周 洋 衛(wèi)義訓(xùn)

（湖北省地震局黃梅地震臺(tái)，黃梅435515）

黃梅臺(tái)形變觀測(cè)資料的短期干擾因素分析＊

周 洋 衛(wèi)義訓(xùn)

（湖北省地震局黃梅地震臺(tái)，黃梅435515）

利用黃梅臺(tái)長期穩(wěn)定、連續(xù)、可靠、精確的觀測(cè)資料，應(yīng)用EIS2000［1］地震前兆信息處理與軟件系統(tǒng)及MapInfo軟件系統(tǒng)，通過對(duì)比分析氣象變化、人為干擾、儀器故障等非地形變信息和誤差干擾因素，多方法分析、處理了臺(tái)站水管儀、伸縮儀兩套儀器定點(diǎn)形變觀測(cè)資料。從資料分析結(jié)果中掌握某些基本常見的規(guī)律，為臺(tái)站人員在日常資料處理中提供了有益的參考，以便更好地獲得更高質(zhì)量的觀測(cè)資料。

數(shù)字化；形變觀測(cè)；干擾因素；EIS2000；MapInfo

引言

地震臺(tái)站實(shí)現(xiàn)了由模擬記錄到數(shù)字記錄的轉(zhuǎn)變后，數(shù)字記錄的數(shù)據(jù)量明顯增多，由原來的逐時(shí)值數(shù)據(jù)變成了分鐘值數(shù)據(jù)，增大了數(shù)據(jù)的信息量。然而分鐘值和整點(diǎn)值資料沒有被很好地利用起來，主要原因是數(shù)字化數(shù)據(jù)中各種干擾信息與地震異常信息混雜，無論從形態(tài)上還是變化幅度的量級(jí)上都不易區(qū)分，給數(shù)字化形變資料的使用和地震分析預(yù)報(bào)帶來了極大不便。因此，正確識(shí)別數(shù)字化觀測(cè)資料中的各種干擾因素，以便能較為準(zhǔn)確地提取地震前兆信息的工作就顯得尤為重要［2］。本文整理、分析了黃梅臺(tái)前兆數(shù)字化觀測(cè)資料中的各種干擾因素。

黃梅地震臺(tái)位于東經(jīng)115.89°，北緯30.14°，形變觀測(cè)場(chǎng)地為完整性非常好的花崗巖山洞，覆蓋層高處為29m，洞溫保持在19.5℃左右，年溫差小于0.3℃，日溫差小于0.05℃。山洞始建于1981年，觀測(cè)場(chǎng)地穩(wěn)定。

針對(duì)本臺(tái)形變觀測(cè)數(shù)據(jù)特點(diǎn)，運(yùn)用MapInfo、Mapsis軟件及濾波分析等方法，從氣象因素、人為因素、儀器因素3方面干擾因素對(duì)伸縮儀、水管儀兩套儀器的觀測(cè)資料進(jìn)行分析處理。利用同期的儀器檔案、日常觀測(cè)工作日志等有關(guān)資料，將得到各因素對(duì)觀測(cè)資料不同程度的影響，特別是雷擊等自然現(xiàn)象的干擾。

1 觀測(cè)資料干擾因素分析

黃梅臺(tái)位于地震構(gòu)造的敏感部位，臺(tái)基條件好。由于儀器安裝在巖體洞穴內(nèi)，周圍觀測(cè)環(huán)境較為穩(wěn)定，無顯著的外界干擾因素存在，資料連續(xù)可靠，能清晰地記錄固體潮波，正確地反應(yīng)地震形變狀態(tài)。分析2004—2010年7年來的觀測(cè)資料，觀測(cè)數(shù)據(jù)主要受自然因素、人為因素、儀器故障等的影響。由于篇幅限制，本文選取比較明顯的幾個(gè)干擾因素，主要用濾波分析中的3點(diǎn)線性平滑濾波殘差值來對(duì)比分析說明各干擾因素對(duì)觀測(cè)資料的影響。

