全建軍，方傳極，賴見深，陳美梅，劉水蓮，劉禮誠，龔薇

（1.福建省地震局永安地震臺(tái)，福建 永安 366000；2.福建省地震局南平地震臺(tái)，福建 南平 353000；

3.福建省地震局東山地震臺(tái)，福建 東山 363400）

前兆臺(tái)站觀測數(shù)據(jù)跟蹤分析工作中常見問題的探討

全建軍1，方傳極2，賴見深3，陳美梅1，劉水蓮1，劉禮誠1，龔薇2

（1.福建省地震局永安地震臺(tái)，福建 永安 366000；2.福建省地震局南平地震臺(tái)，福建 南平 353000；

3.福建省地震局東山地震臺(tái)，福建 東山 363400）

從事件記錄、數(shù)據(jù)類型選擇、記錄數(shù)據(jù)描述、記錄曲線時(shí)間選取等多個(gè)方面，對福建前兆臺(tái)站觀測數(shù)據(jù)跟蹤分析工作中常見問題進(jìn)行探討，提出相應(yīng)解決方案，為前兆臺(tái)站觀測人員更好地開展數(shù)據(jù)分析研究和產(chǎn)出應(yīng)用工作提供參考與借鑒。

前兆臺(tái)站；觀測數(shù)據(jù)；跟蹤分析

0 引言

為進(jìn)一步推動(dòng)地震前兆臺(tái)站由觀測向觀測、應(yīng)用并重轉(zhuǎn)變，強(qiáng)化觀測數(shù)據(jù)的質(zhì)量控制，規(guī)范數(shù)據(jù)處理分析工作，發(fā)揮前兆觀測數(shù)據(jù)在震情監(jiān)視、會(huì)商中的基礎(chǔ)性作用，推進(jìn)地震“監(jiān)測、預(yù)報(bào)、科研”的有機(jī)結(jié)合，加強(qiáng)地震前兆觀測人員利用第一手觀測資料，開展數(shù)據(jù)分析研究和產(chǎn)出應(yīng)用工作，中國地震局于2014年組織開展地震前兆臺(tái)站數(shù)據(jù)分析跟蹤工作。

在地震前兆臺(tái)站觀測數(shù)據(jù)跟蹤分析工作中，地震臺(tái)站的分析工作起到了基礎(chǔ)作用，該工作的開展豐富了地震前兆觀測臺(tái)站的工作內(nèi)涵，由單純的日常觀測向資料的分析應(yīng)用轉(zhuǎn)變，更加強(qiáng)調(diào)觀測資料的特征分析和異常信息的判別核實(shí)，將臺(tái)站觀測工作推進(jìn)到一個(gè)更深的層次，促進(jìn)地震前兆觀測人員利用第一手觀測資料更好地開展數(shù)據(jù)分析研究和產(chǎn)出應(yīng)用工作，為地震預(yù)測預(yù)報(bào)和相關(guān)科學(xué)研究提供數(shù)據(jù)服務(wù)。由于各地的數(shù)據(jù)跟蹤分析工作都處在試運(yùn)行階段，運(yùn)行時(shí)間不長，因此各臺(tái)站對解決數(shù)據(jù)跟蹤分析工作中遇到的問題普遍感到經(jīng)驗(yàn)不足。本文從福建前兆臺(tái)站所遇到的特殊情況的問題出發(fā)，從事件記錄、數(shù)據(jù)類型選擇、記錄數(shù)據(jù)描述、記錄曲線時(shí)間選取等多個(gè)方面進(jìn)行介紹，以此分享數(shù)據(jù)跟蹤分析工作的經(jīng)驗(yàn)，提高前兆臺(tái)站觀測數(shù)據(jù)跟蹤分析工作質(zhì)量。

