姚宏

（廣西壯族自治區(qū)地震局，廣西 南寧 530022）

廣西區(qū)域數(shù)字地震臺網(wǎng)建設與發(fā)展

姚宏

（廣西壯族自治區(qū)地震局，廣西 南寧 530022）

進入21世紀以來，廣西地震觀測系統(tǒng)得到了迅速的發(fā)展。回顧了廣西數(shù)字地震臺網(wǎng)建設的發(fā)展歷史，重點介紹了 “十五”期間廣西各級地震臺網(wǎng)的建設情況，闡述了廣西區(qū)域數(shù)字測震臺網(wǎng)實現(xiàn)與鄰省、地方和企業(yè)不同屬性和類別的臺網(wǎng)聯(lián)網(wǎng)和數(shù)據(jù)共享后，地震監(jiān)測能力獲得了極大的提高過程。

地震臺網(wǎng)；廣西地區(qū)；寬頻帶；數(shù)據(jù)共享

引言

廣西數(shù)字地震臺網(wǎng)建設起步于20世紀80年代末期，以1989年5月廣西壯族自治區(qū)科委下達的 “無線傳輸數(shù)字化地震遙測系統(tǒng)及其應用研究”科技項目為標志，通過實施該項目，1991年初建成了由武鳴 （大明山）、南寧 （銀嶺）、欽州 （小董）、邕寧、扶綏 （綠井）等5個遙測子臺和南寧臺網(wǎng)中心組成的南寧遙測地震臺網(wǎng)[1]。在當時的技術(shù)條件下，南寧遙測地震臺網(wǎng)實現(xiàn)了地震觀測信號的12位數(shù)字化采集、數(shù)字信號無線傳輸和臺網(wǎng)中心的模擬記錄，這是歷史上廣西區(qū)域地震臺網(wǎng)數(shù)字化觀測的初步探索與實踐。嚴格地說，南寧遙測地震臺網(wǎng)還不具備真正意義上的數(shù)字化地震觀測系統(tǒng)。

“九五”期間，在中央和地方政府的支持下，國家地震局實施了 “中國數(shù)字地震觀測系統(tǒng)建設” （簡稱：95-01-01項目），從1996年開始至2000年，以完成桂林國家級地震臺和靈山區(qū)域級地震臺數(shù)字化改造為標志，其中桂林國家地震臺配置120 s甚寬頻帶地震儀和24位數(shù)據(jù)采集器，記錄的波形數(shù)據(jù)通過衛(wèi)星實時傳輸?shù)絿覕?shù)字地震臺網(wǎng)中心[2]；靈山區(qū)域數(shù)字地震臺配置20 s寬頻帶反饋式地震計和16位數(shù)據(jù)采集器，雖然 “九五”時期廣西的地震臺站數(shù)字化改造與建設規(guī)模不大，但卻為后來開展的 “十五”中國數(shù)字地震觀測網(wǎng)絡項目積累了寶貴的實踐經(jīng)驗。

從2002年開始實施的國家“十五”重點項目——“中國數(shù)字地震觀測網(wǎng)絡工程”建設，至2007年底，廣西新建和改擴建了22個省級專業(yè)數(shù)字測震臺站，廣西測震臺網(wǎng)已全面實現(xiàn)了數(shù)字化與網(wǎng)絡化觀測[2]。此外，2001年以來，廣西地方政府和企業(yè)也相繼投資建設了一些小規(guī)模的地方或企業(yè)地震臺網(wǎng)，其中柳州市數(shù)字遙測地震臺網(wǎng)和南寧市數(shù)字遙測地震臺網(wǎng)分別有8個和7個遙測子臺；百色水利樞紐和龍灘水庫數(shù)字遙測地震臺網(wǎng)分別有6個和10個遙測子臺[3]；為適應礦山安全開采需要，2009年底，廣西還建成了由8個遙測地震臺組成的河池南丹大廠礦區(qū)地震臺網(wǎng)[7]。至此，廣西轄區(qū)內(nèi)的數(shù)字化地震臺站數(shù)量已達到61個，通過與區(qū)內(nèi)各級臺網(wǎng)聯(lián)網(wǎng)和依靠國家臺網(wǎng)中心完成跨省界臺網(wǎng)的波形數(shù)據(jù)交換，廣西及鄰近地區(qū)地震監(jiān)測與速報能力有了明顯的提高。