1.1 自然因素

自然因素指自然現(xiàn)象干擾觀測(cè)曲線。主要包括3種情況：強(qiáng)降雨、雷電現(xiàn)象、氣壓突變。這些干擾引起觀測(cè)值出現(xiàn)階躍和波動(dòng)等。這種干擾在黃梅臺(tái)尤為多見。特別是每年雷雨季節(jié)，臺(tái)站人員采取了安裝避雷裝置和切斷市電等措施，但儀器遭雷擊現(xiàn)象仍然無可避免。

強(qiáng)降雨后，線應(yīng)變觀測(cè)曲線主要影響表現(xiàn)為滯后緩慢性拐折變化，可能原因?yàn)榻涤陮?duì)大地的負(fù)荷效應(yīng)所致［3］。本文選取了水管儀、伸縮儀兩套儀器2009年7月23日至7月31日時(shí)間段內(nèi)整點(diǎn)值的觀測(cè)曲線，尤其是應(yīng)變儀出現(xiàn)明顯拐折變化，從數(shù)值上來看，上漂值高達(dá)1 400，變化速率幾乎是固體潮理論值變化的100多倍，強(qiáng)降雨過后慢慢恢復(fù)正常形態(tài)，如圖1所示。

圖1 強(qiáng)降雨干擾圖

雷電引起電磁場(chǎng)的變化，感應(yīng)到信號(hào)傳輸線，形成大的脈沖，從觀測(cè)數(shù)據(jù)看，脈沖變化有正有負(fù)。對(duì)于這種情況，黃梅地震臺(tái)采取傳輸線路屏蔽、用電設(shè)備接地、供電線加裝電源避雷器、切斷交流等措施，但問題尚未得到完全解決。強(qiáng)雷電對(duì)儀器干擾在黃梅臺(tái)具有普遍性。結(jié)合同期的儀器檔案、日常觀測(cè)工作日志等有關(guān)資料，圖2中橢圓形框標(biāo)示部分表示兩套儀器對(duì)2008年8月3日雷電現(xiàn)象的反映。從記錄的數(shù)據(jù)文件來看，水平擺在受到強(qiáng)雷電影響時(shí)甚至出現(xiàn)空數(shù)現(xiàn)象，數(shù)據(jù)記錄為“NULL”。

氣壓的變化對(duì)固體潮觀測(cè)也具有一定影響。如圖3所示，氣壓波動(dòng)對(duì)體應(yīng)變固體潮觀測(cè)的影響一方面作用于上覆地層，另一方面作用于水體，而且與氣團(tuán)過境的速度有關(guān)，在曲線上一般表現(xiàn)為固體潮畸變，不出現(xiàn)傾斜觀測(cè)中數(shù)據(jù)上下抖動(dòng)的情況。

1.2 人為因素

洞室內(nèi)是一個(gè)相對(duì)比較穩(wěn)定的封閉環(huán)境。當(dāng)觀測(cè)人員進(jìn)洞檢查儀器、調(diào)零、標(biāo)定儀器等，都會(huì)在洞室內(nèi)走動(dòng)、開門關(guān)門等，破壞了洞室原有的封閉環(huán)境，造成氣流變化、負(fù)荷變化，這些都對(duì)觀測(cè)儀器造成干擾［2］。根據(jù)陳德福等［4］的研究，水管儀記錄的固體潮畸變不是人體負(fù)荷使地表傾斜所致，而是人員進(jìn)入非隔離洞室引起氣流擾動(dòng)使儀器兩端液面氣壓變化不平衡的結(jié)果。人的活動(dòng)對(duì)觀測(cè)造成的影響包括：人為干擾和標(biāo)定儀器等。本文選取2007年12月26日至31日的人為干擾（如圖4）。

