反演

权重文件

在事件目录下，需要一个权重文件 weight.dat。权重文件中指定了每个台站的 5 段波形数据在反演中的权重。

权重文件格式

权重文件的格式为：

station_name dist w1 w2 w3 w4 w5 tp ts

第1列是台站名，需要与 SAC 文件名（后缀除外）一致
第2列指定了该台站要使用哪个震中距的格林函数。 gCAP 在反演时，会根据这里的震中距去找对应的格林函数文件 dist.grn.?，并将其与台站的实际观测数据进行对比。此处的 dist 本来应该等于实际的震中距。但实际使用时为了避免每一个地震都要算一遍格林函数， dist 只需要取格林函数库中与实际震中距最近的值即可。当然这二者不能差距太大，weight.pl 是按照 5 km 的倍数离散震中距。
w1 至 w5 代表了 PnlZ、PnlR、Z、R、T 五段波形的权重，默认值为 1。可以根据各段波形的数据质量将权重设置为 0 到 1 中的任意值。
若 tp 是正数，则其表示 Pnl 波的到时
ts 是 S 波实际到时减理论到时

额外的说明：

若 w2 值为 -1，就表示对应的台站是远震台，只使用 P (PnlZ) 和 SH (T) 波形段，此时若 ts 为正值则表示 S 波到时

生成权重文件

example/weight.pl 是一个用于生成权重文件的脚本。执行如下命令，则会生成上述的权重文件 example/20080418093658/weight.dat：

$ perl weight.pl 20080418093658

生成权重文件之前，可以手动观察一下数据质量。如果不想使用某数据，可以在相应的 Z 分量的头段 t9 上随意标一个到时。 example/weight.pl 在发现某数据的 t9 头段值不是 -12345 后，权重值会定为 0，从而在反演时不使用这个数据。

权重文件的内容是：

  IU_WCI      140 1 1 1 1 1  20.2   0.0
  NM_BLO      140 1 1 1 1 1  20.4   0.0
 NM_SIUC      145 1 1 1 1 1  21.2   0.0
  NM_SLM      210 1 1 1 1 1  29.0   0.0
  NM_FVM      235 1 1 1 1 1  31.8   0.0
  IU_WVT      260 1 1 1 1 1  35.0   0.0
 NM_PVMO      280 1 1 1 1 1  37.7   0.0
  IU_CCM      300 1 1 1 1 1  40.3   0.0
  NM_MPH      415 1 1 1 1 1  54.2   0.0

几点说明：

此权重文件为自动生成，实际情况中需要根据波形质量以及反演结果对其中的参数进行微调
示例数据中，每 5 km 震中距计算一个格林函数，因而权重文件中第2列都是5的倍数
第8列中 tp
默认使用SAC头段 T1 的值（即用户手动标定的P波到时）
若 T1 未定义，则使用头段 T0 的值（即 TauP 标记的理论到时）
若未安装 TauP 而导致头段 T0 未定义，则默认值为 0

时窗截取

CAP 会把完整的波形记录切割成两个时间窗口：Pnl 和面波窗口。时间窗口的定义方式如下：

若 SAC 文件 Z 分量的 t1 和 t2 以及 T 分量的 t3 和 t4 有定义，则将四个时间依次作为 Pnl 起点、终点和面波的起点、终点
若条件 1 不满足，且在反演时用 -V 选项给了视速度，则会用下面的公式计算 t1、t2、t3 和 t4：

t1 = dist/vp - 0.2*m1, t2 = ts
t3 = dist/vLove - 0.3*m2, t4 = dist/vRayleigh + 0.7*m2

若条件 1 和 2 均不满足，则使用下面的公式计算：

t1 = tp - 0.2*m1,  t2 = ts
t3 = ts - 0.3*m2,  t4 = t3+m2

说明：

以上几个公式的正确性尚待确认
m1 和 m2 决定了 Pnl 和面波时间窗口的最大长度，由 -T 选项控制
上述公式内的 dist 是震源位置到台站的直线距离，程序在实际计算时是等于 sqrt( distance^2 + depSqr)，其中 distance 是震中距，而 depSqr 理应是震源深度的平方，但是程序实际是把 depSqr 固定为 25。尚不确定是否是BUG，但实际影响很小
tp 和 ts 是用的格林函数文件中的值，而不是权重文件中的值

反演

执行反演

在 example/ 目录下执行命令：

$ cap.pl -H0.2 -P0.3 -S5/10/0 -T35/70 -D2/1/0.5 -C0.05/0.3/0.02/0.1 -W1 -X10 -Mmodel_15/5.0 20080418093658

即可得到反演结果。

结果解释

执行以上命令后，会看到如下输出：

20080418093658 15 1
Warning: flag=21 => the minimum 295.1/90.0/  1.7 is at boundary
inversion done

第二行的警告是因为 NM_MPH 台的位置很特殊，刚好在节面上，可以打开 sac，看看这个台的波形可以看到其 P 波非常弱。可以将权重文件中 NM_MPH 台的五个权重全部改为 0，警告就会消失。如果没有看到第三行 inversion done 这样的提示，说明并没有进行反演，多半是因为忘记生成了权重文件。

打开 example/20080418093658/model_15.pdf，可以看到反演的结果。震源球右侧的三行文字分别表示：

第一行给出了事件ID（20080418093658），反演使用的模型 model 以及震源深度 15 km
机制解（FM）的参数是 295 90 2，即走向是 295 度，倾角是 90 度，滑移角是 2 度，说明这是一个走滑断层。震级为 5.20 Mw。残差为 1.881e-2。

下面的每一排波形代表一个台站的拟合情况。波形图中红色的理论波形，黑色的是实际的波形。台站名下方的两个数字是震中距和偏移时间，如 IU_WCI 下面的 137.5/-1.89 表示震中距是 137.5 公里，波形向前移动了 1.89 秒，每一列震相下面的数字是拟合度和该震相的波形偏移。

有一点需要说明，也许你做出来的结果和我的有微小的差异。因为要写这个项目，这个事例，我做过多次，发现并不是每一次做出来的结果都一样。这一点，我尚不能解释，不过出现的差异都非常非常微小，并不改变科学结论。

反演多个深度的结果

执行 example/inversion.pl 脚本即可反演多个深度的结果：

$ perl inversion.pl 20080418093658

在「快速开始」中已经说明了绘制并查看深度反演结果的做法