1 福建省前兆臺(tái)站觀測數(shù)據(jù)跟蹤分析工作現(xiàn)狀

福建省前兆臺(tái)站觀測數(shù)據(jù)跟蹤分析工作于2014年7月1日開始施行，目前有46個(gè)臺(tái)站開展此項(xiàng)工作，其中臺(tái)站節(jié)點(diǎn)個(gè)數(shù)13個(gè)，非臺(tái)站節(jié)點(diǎn)個(gè)數(shù)33個(gè)（圖1）；觀測儀器套數(shù)168套；測項(xiàng)數(shù)336個(gè)，涉及地下流體、形變、電磁、重力四大學(xué)科［1］。前兆臺(tái)站工作人員使用“地震前兆臺(tái)網(wǎng)（站）觀測數(shù)據(jù)跟蹤分析軟件”平臺(tái)，每周一定期開展觀測數(shù)據(jù)跟蹤分析工作，系統(tǒng)分析上一周臺(tái)站所管轄的各主測項(xiàng)的觀測數(shù)據(jù)變化，形成分析產(chǎn)品，依托“前兆臺(tái)網(wǎng)數(shù)據(jù)管理系統(tǒng)”進(jìn)行同步匯集，存儲(chǔ)到國家前兆臺(tái)網(wǎng)中心數(shù)據(jù)庫，通過國家前兆臺(tái)網(wǎng)中心網(wǎng)站提供共享服務(wù)。臺(tái)站工作人員按照地震前兆臺(tái)網(wǎng)觀測數(shù)據(jù)跟蹤分析技術(shù)指南規(guī)定的分析流程，判斷觀測數(shù)據(jù)正常動(dòng)態(tài)；當(dāng)觀測數(shù)據(jù)出現(xiàn)顯著變化時(shí)，應(yīng)對觀測系統(tǒng)工作狀態(tài)進(jìn)行檢查，對臺(tái)站觀測環(huán)境進(jìn)行調(diào)查，排查人為干擾、保障設(shè)施等各環(huán)節(jié)的影響，結(jié)合觀測日志、工作日志等信息，綜合確定變化原因［2］。

圖1 福建省前兆觀測臺(tái)站分布圖Fig.1 Distribution map of precursor observation stations in Fujian Province

2 常見問題的分析與解決

2.1 事件記錄問題

臺(tái)站工作人員在進(jìn)行觀測數(shù)據(jù)跟蹤分析時(shí)，對于已經(jīng)明確由觀測系統(tǒng)、自然環(huán)境、場地環(huán)境、人為干擾等因素引起的，孤立型且持續(xù)時(shí)間小于4 h的數(shù)據(jù)變化，很多臺(tái)站直接按正常動(dòng)態(tài)填寫記錄，準(zhǔn)確做法是：無需創(chuàng)建分析記錄，但應(yīng)詳細(xì)填寫觀測日志，并且在數(shù)據(jù)描述中簡單說明變化情況，這點(diǎn)很多臺(tái)站容易忽略的；如果認(rèn)定數(shù)據(jù)變化為不明原因事件和地球物理事件引起的，無論時(shí)間長短，都應(yīng)將相應(yīng)事件記錄填上。

2.2 圖件標(biāo)注

事件記錄圖描述的是每一個(gè)出現(xiàn)非正常變化測項(xiàng)的變化特征，圖件中應(yīng)該括時(shí)間坐標(biāo)單位、觀測物理量或化學(xué)量及單位、非正常變化時(shí)段標(biāo)注（用方框、圓、箭頭、直線等），干擾因素標(biāo)注等［3-5］。在福建前兆臺(tái)站觀測數(shù)據(jù)跟蹤分析工作中，有的臺(tái)站的在事件記錄圖未做任何標(biāo)注，有的臺(tái)站只有圖框沒有文字標(biāo)注，或者標(biāo)注不清楚，這幾種事件記錄圖都是不規(guī)范的。

2.2.1 地震標(biāo)注問題

如果前兆儀器一天內(nèi)記錄到多個(gè)地震事件，在觀測數(shù)據(jù)跟蹤分析時(shí)發(fā)現(xiàn)事件記錄圖上標(biāo)注地震會(huì)出現(xiàn)重疊現(xiàn)象（圖2a），遇到這種情況只需將最大地震標(biāo)注即可。例如6月24日儀器記錄到兩個(gè)時(shí)間相近的地震分別是7.9級和6.9級，在事件記錄圖標(biāo)注時(shí)只需標(biāo)注7.9級的地震即可（圖2b）。