1 廣西省級專業(yè)臺網(wǎng)

廣西省級專業(yè)地震臺網(wǎng)系指中央財政投資建設并由自治區(qū)地震局運行管理的地震臺網(wǎng)，分別由廣西轄區(qū)內(nèi)的國家數(shù)字地震臺站和區(qū)域數(shù)字地震臺站組成，其主要作用是監(jiān)視本地區(qū)的地震活動性，為地震分析預報和科學研究服務。

1.1 國家數(shù)字地震臺站

國家數(shù)字地震臺站是根據(jù)國家地震臺網(wǎng)統(tǒng)一布局、統(tǒng)一技術(shù)標準的要求，在全國范圍內(nèi)按照一定的臺站間布設的臺站。主要作用是監(jiān)測全球和全國發(fā)生的較大地震，為地球科學研究提供大尺度觀測資料，因此，所要求配置的設備為大動態(tài)、寬頻帶地震儀，另一方面，國家數(shù)字地震臺也是組成區(qū)域臺網(wǎng)的臺站之一，為本地區(qū)的地震監(jiān)測服務。 “十五”期間，到2007年底，通過實施中國數(shù)字地震觀測網(wǎng)絡項目，廣西轄區(qū)內(nèi)的國家數(shù)字地震臺增加到4個，即桂林、靈山、河池和憑祥4個國家數(shù)字地震臺站，平均臺間距為300 km左右。靈山國家數(shù)字地震臺站采用JCZ-1超寬頻帶地震儀，其它3個臺采用CTS-1甚寬頻帶地震儀。觀測數(shù)據(jù)采用SDH光纖鏈路或地震行業(yè)專網(wǎng)實時專輸?shù)绞〖壟_網(wǎng)中心和國家臺網(wǎng)中心。JCZ-1地震儀其觀測頻帶在360 s～50 Hz內(nèi)采用速度平坦型設計，在360 s～3 000 s頻帶內(nèi)采用加速度平坦型設計；CTS-1采用速度平坦型設計，頻帶寬度均為120 s～50 Hz。

1.2 區(qū)域數(shù)字地震臺站

區(qū)域數(shù)字地震臺站主要是用于監(jiān)視本地區(qū)或特定區(qū)域范圍內(nèi)的地震活動性，因此，所配置的儀器設備觀測頻帶寬度等指標可低于國家數(shù)字地震臺標準配置。 “十五”項目完成后，廣西新建和改擴建了18個區(qū)域數(shù)字地震臺站和4個國家數(shù)字地震臺站，形成由22個專業(yè)數(shù)字地震臺站組成的省級數(shù)字地震臺網(wǎng)，平均臺間距為100 km，對桂東南和桂西北人員密集地區(qū)或地震重點監(jiān)視防御區(qū)內(nèi)的臺站密度要高于平均水平，臺間距達到70 km，臺站分布見圖1。18個區(qū)域數(shù)字地震臺站配置英國CMG-3ESPC寬頻帶地震計，觀測頻帶60 s～50 HZ，采用了包括SDH、ADSL、VPDN、無線超短波 （VFH）等多種數(shù)據(jù)傳輸方式。

2 市縣級地方臺網(wǎng)

各市縣考慮當?shù)氐牡卣馂暮蜕鐣l(fā)展水平等多種因素，在國家尚未在該地區(qū)建設地震臺網(wǎng)之前，以增強局部地區(qū)的地震監(jiān)測能力為主要目的，由地方政府投資興建的地震臺網(wǎng)。市縣級地方臺網(wǎng)已成為國家專業(yè)地震臺網(wǎng)的有效補充，彌補了專業(yè)臺網(wǎng)臺站密度上的不足。

2.1 柳州市數(shù)字遙測地震臺網(wǎng)

柳州市地處桂中地區(qū)，是廣西的重要工業(yè)基地，又是我國大西南的重要交通樞紐。為此， “十五”期間，由柳州市地方財政投資建設柳州市數(shù)字遙測地震臺網(wǎng)，該臺網(wǎng)始建于2001年1月，2002年1月臺網(wǎng)一期建設的6個遙測子臺投入運行。柳州市數(shù)字遙測地震臺網(wǎng)經(jīng)過不斷優(yōu)化改造，至2007年，已建成擁有一個臺網(wǎng)數(shù)據(jù)處理中心和8個遙測子臺組成的地方地震臺網(wǎng)，臺網(wǎng)子臺分布見圖2。

