd達(dá)到一定閾值時(shí)，建議參考這2種方法對(duì)PGV進(jìn)行估測(cè)。統(tǒng)計(jì)關(guān)系B作為一種提供高PGV估測(cè)值的方法，和用于一般PGV值估測(cè)的統(tǒng)計(jì)關(guān)系A(chǔ)之間保持了連續(xù)性，但其斜率太高導(dǎo)致PGV隨Pd的增加上升過快。統(tǒng)計(jì)關(guān)系C雖然和統(tǒng)計(jì)關(guān)系A(chǔ)之間未能保持連續(xù)，但統(tǒng)計(jì)關(guān)系C對(duì)數(shù)殘差最接近正態(tài)分布，且與前人的研究較為一致，因此，并未出現(xiàn)PGV隨Pd上升過快的現(xiàn)象。因此建議以統(tǒng)計(jì)關(guān)系C來提供高PGV的估測(cè)值。

為了便于比較本文設(shè)計(jì)的高PGV估測(cè)方法對(duì)數(shù)殘差的頻度分布，將3種方法（A，A&B，A&C）下汶川地震和集集地震主震強(qiáng)地震動(dòng)記錄的對(duì)數(shù)殘差直方圖示于圖7。從圖7a可以看出，統(tǒng)計(jì)關(guān)系A(chǔ)的PGV估測(cè)結(jié)果和觀測(cè)值對(duì)數(shù)殘差的優(yōu)勢(shì)分布偏離0值，即PGV估測(cè)值和觀測(cè)值存在系統(tǒng)偏差，PGV存在低估現(xiàn)象。圖7b，c表明統(tǒng)計(jì)關(guān)系B和C的對(duì)數(shù)殘差結(jié)果優(yōu)于統(tǒng)計(jì)關(guān)系A(chǔ)，其中優(yōu)度最高的是統(tǒng)計(jì)關(guān)系C。

those?by?Relation?A（a），Relation?B（b），Relation?C（c）

4?結(jié)論

本文篩選熊本地震主余震、汶川地震主余震、蘆山地震主余震、集集地震主震強(qiáng)地震動(dòng)記錄，探討了以Pd估測(cè)PGV的地震預(yù)警改進(jìn)方法，提出了在Pd觀測(cè)值高于一定閾值后提供高和一般2種PGV估測(cè)結(jié)果的方法，主要結(jié)論如下：

（1）利用我國(guó)汶川地震余震、蘆山地震主余震、及日本熊本地震主余震事件的314組強(qiáng)地震動(dòng)記錄進(jìn)行PGV-Pd關(guān)系的統(tǒng)計(jì)，得到以3～10?s為時(shí)間窗、以Pd連續(xù)估測(cè)一般PGV的統(tǒng)計(jì)關(guān)系A(chǔ);利用汶川地震主震、集集地震主震強(qiáng)地震動(dòng)記錄，結(jié)合統(tǒng)計(jì)關(guān)系A(chǔ)，得到2種用于估測(cè)高PGV的統(tǒng)計(jì)關(guān)系B和C。

（2）通過和前人研究進(jìn)行對(duì)比認(rèn)為，統(tǒng)計(jì)方法B雖然在應(yīng)用過程中和統(tǒng)計(jì)關(guān)系A(chǔ)保持了連續(xù)性，但由于斜率過高導(dǎo)致其和前人的研究結(jié)果偏差較大，且隨著Pd的增加，PGV測(cè)值上升太快;而統(tǒng)計(jì)關(guān)系C與前人研究的一致性較好。

（3）分析了3種方法（A，A&B，A&C）的對(duì)數(shù)殘差，發(fā)現(xiàn)統(tǒng)計(jì)關(guān)系A(chǔ)存在明顯的優(yōu)勢(shì)分布偏離現(xiàn)象，再次證明了統(tǒng)計(jì)關(guān)系A(chǔ)在用于大地震時(shí)PGV的低估現(xiàn)象;統(tǒng)計(jì)關(guān)系B和C的對(duì)數(shù)殘差較接近正態(tài)分布，統(tǒng)計(jì)關(guān)系C最接近正態(tài)分布。

（4）建議在地震預(yù)警系統(tǒng)中應(yīng)用PGV-Pd方法時(shí)，當(dāng)Pd達(dá)到一定閾值時(shí)，利用高、一般2種方法對(duì)PGV進(jìn)行估測(cè)，即以統(tǒng)計(jì)關(guān)系A(chǔ)來提供一般PGV估測(cè)值，以統(tǒng)計(jì)關(guān)系C來提供高PGV的估測(cè)值。

由于早期地震信息的不足，實(shí)現(xiàn)準(zhǔn)確的地震預(yù)警仍然是一件具有挑戰(zhàn)性的工作，尤其是當(dāng)大地震發(fā)生時(shí)，如何通過地震預(yù)警系統(tǒng)避免大地震復(fù)雜性帶來的影響，降低漏報(bào)、低報(bào)的可能性，仍需要不斷研究探討。本文提出了一種新的思路，在地震發(fā)生時(shí)給出高、一般2種PGV估測(cè)值，但用戶和自動(dòng)判定系統(tǒng)采取怎樣的手段或者如何從更多的途徑去獲得信息用于決定采用高PGV還是一般PGV的估測(cè)結(jié)果仍是一項(xiàng)需要研究的課題。

參考文獻(xiàn)：

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Improved?Method?of?Estimating?PGV?Using?Pd?for?Earthquake?Early?Warning

LIU?Chen1，3，LI?Xiaojun2，3，JING?Bingbing2，YIN?Jianming4，GUO?Xing5，ZHOU?Yue3

（1.Postdoctoral?workstation?of?China?Reinsurance（Group）Corporation，Beijing?100033，China）

（2.The?College?of?Architecture?and?Civil?Engineering，Beijing?University?of?Technology，Beijing?100124，China）

（3.Institute?of?Geophysics，China?Earthquake?Administration，Beijing?100081，China）

（4.China?Property?and?Casualty?Reinsurance?Company?LTD，Beijing?100033，China）

（5.Nuclear?and?Radiation?Safety?Center，Beijing?100082，China）

Abstract

Referring?to?PGV?underestimation?of?great?earthquake?by?PGV-Pd?relation?during?earthquake?early?warning，we?proposed?an?improved?method?of?estimating?PGV?using?Pd.Based?on?314?strong?ground?motion?records?of?the?Wenchuan?aftershocks，the?Lushan?earthquake?and?its?aftershocks，the?Kumamoto?earthquake?and?its?aftershocks，a?3s-10s?time?window?of?the?relationship?between?displacement?amplitude?Pd?and?peak?velocity?PGV?of?earthquake?is?analyzed.Comparing?the?analysis?results?with?163?sets?of?strong?ground?motion?records?of?the?Chi-Chi?earthquake?and?the?Wenchuan?earthquake，we?presents?a?method?for?PGV?estimation?by?Pd.When?Pd?is?greater?than?a?set?threshold，two?kinds?of?estimating?results，high?and?general，are?given?for?reference?to?users?and?automatic?judging?systems，and?two?schemes?are?designed?to?give?the?overestimation?results.Through?comparison?among?our?relations?and?previous?studies，as?well?as?residual?analysis?of?our?relations，we?come?to?the?conclusion?of?a?high?and?general?estimation?suggestion.

Keywords：Earthquake?early?warning?system;Pd?method;PGV?estimation;Ground?motion?estimation