2.2.2 無圖件標(biāo)注問題

以下是福州臺(tái)體應(yīng)變8月17日至20日受降雨干擾的事件記錄，預(yù)處理數(shù)據(jù)變化描述：2014年08月17日15：55至08月20日23：59受降雨影響，體應(yīng)變向上漂移。2014年08月17日15：26至18：25；2014年08月18日18：42至19：22；2014年08月19日13：20至14：35雷電干擾不處理。對該次事件福州臺(tái)做的記錄圖件如（圖3a），但這種無任何標(biāo)注的記錄圖件是不合格的，準(zhǔn)確做法是：首先體應(yīng)變曲線向上漂移，需將向上漂移的圖示在曲線上進(jìn)行標(biāo)注，其次體應(yīng)變數(shù)據(jù)有受降雨影響，還需將相關(guān)同期降雨量曲線附上進(jìn)行佐證（圖3b）。

圖2 地震標(biāo)注圖件Fig.2 Maps with earthquake marked

2.3 數(shù)據(jù)類型選擇的問題

數(shù)據(jù)分析時(shí)可以根據(jù)具體情況選取不同的數(shù)據(jù)類型（例如在分析觀測系統(tǒng)故障事件時(shí)、或分析在預(yù)處理時(shí)作了“缺數(shù)”處理的事件時(shí)，應(yīng)選取原始觀測數(shù)據(jù)等），但不可出現(xiàn)分析記錄的數(shù)據(jù)時(shí)段為空的情形。跟蹤分析工作中為了將異常曲線的特征更好的體現(xiàn)，臺(tái)站同志做事件記錄時(shí)能用原始數(shù)據(jù)做圖的盡量用原始數(shù)據(jù)。例如：6月21日19：24-22日09：28，南平臺(tái)水管傾斜儀東西向由于靜電感應(yīng)造成數(shù)據(jù)畸變，所以預(yù)處理時(shí)按缺數(shù)處理。然而在填寫數(shù)據(jù)跟蹤分析記錄時(shí)，如果使用預(yù)處理數(shù)據(jù)做分析圖件，圖上很難反映出這種數(shù)據(jù)畸變的原貌（圖4a），因此遇到類似情況建議用原始數(shù)據(jù)做分析圖件，這樣數(shù)據(jù)畸變的形態(tài)可以一目了然，較為直觀（圖4b）。不過，當(dāng)原始數(shù)據(jù)的異常時(shí)段曲線把正常曲線的動(dòng)態(tài)壓制時(shí)，應(yīng)當(dāng)使用預(yù)處理數(shù)據(jù)進(jìn)行繪圖。

圖3 福州臺(tái)體應(yīng)變曲線畸變記錄圖件Fig.3 Records map of body strain curve distortion in Fu'zhou seismic station

圖4 南平臺(tái)水管傾斜觀測東西分量畸變的分析圖件Fig.4 Analysis maps of E-W component distortion of water pipe tiltmeter observation in Nanping seismic station

