商亮　張翔　王秀木　王征　張闖

摘要：撫順地區(qū)地震儀器在經過了全面的“十五”數字化改造后，產生了大量的、高精度的形變數據，尤其是撫順山洞的洞體應變儀增加了一個分量。為了在空間上更好的分析三分量數據，我們設計并編程實現了洞體應變三分量的空間分析，希望為前兆分析提供更好的分析途徑。

關鍵詞：MATLAB;三分量;洞體應變;分析預報;軟件編程

1 基本思路

洞體應變觀測對象是洞體內兩基點之間水平距離隨時間的相對變化，壓縮為負，伸長為正。過去一般觀測兩條相互垂直的兩個基線的變化，即通常所說的北南與東西方向。這樣就可以基本上觀測到一個面隨時間的相對變化。但實際上我們所觀測對象（地殼形變）的變化是極其復雜的，不僅僅表現在兩個方向的變化，可能存在其它方向的變化，其變化是一個多維的空間變化，或者說觀測到的北南與東西向的相對變化量只是某一個變化在這兩個方向的分解量，對真實的變化還很難確定。

傳統(tǒng)的分析方法是觀測分析每個基線的變化，從中捕捉地震前兆異常，很少將兩個分量結合起來分析。

“十五”數字化后，前兆觀測產出的是數字化數據，為數據的使用分析研究提供了便利，同時在測項上增加了第三方向，觀測值更加豐富。這就為分析一個閉合的觀測體系提供了必要的條件，分析結果也較兩個分量更接近其真實的物理變化。

將三個分量通過數學模型變換，模擬出一個觀測面隨時間的變化，一是分析其形狀隨時間的變化，二是觀測這個擬合閉合面的面積隨時間的變化，這樣就更為準確的反演出觀測地真實的物理變化過程，較傳統(tǒng)分析方法更接近于真實。如果存在地震前兆異常信息，那么應該更為明顯的體現出來。

以撫順臺洞體應變觀測為，如圖115所示，實際觀測基線的布置，圖116為三方向觀測坐標平移經數據變換擬合后的閉合觀測面。

2 數據準備

選用經“十五”改造后的撫順地震臺數字伸縮儀作為研究對象洞體應變觀測值是壓縮為負，伸長為正，在空間合成時應全變?yōu)檎?，將坐標原點平移，即壓縮數據減小伸長數據增大，不影響曲線形態(tài)與實際觀測場地的變化。洞體應變觀測受洞室條件所限，三條基線空間上并未首尾相接，經坐標平移變換后由于基線、夾角等因素也未形成一個閉合觀測面，所以要根據實際基線長度及夾角變換成一個閉合的觀測面。

3圖形繪制與分析

⑴日變化（時值）圖分析

如圖117所示為一日的三分量圖與面積圖，圖118為空間面合成圖隨時間的變化。從圖117可以看出合成后的圖像基本保持了原來的形態(tài)，但也突出了傳統(tǒng)方法上沒有表現出來的變化，如15時左右，空間變化合成后的面積為“零”（實際上并未真正為零，是回到了初態(tài)）。在空間變化上（圖118）也保持了原有的固體潮形態(tài)，更加突出15時的變化。既不失真地保持原有形態(tài)又突出細微變化，實現了技術思路的目標。分析圖118后可以很明顯的看出在15時出現固體潮畸變。

⑵月變化（日均值）圖分析

為了摸索出震前的異常變化特征，選取震前與無震時的數據進行比較分析。

2008年9月3日開原發(fā)生3.7級地震，距撫順地震臺SSY觀測臺址93Km。選取數據為2008年7月1日至9月3日（有部分缺數）。如圖119、120所示，單分量（NS、EW、NE向）不同時間分別出現了變化，在合成圖中表現為7月15日至25日出現合成空間最小的變化，解釋為壓縮變化，之后恢復正常變化。在空間圖的表現為較為劇烈的扭曲變化，明顯區(qū)別于正常變化，恢復正常變化之后約30天左右發(fā)生開原3.7級地震。

新增第三方向觀測不到二年的時間，SSY臺址周邊地震也稀少，基于觀測數據、地震事件之少，再加觀測對象與地震的內在聯(lián)系所知甚少，分析僅停留在數據變化與地震事件在時間上相對應的原始分析方法，所以上述變化與地震是否存在必然的聯(lián)系，還有待于進一步的研究探索，還需要積累更多的震例來總結規(guī)律。

⑶目前的數據變化

數據從8月1日到2008年10月29日。如圖121、122所示。通過對兩年的觀測資料按月為單位繪圖分析，看出目前的變化基本屬于正常的變化，沒有出現前述的劇烈扭曲，根據僅有的一個震例分析結論，認為目前應該不存在明顯的短臨異常。

4討論

上述分析方法，是在傳統(tǒng)分析方法上的一種努力探索，是否科學，是否適用，還得要經過長時間的檢驗，目前使用僅僅是一種嘗試。但我們認為起碼是把幾個本來應該是相互關聯(lián)的幾個觀測值綜合起來分析是方法上的進步，日后要做的是更加完善，用更多的數據與震例檢驗其可否應用到日常預報工作中。

（作者單位：遼寧省撫順地震臺）