柳州市地震臺網(wǎng)孔徑北南軸長189 km，東西軸長140 km，臺網(wǎng)中心采用了珠海泰德公司研發(fā)的Adapt區(qū)域地震臺網(wǎng)數(shù)據(jù)處理系統(tǒng)，子臺配置24位TDE-324型數(shù)據(jù)采集器，共有7個短周期地震計臺站和1個中長周期地震計臺站。各臺地震計配置情況分別為：最早于1998年建設的古亭山遙測臺配置DS-1短周期地震計 （固有周期1.0 s）；之后建設的龍?zhí)蹲优_配置DS-3K型反饋式三分向?qū)掝l帶地震計 （觀測頻帶0.05～1 HZ，速度平坦型），融水、金秀、忻城、來賓4個遙測子臺配置DS-2A雙磁路短周期地震計 （固有周期1.0 s），永福、宜州2個遙測子臺配置DS-4A型短周期反饋式三分向地震計 （觀測頻帶1.0～1 HZ，速度平坦型）。臺站觀測數(shù)據(jù)的傳輸為1個子臺采用無線超短波傳輸、7個子臺采用ADSL寬帶鏈路的IP傳輸方式。臺網(wǎng)網(wǎng)內(nèi)最低監(jiān)測震級下限達到ML1.0級，監(jiān)測ML≥1.5級地震的觀測范圍20 000 km2，對ML≥2.0級地震的監(jiān)測范圍為50 000 km2。

2.2 南寧市數(shù)字遙測地震臺網(wǎng)

南寧市是廣西壯族自治區(qū)首府，位于廣西的西南部。南寧市數(shù)字遙測地震臺網(wǎng)項目于2002年列入 《南寧市防震減災 “十五”計劃》，在自治區(qū)地震局對地震臺網(wǎng)的統(tǒng)一布局和技術(shù)指導下，2003年5月至2004年7月，建設了由5個子臺和1個數(shù)據(jù)處理中心組成的南寧市數(shù)字遙測地震臺網(wǎng)。2008年，該臺網(wǎng)又新建了上林縣覃排、賓陽縣大橋2個子臺，因受工廠生產(chǎn)干擾，將武鳴縣獅子山地震臺搬遷至武鳴縣太平鎮(zhèn)，至此，南寧市市數(shù)字遙測地震臺網(wǎng)共有7個子臺投入正常觀測，臺站分布見圖3。南寧市數(shù)字遙測地震臺主要監(jiān)測南寧市及周邊地區(qū)近震和地方震活動，兼顧對本地區(qū)有影響的遠震。

南寧市數(shù)字遙測地震臺網(wǎng)孔徑北南軸長189 km，東西軸長140 km，臺網(wǎng)中心采用了珠海泰德公司研發(fā)的Adapt區(qū)域地震臺網(wǎng)數(shù)據(jù)處理系統(tǒng)，子臺配置24位TDE-324型數(shù)據(jù)采集器，除南圩遙測子臺配置DK-3K型寬頻帶地震計外，其它6個遙測子臺全部采用DS-4A短周期地震計。臺站采用互聯(lián)網(wǎng)ADSL寬帶網(wǎng)絡實時傳輸觀測數(shù)據(jù)，地震事件觸發(fā)后5～10 min內(nèi)，可通過人機交互處理測定地震參數(shù)。

圖3 南寧市數(shù)字遙測地震臺網(wǎng)臺站分布Fig.3 Distribution of digital telemetry seismic station network in Nanning

3 企業(yè)地震臺網(wǎng)

為保障重大建設工程的安全和人員生命財產(chǎn)安全，服務于生產(chǎn)，由企業(yè)單位投資建設的水庫、油田、核電站等重大建工程專用的地震監(jiān)測臺網(wǎng)。這類臺網(wǎng)往往臺網(wǎng)孔徑小，臺站密度高，要求臺網(wǎng)對于局部地區(qū)的微小地震活動監(jiān)測能力很強。

3.1 百色水利樞紐遙測地震臺網(wǎng)