2.4 記錄中數(shù)據(jù)描述的問題

2.4.1 數(shù)據(jù)描述過于簡單

有異常變化的記錄應(yīng)在數(shù)據(jù)描述中詳細(xì)說明異常的情況，必要時(shí)可結(jié)合更長時(shí)間的數(shù)據(jù)進(jìn)行分析。目前福建多數(shù)前兆臺(tái)站在數(shù)據(jù)描述上過于簡單，未能詳細(xì)描述分析過程、依據(jù)及佐證材料，多數(shù)臺(tái)站的數(shù)據(jù)描述只是簡單的將數(shù)據(jù)預(yù)處理過程及觀測日志進(jìn)行拼湊。正確的預(yù)數(shù)據(jù)變化描述是：對觀測數(shù)據(jù)變化的形態(tài)、時(shí)間進(jìn)程（發(fā)生、發(fā)展、結(jié)束）、幅度（或速率）變化、趨勢及其轉(zhuǎn)折等特征，事件以及對其跟蹤分析的結(jié)果等所作的必要的文字說明，此外還與對數(shù)據(jù)分析處理所采用的數(shù)字（或統(tǒng)計(jì)）方法、分析的數(shù)據(jù)類型、以及用該方法判斷觀測數(shù)據(jù)變化的量化指標(biāo)等進(jìn)行說明。例如：泉州市地震局泉州地震臺(tái)水位測項(xiàng)19日18：20至20日23：59出現(xiàn)突降現(xiàn)象，歸類為不明原因事件，圖5為泉州局做的記錄。從圖5可以看出這樣的描述太簡單，建議可以做如下描述：水位測項(xiàng)于19日18：20開始出現(xiàn)突降，最低值出現(xiàn)在20日06：54，而后逐漸上升恢復(fù)，至20日23：59基本恢復(fù)正常，變化幅度達(dá)0.404 m，約為正常日變幅的5倍，該井水位于6月28日也出現(xiàn)類似異常變化，具體原因需進(jìn)一步跟蹤觀測。（還可將排除儀器、場地等干擾因素的情況做簡單介紹。）

圖5 不合要求的預(yù)處理數(shù)據(jù)變化描述Fig.5 Changes description of the undesirable pretreatment data

2.4.2 數(shù)據(jù)變化描述內(nèi)容與歸類不一致

數(shù)據(jù)分析時(shí)數(shù)據(jù)變化描述內(nèi)容應(yīng)與變化歸類一致，個(gè)別前兆臺(tái)站的事件記錄在變化類型中選擇“不明原因”，而在數(shù)據(jù)描述中卻寫著儀器不穩(wěn)定引起數(shù)據(jù)變化，造成數(shù)據(jù)變化描述內(nèi)容與變化歸類不一致。

2.5 記錄曲線選取時(shí)間的問題

數(shù)據(jù)分析時(shí)有的臺(tái)站做事件記錄圖件，往往只做當(dāng)日的異常時(shí)段時(shí)段曲線，由于分析數(shù)據(jù)長度的選取不合理，導(dǎo)致不能完整、清晰地反映事件的基本特征。例如：6月8日，福建多數(shù)地磁儀器都記錄到磁暴現(xiàn)象，邵武臺(tái)做事件記錄圖件時(shí)僅選取當(dāng)天的磁暴記錄曲線，但從圖上難看出有明顯的磁暴現(xiàn)象（圖6a）。正確的事件記錄圖件中，記錄曲線應(yīng)包括正常時(shí)段與異常時(shí)段兩部分，即前后需預(yù)留一段時(shí)間的正常背景曲線，以便突出事件曲線。龍巖臺(tái)在做這次的事件記錄圖件時(shí)就選取了6月8日前后幾天正常動(dòng)態(tài)的曲線，這樣在圖上很容易識(shí)別正常與異常形態(tài)的不同（圖6b）。

2.6 數(shù)據(jù)形態(tài)與輔助測項(xiàng)有關(guān)聯(lián)的變化記錄

當(dāng)數(shù)據(jù)分析結(jié)論中的事件和影響因素與輔助觀測相關(guān)時(shí)，很多臺(tái)站做此類事件記錄往往只是簡單的將儀器記錄的畸變曲線附上，正確的做法是：此類事件還需將相關(guān)同期輔助測項(xiàng)的觀測數(shù)據(jù)曲線（或柱狀）圖附上。不同套儀器測項(xiàng)畫在同一條記錄圖上的方法如下（本文以福州臺(tái)水位與降雨量為例）：

（1）在：“檢查-繪圖臺(tái)項(xiàng)”中選擇降雨量，設(shè)置好開始日期和結(jié)束日期，選擇任意一種輔助方法，點(diǎn)擊“檢查”（如果此時(shí)“檢查”按扭為灰，再按一次“降雨量”即可）。

