黃梅臺形變觀測資料的短期干擾因素分析＊

周 洋 衛(wèi)義訓

（湖北省地震局黃梅地震臺，黃梅435515）

黃梅臺形變觀測資料的短期干擾因素分析＊

周 洋 衛(wèi)義訓

（湖北省地震局黃梅地震臺，黃梅435515）

利用黃梅臺長期穩(wěn)定、連續(xù)、可靠、精確的觀測資料，應用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、處理了臺站水管儀、伸縮儀兩套儀器定點形變觀測資料。從資料分析結果中掌握某些基本常見的規(guī)律，為臺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)量的觀測資料。

數(shù)字化；形變觀測；干擾因素；EIS2000；MapInfo

引言

地震臺站實現(xiàn)了由模擬記錄到數(shù)字記錄的轉變后，數(shù)字記錄的數(shù)據(jù)量明顯增多，由原來的逐時值數(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報帶來了極大不便。因此，正確識別數(shù)字化觀測資料中的各種干擾因素，以便能較為準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、分析了黃梅臺前兆數(shù)字化觀測資料中的各種干擾因素。

黃梅地震臺位于東經(jīng)115.89°，北緯30.14°，形變觀測場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，觀測場地穩(wěn)定。

針對本臺形變觀測數(shù)據(jù)特點，運用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方面干擾因素對伸縮儀、水管儀兩套儀器的觀測資料進行分析處理。利用同期的儀器檔案、日常觀測工作日志等有關資料，將得到各因素對觀測資料不同程度的影響，特別是雷擊等自然現(xiàn)象的干擾。

1 觀測資料干擾因素分析

黃梅臺位于地震構造的敏感部位，臺基條件好。由于儀器安裝在巖體洞穴內(nèi)，周圍觀測環(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，正確地反應地震形變狀態(tài)。分析2004—2010年7年來的觀測資料，觀測數(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干擾因素，主要用濾波分析中的3點線性平滑濾波殘差值來對比分析說明各干擾因素對觀測資料的影響。

1.1 自然因素

自然因素指自然現(xiàn)象干擾觀測曲線。主要包括3種情況：強降雨、雷電現(xiàn)象、氣壓突變。這些干擾引起觀測值出現(xiàn)階躍和波動等。這種干擾在黃梅臺尤為多見。特別是每年雷雨季節(jié)，臺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。

強降雨后，線應變觀測曲線主要影響表現(xiàn)為滯后緩慢性拐折變化，可能原因為降雨對大地的負荷效應所致［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日時間段內(nèi)整點值的觀測曲線，尤其是應變儀出現(xiàn)明顯拐折變化，從數(shù)值上來看，上漂值高達1 400，變化速率幾乎是固體潮理論值變化的100多倍，強降雨過后慢慢恢復正常形態(tài)，如圖1所示。

圖1 強降雨干擾圖

雷電引起電磁場的變化，感應到信號傳輸線，形成大的脈沖，從觀測數(shù)據(jù)看，脈沖變化有正有負。對于這種情況，黃梅地震臺采取傳輸線路屏蔽、用電設備接地、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。強雷電對儀器干擾在黃梅臺具有普遍性。結合同期的儀器檔案、日常觀測工作日志等有關資料，圖2中橢圓形框標示部分表示兩套儀器對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，水平擺在受到強雷電影響時甚至出現(xiàn)空數(shù)現(xiàn)象，數(shù)據(jù)記錄為“NULL”。

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

1.2 人為因素

洞室內(nèi)是一個相對比較穩(wěn)定的封閉環(huán)境。當觀測人員進洞檢查儀器、調(diào)零、標定儀器等，都會在洞室內(nèi)走動、開門關門等，破壞了洞室原有的封閉環(huán)境，造成氣流變化、負荷變化，這些都對觀測儀器造成干擾［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荷使地表傾斜所致，而是人員進入非隔離洞室引起氣流擾動使儀器兩端液面氣壓變化不平衡的結果。人的活動對觀測造成的影響包括：人為干擾和標定儀器等。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，有時很難判斷［5］。這些情況在湖北各形變臺都曾出現(xiàn)過。本文選取比較典型的2007年7月30日一次數(shù)采死機（如圖5）。

2 結語

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大方面對黃梅臺水管儀、伸縮儀兩套儀器多年來記錄到的觀測數(shù)據(jù)做了比較全面細致的干擾因素分析。分析認為：宏觀上來說，每年的5月至10月天氣因素對觀測資料影響較大，特別是雷電干擾，11月至次年4月則相對較好；人為進洞干擾有時不可避免，在不影響正常工作檢查維修的前提下應當盡量減少進入山洞的次數(shù)和頻率；至于儀器故障則可能比較難于判斷和解決，但只要分析預報人員充分利用現(xiàn)有觀測資料，還是能對一些情況做出準確的判定。

以上只是一些比較明顯且影響較大的干擾因素，實際觀測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，探索地殼運動規(guī)律，有效提取地震異常，仍是廣大臺站觀測人員、科研和預報人員今后努力的目標，如臺站人員對儀器的精心維護、對干擾情況的認真翔實記錄等。

（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，李學川.姑咱地震臺數(shù)字化形變觀測資料干擾識別.四川地震，2007（2）：31－35

［3］楊躍文，楊星，楊玲英，等.麗江地震臺形變觀測典型異常圖像及形成機理分析.防災科技學院學報，2009，11（4）：59－66

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

［5］王梅，李峰，孔向陽，等.數(shù)字化形變觀測干擾識別.大地測量與地球動力學，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合課題（6049）。