廣西右江百色水利樞紐工程位于右江上游，是一座以防洪為主，兼有發(fā)電、灌溉、航運、供水等綜合效益的大型水利樞紐。壩址在廣西百色市上游約22 km處，設計壩高130 m，正常蓄水位228 m，總庫容56億m3。

百色水利樞紐數(shù)字遙測地震臺網(wǎng)由廣西右江水利開發(fā)有限責任投資建設，是廣西區(qū)內(nèi)建設的第一個較大規(guī)模的企業(yè)臺網(wǎng)。該臺網(wǎng)由6個高靈敏子臺、1個信號中繼站和1個臺網(wǎng)中心組成，臺網(wǎng)采用無線超短波遙測組網(wǎng)方式。各遙測子臺采用北京港震公司生產(chǎn)的FSS-3B三分短周期地震計和EDAS-24L數(shù)據(jù)采集器，臺網(wǎng)中心軟件為EDAS地震分析軟件包。臺網(wǎng)地理位置為 E106°17′～106°31′， N23°52′～24°04′。 網(wǎng)徑東西約 22 km， 南北約 20 km，臺網(wǎng)布局見圖4。該臺網(wǎng)于2003年底開工建設，2005年4月1日通過竣工驗收[5]。

圖4 百色水利樞紐數(shù)字遙測地震臺點分布圖Fig.4 Distribution of digital telemetry seismic station network in Baise multipurpose dam project

3.2 龍灘水庫遙測地震臺網(wǎng)

龍灘水電站工程位于珠江干流紅水河上游的廣西天峨縣境內(nèi)，是目前中國內(nèi)地僅次于長江三峽電站以及位于金沙江上的溪洛渡電站的特大型水電工程?？偼顿Y300多億元，正常蓄水位400 m，共安裝9臺70萬KW機組，規(guī)劃總裝機容量630萬KW，年均發(fā)電量187億KW·h。龍灘電站為國家西部大開發(fā)、西電東送的標志性工程，是一座典型高壩大庫容水庫。

龍灘臺網(wǎng)由10個高靈敏度子臺、2個信號中繼站和1個臺網(wǎng)中心組成，該臺網(wǎng)采用無線超短波、canopy擴頻微波寬帶網(wǎng)絡電臺、ADSL寬帶IP等多種遙測方式進行組網(wǎng)，各遙測子臺采用北京港震公司生產(chǎn)的FSS-3B三分短周期地震計和EDAS-24L數(shù)據(jù)采集器，臺網(wǎng)中心軟件為廣東省地震局監(jiān)測中心開發(fā)的JPOENS數(shù)字地震臺網(wǎng)處理系統(tǒng)。臺網(wǎng)地理位置為 E106°18′～107°10′， N24°46′～25°25′， 網(wǎng)徑東西約 90 km， 南北約 73 km。 臺網(wǎng)臺站分布見圖5。該臺網(wǎng)于2006年3月29日通過竣工驗收[6]。

圖5 龍灘水電站數(shù)字遙測地震臺網(wǎng)子臺分布圖Fig.5 Distribution of digital telemetry seismic station network in the reservoir of Longtan hydropower station

3.3 廣西大廠礦區(qū)地震臺網(wǎng)

廣西南丹大廠錫多金屬礦田是世界聞名的超大型礦床，位于桂西北地區(qū)的河池市南丹縣境內(nèi)。由于長期的開采，礦井向地下深部延伸，形成縱橫交錯的地下坑道和大面積的采空區(qū)，從而帶來一系列嚴重的礦山安全問題。為深入研究大廠礦區(qū)礦震與采掘活動的關(guān)系，尋找礦震發(fā)生規(guī)律，建立礦震應急預案，提出礦山安全對策等，保證生產(chǎn)安全，2008年礦區(qū)所在地的河池市人民政府率先組織礦區(qū)六家合法企業(yè)共同投資建設大廠礦區(qū)地震監(jiān)測臺網(wǎng)。大廠礦區(qū)地震監(jiān)測臺網(wǎng)由8個遙測子臺及1個臺網(wǎng)中心 （數(shù)據(jù)處理中心）組成，采用無線公用網(wǎng)絡IP傳輸臺站觀測數(shù)據(jù)。各遙測子臺采用北京港震公司生產(chǎn)的FSS-3M三分短周期地震計和EDAS-24IP數(shù)據(jù)采集器，臺網(wǎng)中心軟件為廣東省智源工程抗震科技公司研發(fā)的 JPOENS 數(shù)字地震臺網(wǎng)處理系統(tǒng)[4]。 礦區(qū)位于 E107°30′～107°40′， N24°49′～24°54′范圍之間，臺站分布見圖6。該臺網(wǎng)的建成，對我國金屬礦區(qū)地震監(jiān)測臺網(wǎng)建設具有良好的示范性作用。