圖2 強(qiáng)雷電干擾圖

圖3 氣壓干擾圖

1.3 儀器故障

形變固體潮高頻記錄的一些突跳、畸變是由傳感器、前置放大器、數(shù)采器、膠皮老化、UPS故障等儀器故障引起的，有時(shí)很難判斷［5］。這些情況在湖北各形變臺(tái)都曾出現(xiàn)過。本文選取比較典型的2007年7月30日一次數(shù)采死機(jī)（如圖5）。

2 結(jié)語

圖4 人為干擾圖

圖5 儀器故障干擾圖

本文利用Mapsis軟件從自然因素、人為因素、儀器故障3大方面對(duì)黃梅臺(tái)水管儀、伸縮儀兩套儀器多年來記錄到的觀測(cè)數(shù)據(jù)做了比較全面細(xì)致的干擾因素分析。分析認(rèn)為：宏觀上來說，每年的5月至10月天氣因素對(duì)觀測(cè)資料影響較大，特別是雷電干擾，11月至次年4月則相對(duì)較好；人為進(jìn)洞干擾有時(shí)不可避免，在不影響正常工作檢查維修的前提下應(yīng)當(dāng)盡量減少進(jìn)入山洞的次數(shù)和頻率；至于儀器故障則可能比較難于判斷和解決，但只要分析預(yù)報(bào)人員充分利用現(xiàn)有觀測(cè)資料，還是能對(duì)一些情況做出準(zhǔn)確的判定。

以上只是一些比較明顯且影響較大的干擾因素，實(shí)際觀測(cè)中還存在許多難以辨別的異常圖像。如何排除干擾，更好地利用高精度固體潮數(shù)字化資料，探索地殼運(yùn)動(dòng)規(guī)律，有效提取地震異常，仍是廣大臺(tái)站觀測(cè)人員、科研和預(yù)報(bào)人員今后努力的目標(biāo)，如臺(tái)站人員對(duì)儀器的精心維護(hù)、對(duì)干擾情況的認(rèn)真翔實(shí)記錄等。

（作者電子信箱，周洋：627793513＠qq.com）

［1］蔣駿，李勝樂，張雁濱，等.地震前兆信息處理與軟件系統(tǒng).北京：地震出版社，2000

［2］劉仕錦，陽光，李學(xué)川.姑咱地震臺(tái)數(shù)字化形變觀測(cè)資料干擾識(shí)別.四川地震，2007（2）：31－35

［3］楊躍文，楊星，楊玲英，等.麗江地震臺(tái)形變觀測(cè)典型異常圖像及形成機(jī)理分析.防災(zāi)科技學(xué)院學(xué)報(bào)，2009，11（4）：59－66

［4］陳德福.傾斜異常圖像分類及其特征淺析.見：地殼形變動(dòng)力學(xué)觀測(cè)與研究.北京：海洋出版社，2009：179－187

［5］王梅，李峰，孔向陽，等.數(shù)字化形變觀測(cè)干擾識(shí)別.大地測(cè)量與地球動(dòng)力學(xué)，2004，24（1）：94－98

Analysis of short－term disturbances in deformation observation data of Huangmei station

Zhou Yang，Wei Yixun
（Huangmei Station，Earthquake Administration of Hubei Province，Huangmei 435515，China）

Based on long－term stable，continuous，reliable and accurate observations of Huangmei Station，using the earthquake precursor information processing system（EIS2000）and MapInfo，an analysis is made of the observed data from the station’s water gauge and extensometer，with respect to changes in weather，man－made interferences，equipment failure and other non－crustal deformation information and disturbing factors.The result provides a useful reference for station staff in daily data processing to facilitate better access to higher quality observational data.

digital；deformation observation；disturbing factor；EIS2000；MapInfo

P315.72；

A；

10.3969/j.issn.0235－4975.2011.12.008

2011－06－13；

2011－07－27。

中國地震局地震研究所三結(jié)合課題（6049）。