形变数字化观测资料的处理与应用

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1、第2期形变数字化观测资料的处理与应用43形变数字化观测资料的处理与应用*2002年台站三结合课题资助邹钟毅（1）李正媛（2）陈志遥（2）邵娟（1）（1）山东省地震局烟台地震台，264000（2）中国地震局地震研究所，430071前言随着“九五”数字化观测仪器的改造完成，各观测仪器运行状况逐步正常，并产出了大量的观测数据。数字化观测与模拟观测相比，在数据方面有无可比拟的优势，数据量大，使用方便，为地震前兆资料分析和地震预报研究提供了基础。因此，要求数字化观测数据必须真实可靠。怎样提供真实可靠的观测资料是目前需要解决的主要问题。对于

2、台站来说，观测资料处理是日常的主要工作，处理的好坏直接影响到观测资料的质量。台站处理一般为数据的预处理，经预处理得到的数据为原始前兆观测数据。在日常处理过程中，什么样的数据应该处理，什么样的数据不应该处理，是观测人员应该且必须掌握的方法。如果处理不当，会对观测数据产生重大的影响，甚至会直接影响到地震监测预报。由中国地震局地震研究所和山东省地震局研制开发的《形变前兆台站（网）数据处理系统》是处理形变观测数据的主要方法之一。该系统针对数字化观测资料出现的问题，提供了多种预处理解决的方法，最终产出真实可靠的观测结果。从1998年山东省

3、地震局前兆试验台网开始运行以来，全国各省（市）也相继完成了前兆台网改造并已正式实施了观测，产出了大量的观测数据。但在观测数据的应用与管理上可能还存在某些弊端。各台站的观测数据都是以省为单位集中在各省地震局的前兆数据中心，基本上是各自为政，不能充分发挥数字化观测数据的优势。为了使数字化观测在今后的道路上更好地发展下去，使观测数据得到充分的利用，有必要对这方面的问题进行探讨。一、观测数据的产出目前，全国形变观测台站数字化观测仪器基本改造完成，数字采集器大部分采用的是中国地震局地壳应力研究所研制的DQS型数采仪，采集的主要是模拟电压量

4、。个别台站使用的是其它类型的数采仪，采集的方式基本相同，只是数据文件输出格式有所差异。第2期形变数字化观测资料的处理与应用43采集器采集的是观测仪器传感器信号通过前置放大输出的电压模拟量，采集频率为1次/分。采集到的数据存放于采集器的数据模块中，用本地或远程计算机通过通讯单元接收并转换成可使用的前兆数据存放于计算机硬盘上。计算机接收的数据属于原始数据，为电压量，单位毫伏（mV），每天按测项以文件的形式存放在磁盘中，包括分钟值文件和整点值文件，文件名的格式为：???????.org，命名规则按《数字化通讯控制软件》的约定自动生成，

5、原始数据按照一定的方式转换成相应的物理量。对于形变观测各测项，一般采用线性转换方式，即将电压值乘以标定格值再加上改正值得到对应的物理量。转换过程既可在《数字化通讯控制软件》中实现，也可用《形变前兆台站（网）数据处理系统》实现。二、观测数据的处理采集器在观测读数过程中，可能会出现一些非连续的数据，例如单点突跳、台阶等。这些数据可能是仪器本身因素造成的，也可能含有前兆信息量。怎样正确地处理观测数据，是观测人员必须掌握的重要方法。在使用《形变前兆台站（网）数据处理系统》处理数据过程中，首先应该判断产生非连续数据的原因，才能正确产出真实

6、可靠的观测数据。如果是仪器本身或人为因素等造成的突跳、台阶等（如外界干扰、调零、标定等），这样的数据必须用相应的软件处理掉，否则将会影响到观测数据的连续性，资料无法正常使用。如果是未知原因或地壳本身的变化（如地震、突变等），则数据不能随意进行处理，否则将失去其包含的信息和应有的意义。1．突跳突跳产生的现象在数字化台站观测中几乎都出现过，只是出现的程度不同（图1a）。有些台站甚至相当频繁，严重地影响到正常的观测数据。因此，对这样的数据就要及时查明原因，采取相应的措施。图1a数字化观测记录的突跳现象突跳产生的原因从目前的观测情况看，

7、主要是仪器本身因素造成的，从地壳形变来说，一般不会发生这种短时间（1~2分钟）内的突变（地震除外。第2期形变数字化观测资料的处理与应用43地震可从观测曲线中明显看出，其突跳幅度逐步减少，各测项观测曲线同时存在）。因此，针对这种单点突跳现象，可以采用线性补差的方式进行过滤。图1b经过处理后的观测曲线2．台阶台阶是数字化观测资料中比较常见的现象之一，产生这种现象的原因主要有：停电、仪器调试、标定、仪器本身因素、外界干扰（如矿区的爆破、矿震）等。台阶有突变台阶和渐变台阶，突变台阶基本上是由于上述情况引起的；而渐变台阶的情况比较复杂，有

8、外界因素的影响（如温度、气压、人为干扰等），有仪器的原因，有地壳本身的变化。在日常观测中，要能正确识别各种原因引起的台阶，针对不同的情况采用不同的处理方式。一般情况下，突变台阶变化幅度相对较大，时间较短（1~2分钟）（图2a）。这样的台阶比较容易处理，也不会产生