4 臺網(wǎng)聯(lián)網(wǎng)及監(jiān)測能力

“十五”廣西數(shù)字地震觀測網(wǎng)絡項目完成后，廣西測震臺網(wǎng)中心除接收本省轄區(qū)范圍內(nèi)的臺站觀測波形外，還通過國家臺網(wǎng)中心完成與鄰省 （區(qū)）的波形數(shù)據(jù)交換[7]，實現(xiàn)臺網(wǎng)聯(lián)網(wǎng)與數(shù)據(jù)共享，增強臺網(wǎng)對跨省邊境地區(qū)的地震監(jiān)測能力。

4.1 臺網(wǎng)數(shù)據(jù)聯(lián)網(wǎng)實現(xiàn)

廣西數(shù)字測震臺數(shù)據(jù)傳輸信道主要有SDH鏈路、ADSL寬帶網(wǎng)絡、聯(lián)通CDMA和移動GPRS等傳輸方式，并通過地震行業(yè)專網(wǎng)傳輸?shù)絿遗_網(wǎng)中心，同時也可從國家臺網(wǎng)中心流服務器下載周邊省份的地震臺站觀測數(shù)據(jù)到本省臺網(wǎng)中心的流服務器中。圖7為廣西數(shù)字測震臺網(wǎng)聯(lián)網(wǎng)數(shù)據(jù)流程圖。

圖6 廣西大廠礦區(qū)地震監(jiān)測臺網(wǎng)臺站分布Fig.6 Distribution map of digital seismic station network in Dachang mining district in Guangxi

圖7 廣西區(qū)域測震臺網(wǎng)聯(lián)網(wǎng)數(shù)據(jù)流程圖Fig.7 Data transmission flowchart of seismic station network and intranet in Guangxi area

自2008年1月廣西數(shù)字測震臺網(wǎng)竣工投入正式運行以來，廣西數(shù)字測震臺網(wǎng)還相繼完成了區(qū)內(nèi)外省級、地方和企業(yè)不同屬性類別臺網(wǎng)的聯(lián)網(wǎng)與數(shù)據(jù)共享，其中，實時共享龍灘水電工程數(shù)字遙測臺網(wǎng)10個遙測臺[6]（其中一個與 “十五”網(wǎng)絡項目測震臺共建）、百色水利樞紐數(shù)字遙震臺網(wǎng)6個遙測臺[5]、大廠礦區(qū)地震臺網(wǎng)8個遙測臺[4]、南寧市數(shù)字遙測臺網(wǎng)7個臺、柳州市數(shù)字遙測臺網(wǎng)8個臺的觀測數(shù)據(jù)，實時共享廣東、海南、云南、貴州、湖南等5省臺網(wǎng)共16個臺的觀測數(shù)據(jù)，使得廣西區(qū)域數(shù)字測震臺網(wǎng)達到80個臺站的規(guī)模。其理論監(jiān)測能力如圖8所示[8]。

4.2 臺網(wǎng)監(jiān)測能力檢驗

為了檢驗圖8的理論監(jiān)測能力是否與實際情況相吻合，我們將2007年1月至2011年10月廣西臺網(wǎng)記錄到的區(qū)域范圍內(nèi)2 110次ML0.8～1.8級地震震中分布繪制在理論監(jiān)測能力圖上，見圖9所示，比較這些地震是否處于或超出圖中給出的ML1.8理論監(jiān)測能力范圍。從圖9中可見，實際監(jiān)測能力與理論監(jiān)測能力有較好的一致性，這些震級不大于ML1.8級的地震均處于范圍內(nèi)，部分地震還超出監(jiān)測ML1.8級地震范圍，因此，臺網(wǎng)實際監(jiān)測能力要大于理論計算的結(jié)果。