（2）回到“繪圖臺(tái)項(xiàng)”，選擇水位，點(diǎn)擊“繪圖”。

（3）在“檢查結(jié)果”下，將變紅色的“降雨量”點(diǎn)中托到右邊的繪圖區(qū)。

圖6 磁暴事件記錄圖件Fig.6 Map of geomagnetic storm event

（4）按正常的步驟添加記錄即可將兩條曲線保存到同一張圖上（圖7）。

2.7 有關(guān)不明原因記錄與事件級別

按照觀測系統(tǒng)故障、觀測環(huán)境變化（自然環(huán)境、場地變化、人為干擾）等幾大方面進(jìn)行干擾分析后，排除以上幾種，無法找到原因來解釋的顯著變化就是不明原因。數(shù)據(jù)分析時(shí)數(shù)據(jù)如果出現(xiàn)顯著的異常變化，盡量把原因查明，若確實(shí)為不明原因，則填寫“不明原因”記錄，事件等級為“1”，在數(shù)據(jù)描述中需將臺(tái)站查找原因的過程以及數(shù)據(jù)變化特征進(jìn)行詳細(xì)記錄，并且要在7日內(nèi)給出再分析結(jié)果，對相應(yīng)分析記錄信息進(jìn)行修改或添加新的信息。建議：“不明原因”事件記錄的事件級別都用“1”；其他事件認(rèn)為比較有代表性的，事件級別也可用“1”，這點(diǎn)可由臺(tái)站自行掌握。

2.8 有關(guān)變化類型的歸類

數(shù)據(jù)分析時(shí)有的臺(tái)站對同一種原因引起的數(shù)據(jù)變化，因不同觀測人員進(jìn)行分析，而選擇了不同的變化類型，也有的臺(tái)站選擇了錯(cuò)誤變化類型。為了避免此類問題，建議臺(tái)站組織觀測人員根據(jù)《數(shù)據(jù)跟蹤分析技術(shù)指南》加強(qiáng)對這部分的學(xué)習(xí)。

2.9 月分析

（1）有的臺(tái)站存在數(shù)據(jù)顯著變化而漏填記錄的現(xiàn)象，也存在周分析中不易發(fā)現(xiàn)的、引起觀測數(shù)據(jù)趨勢性變化的事件與相關(guān)信息漏填的現(xiàn)象，因此要求每個(gè)臺(tái)站在月初一定要對上個(gè)月的數(shù)據(jù)進(jìn)行月分析，月分析時(shí)要選用1個(gè)月以上的數(shù)據(jù)，避免記錄漏填現(xiàn)象發(fā)生。

（2）當(dāng)月有同類事件多次發(fā)生時(shí)，可用一條記錄、多個(gè)時(shí)間段的方式來繪制圖件及表述，與一天發(fā)生多個(gè)地震的記錄方法相同。例如漳州臺(tái)洞體應(yīng)變EW向7月2日-16日，20日-25日分別受到同一個(gè)場地環(huán)境干擾，其數(shù)據(jù)變化描述是：2014-7-2 21：05至2014-7-16 2：46，2014-7-20 20：55至2014-07-25 17：40山頂寺廟道路施工造成數(shù)據(jù)曲線畸變，其記錄圖件如（圖8）。

3 結(jié)語

福建前兆臺(tái)站觀測數(shù)據(jù)跟蹤分析工作在運(yùn)行了一段時(shí)間后，也遇到了各種各樣的問題，通過對問題的解決，可以積累一些觀測數(shù)據(jù)跟蹤分析工作的經(jīng)驗(yàn)，以便更好的為提高前兆臺(tái)站觀測數(shù)據(jù)跟蹤分析工作質(zhì)量服務(wù)。在數(shù)據(jù)跟蹤分析工作中除了文中提到的問題外，還可能會(huì)遇到其它的新問題，所以臺(tái)站工作人員應(yīng)盡快熟悉地震前兆臺(tái)網(wǎng)觀測數(shù)據(jù)跟蹤分析技術(shù)，利用第一手觀測資料開展數(shù)據(jù)分析研究和產(chǎn)出應(yīng)用工作，及時(shí)排除故障與干擾，發(fā)現(xiàn)并核實(shí)可能的前兆異常信息，發(fā)揮前兆觀測數(shù)據(jù)在震情監(jiān)視、會(huì)商中的基礎(chǔ)性作用，推進(jìn)監(jiān)測預(yù)報(bào)結(jié)合，更好地服務(wù)于地震預(yù)測和科學(xué)研究。

