席繼樓趙家騮劉 超莊 楠關(guān)歆瑩馬愛明中國(guó)地震局地震預(yù)測(cè)研究所地震預(yù)測(cè)重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室，北京 100036北京市第三建筑工程有限公司，北京 100044北京陸洋科技開發(fā)公司，北京 100036

新型網(wǎng)絡(luò)化地電場(chǎng)觀測(cè)技術(shù)研究與應(yīng)用

席繼樓1）趙家騮1）劉 超1）莊 楠1）關(guān)歆瑩2）馬愛明3）
1）中國(guó)地震局地震預(yù)測(cè)研究所地震預(yù)測(cè)重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室，北京 100036
2）北京市第三建筑工程有限公司，北京 100044
3）北京陸洋科技開發(fā)公司，北京 100036

我國(guó)從20世紀(jì)90年代，開始了基于ZD9/ZD9A地電場(chǎng)儀的數(shù)字化地電場(chǎng)觀測(cè)技術(shù)研究和應(yīng)用工作，并在“九五”、“十五”期間，在全國(guó)范圍內(nèi)，初步建設(shè)完成了覆蓋各主要構(gòu)造帶、活動(dòng)斷裂帶、地震危險(xiǎn)區(qū)和重點(diǎn)監(jiān)視區(qū)的地電場(chǎng)觀測(cè)臺(tái)網(wǎng)。在汶川8.0、玉樹7.1、蘆山7.0、當(dāng)雄6.6、文安5.1等中強(qiáng)以上地震之前，記錄到了地電場(chǎng)典型數(shù)據(jù)變化。為了解決高緯度、高海拔等惡劣氣候條件下的地電場(chǎng)無(wú)人值守觀測(cè)問(wèn)題，從2010年開始，開展了新型網(wǎng)絡(luò)化地電場(chǎng)觀測(cè)技術(shù)研究、試驗(yàn)及應(yīng)用工作。

這種新型網(wǎng)絡(luò)化地電場(chǎng)觀測(cè)技術(shù)，包括固體不極化電極和網(wǎng)絡(luò)化地電場(chǎng)儀器兩個(gè)部分。重點(diǎn)開展了網(wǎng)絡(luò)化地電場(chǎng)儀器的研究和應(yīng)用工作，包括：①以ARM+WinCE為主要技術(shù)構(gòu)架的分布式雙CPU結(jié)構(gòu)，利用C51和VS2005/2008高級(jí)語(yǔ)言，以及多任務(wù)/多進(jìn)程/多線程軟件設(shè)計(jì)，分別完成地電場(chǎng)信號(hào)的采集處理，和地電場(chǎng)觀測(cè)數(shù)據(jù)的網(wǎng)絡(luò)通信、傳輸和控制等功能；②利用ASP+COM組件實(shí)現(xiàn)WEB網(wǎng)頁(yè)編程、網(wǎng)絡(luò)化遠(yuǎn)程控制以及數(shù)據(jù)下載服務(wù)等；③在保證其總體性能和功能設(shè)計(jì)的情況下，注重低功耗、可靠性以及寬溫度范圍適應(yīng)性等方面的拓展研究，理論上在-45℃～55℃范圍內(nèi)能夠正常工作；④在抗干擾技術(shù)方面，對(duì)諸如地電阻率人工供電干擾、地鐵干擾等已知源干擾，采用全新的算法，能夠進(jìn)行實(shí)時(shí)識(shí)別和處理。

最新研究成果“ZD9A-2B地電場(chǎng)儀”，從2013年9月開始在青海省大武地震臺(tái)試觀測(cè)，圖1為大武地震臺(tái)2014年1月1日至2015年3月31日的地電場(chǎng)分鐘值觀測(cè)數(shù)據(jù)曲線。從圖1可以看到：①該臺(tái)站在此時(shí)間段內(nèi)，地電場(chǎng)觀測(cè)數(shù)據(jù)變化比較平穩(wěn)；②對(duì)2015年3月16～18日期間的強(qiáng)地電暴變化的記錄比較清晰；③利用MSA均方振幅法分析功率譜密度數(shù)據(jù)，24 h、12 h、8 h、6 h頻率點(diǎn)可見顯著變化，4 h、2 h、1 h頻率點(diǎn)也具可識(shí)別性；④在烏蘭5.1級(jí)地震前后記錄到的數(shù)據(jù)變化真實(shí)可靠，可能與此次地震的孕育、發(fā)生和發(fā)展過(guò)程有一定的關(guān)系。由此可見，該觀測(cè)結(jié)果具有比較強(qiáng)的真實(shí)性和客觀性。

研究結(jié)果表明，這種新型的網(wǎng)絡(luò)化地電場(chǎng)觀測(cè)儀器，在充分兼容目前在網(wǎng)運(yùn)行的地電場(chǎng)儀器的所有功能的基礎(chǔ)上，在技術(shù)性能上有了一定的提升，特別是抗干擾能力和環(huán)境適應(yīng)能力有了較大幅度的提高，觀測(cè)結(jié)果客觀、真實(shí)、可靠，與理論分析結(jié)果的一致性較好。同時(shí)，解決了高緯度、高海拔地區(qū)的無(wú)人值守觀測(cè)問(wèn)題，拓寬了地電場(chǎng)觀測(cè)應(yīng)用領(lǐng)域。

圖1　青海省大武地震臺(tái)2014年1月1日至2015年3月31日地電場(chǎng)觀測(cè)數(shù)據(jù)曲線