圖8 廣西區(qū)域數(shù)字地震臺網(wǎng)聯(lián)網(wǎng)臺站分布及監(jiān)測能力圖（80個臺）Fig.8 DistributionandmonitoringcapacityofdigitalseismicstationnetworkinGuangxiRegion（including80stations）

圖8 廣西及鄰近地區(qū)1.8≥ML≥0.8級地震震中分布及監(jiān)測能力圖（2007-05～2011-10）Fig.8 Distribution of earthquakes with 1.8≥ML≥0.8 and monitoring capacity of digital seismic station network in Guangxi and its adjacent area(from May,2007 to Oct,2011)

5 結(jié)語

廣西區(qū)域數(shù)字地震臺網(wǎng)經(jīng)過近20年的建設與發(fā)展，尤其是經(jīng)過 “十五”廣西數(shù)字地震觀測網(wǎng)絡項目建設，測震臺網(wǎng)已全面完成了從模擬記錄向數(shù)字記錄的轉(zhuǎn)變，標志著廣西的地震觀測已經(jīng)進入了數(shù)字時代。建成了由省級、地方和企業(yè)建設和管理的三級地震臺網(wǎng)。至2010年底，廣西區(qū)內(nèi)數(shù)字地震臺站的數(shù)量已達61個。廣西數(shù)字測震臺網(wǎng)實現(xiàn)聯(lián)網(wǎng)與數(shù)據(jù)共享后，不僅有效地增強了廣西區(qū)域數(shù)字測震臺網(wǎng)的監(jiān)測能力，而且也避免了不同地區(qū)或單位的重復投資建設。全區(qū)絕大部分地區(qū)的地震監(jiān)測能力達到ML≥2.0級，對于重點監(jiān)視的水庫區(qū)地震監(jiān)測震級下限為ML0.5級，大廠礦區(qū)低于負ML0.5級，并能在10 min內(nèi)完成區(qū)內(nèi)發(fā)生的ML2.5級以上地震的速報，桂西北和桂中地區(qū)由于臺網(wǎng)密度較高，地震監(jiān)測能力較強，而桂東北地區(qū)臺站密度較低，還存在ML2.0級以下地震監(jiān)測盲區(qū)，廣西地震臺網(wǎng)布局和監(jiān)測能力仍存在發(fā)展上的不平衡現(xiàn)象。

“十一五”期間，擬通過實施廣西背景場探測項目建設，將進一步優(yōu)化觀測臺網(wǎng)布局，對重點部位或臺站密度稀疏的地區(qū)適當增補一些臺站，同時擴大對北部灣海域的觀測，建設海島觀測臺，構(gòu)建布局更為合理、覆蓋廣西陸地及周邊海域的地震監(jiān)測系統(tǒng)，初步形成覆蓋廣西陸地及近海海域的地震活動圖像、地球物理基本場、地下物性結(jié)構(gòu)等地震背景場的監(jiān)測和探測能力，形成地震背景場數(shù)據(jù)產(chǎn)品加工能力，為地震預測、地球科學研究、國家經(jīng)濟建設和社會公眾提供更加豐富的數(shù)據(jù)服務。

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[8]姚宏.廣西區(qū)域測震臺網(wǎng)監(jiān)測能力評定 [J].地震地磁觀測與研究，2010，31（1）：107～113.

Constructions and Developments of Digital Seismograph Networks in Guangxi

YAO Hong，MOU Jianying
（Earthquake Administration of Guangxi Autonomous Region,Nanning 530022,China)

The seismological observation system in Guangxi has experienced rapid development in the 21st century.This paper reviews the development of Guangxi digital seismic station network,especially focusing on its construction at all level during the tenth five-year plan.This paper also demonstrates the status of sharing data between the adjacent,local and enterprise in different attributes and the category of networks.The seismic monitoring ability has been improved greatly.

Seismology network；Guangxi region;Broadband；Data sharing

P315.780.1

A

1001-8662（2011）04-0029-10

2011-09-13

廣西科學研究與技術(shù)開發(fā)計劃項目 （桂科1140004-3）

姚 宏，男，1962年生，研究員.主要從事地震監(jiān)測預報研究與應用工作.E-mail:yaohong08@163.com.