圖7 福州平潭北霧里水位受降雨影響記錄圖件Fig.7 Records map of water level influenced by rainfall of Beiwuli station in Pingtan country of Fu'zhou city

圖8 漳州臺(tái)洞體應(yīng)變受場地干擾記錄圖件Fig.8 Records maps of cave strain interfered by site in Zhang'zhou seismic station

［1］陳彩虹，張清秀，洪旭瑜，等.福建前兆臺(tái)網(wǎng)歷史數(shù)據(jù)遷移的問題分析［J］.大地測量與地球動(dòng)力學(xué)，2013，33（增刊I）：129-130.

［2］褚金學(xué)，張?jiān)?，楊曉瑩，?云南彌渡地震臺(tái)地電場觀測數(shù)據(jù)分析評價(jià)［J］.華南地震，2014，34（2）：78-86.

［3］周振貴，祝怡紅，曹志磊，等.地震前兆模擬數(shù)據(jù)管理軟件設(shè)計(jì)與應(yīng)用［J］.華南地震，2013，33（4）：93-96.

［4］龐晶源，李雪梅，王楠，等.前兆數(shù)據(jù)管理系統(tǒng)中設(shè)備資源統(tǒng)一管理［J］.華北地震科學(xué)，2014，32（1）：27-32.

［5］馬見青，李慶春.提高臺(tái)站地震資料信噪比的自適應(yīng)極化濾波［J］.地震工程學(xué)報(bào)，2014，36（2）：398-404.

Discussion on Common Problems of Precursor Station Observation Data Tracking Analysis

QUAN Jianjun1，F(xiàn)ANG Chuanji2，LAI Jianshen3，CHEN Meimei1，LIU Shuilian1，LIU Licheng1，GONG Wei2

（1.Yongan Seismic Station，Earthquake Administration of Fujian province，Yongan 366000，China；
2.Nanping Seismic Station，Earthquake Administration of Fujian province，Nanping 353000，China；
3.Dongshan Seismic Station，Earthquake Administration of Fujian province，Dongshan 363400，China）

From the event records，data type selection，record data description，time selection of the record curve etc.，this article discusses the common problems of Fujian precursor station observation data tracking analysis，and proposes appropriate solutions for precursor observation stations，which provides information and reference for the precursor observation stations to better carry out data analysis and output applications work.

Precursor data；Trace analysis；Discussion

P315.78

A

1001-8662（2015）03-0059-07

10.13512/j.hndz.2015.03.009

2014-09-05

2013年福建省地震局地震臺(tái)站科技基金項(xiàng)目（T201306）；2014年中國地震局“地震監(jiān)測、預(yù)報(bào)、科研三結(jié)合”課題（141301）聯(lián)合資助。

全建軍（1984-）男，助理工程師，主要從事臺(tái)站形變、電磁觀測和信息節(jié)點(diǎn)、地震儀器維護(hù)管理工作.

E-mail：qjjkt@163.com.

全建軍，方傳極，賴見深，等.前兆臺(tái)站觀測數(shù)據(jù)跟蹤分析工作中常見問題的探討［J］.華南地震，2015，35（3）：59-65.［QUAN Jianjun，F(xiàn)ANG Chuanji，LAI Jianshen，et al.Discussion on Common Problems of Precursor Station Observation Data Tracking Analysis［J］.South china journal of seismology，2015，35（3）：59-65.］