新型網(wǎng)絡化地電場觀測技術(shù)研究與應用

席繼樓趙家騮劉 超莊 楠關(guān)歆瑩馬愛明中國地震局地震預測研究所地震預測重點實驗室，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)絡化地電場觀測技術(shù)研究與應用

席繼樓1）趙家騮1）劉 超1）莊 楠1）關(guān)歆瑩2）馬愛明3）
1）中國地震局地震預測研究所地震預測重點實驗室，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

我國從20世紀90年代，開始了基于ZD9/ZD9A地電場儀的數(shù)字化地電場觀測技術(shù)研究和應用工作，并在“九五”、“十五”期間，在全國范圍內(nèi)，初步建設完成了覆蓋各主要構(gòu)造帶、活動斷裂帶、地震危險區(qū)和重點監(jiān)視區(qū)的地電場觀測臺網(wǎng)。在汶川8.0、玉樹7.1、蘆山7.0、當雄6.6、文安5.1等中強以上地震之前，記錄到了地電場典型數(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無人值守觀測問題，從2010年開始，開展了新型網(wǎng)絡化地電場觀測技術(shù)研究、試驗及應用工作。

這種新型網(wǎng)絡化地電場觀測技術(shù)，包括固體不極化電極和網(wǎng)絡化地電場儀器兩個部分。重點開展了網(wǎng)絡化地電場儀器的研究和應用工作，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高級語言，以及多任務/多進程/多線程軟件設計，分別完成地電場信號的采集處理，和地電場觀測數(shù)據(jù)的網(wǎng)絡通信、傳輸和控制等功能；②利用ASP+COM組件實現(xiàn)WEB網(wǎng)頁編程、網(wǎng)絡化遠程控制以及數(shù)據(jù)下載服務等；③在保證其總體性能和功能設計的情況下，注重低功耗、可靠性以及寬溫度范圍適應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，能夠進行實時識別和處理。

最新研究成果“ZD9A-2B地電場儀”，從2013年9月開始在青海省大武地震臺試觀測，圖1為大武地震臺2014年1月1日至2015年3月31日的地電場分鐘值觀測數(shù)據(jù)曲線。從圖1可以看到：①該臺站在此時間段內(nèi)，地電場觀測數(shù)據(jù)變化比較平穩(wěn)；②對2015年3月16～18日期間的強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頻率點可見顯著變化，4 h、2 h、1 h頻率點也具可識別性；④在烏蘭5.1級地震前后記錄到的數(shù)據(jù)變化真實可靠，可能與此次地震的孕育、發(fā)生和發(fā)展過程有一定的關(guān)系。由此可見，該觀測結(jié)果具有比較強的真實性和客觀性。

研究結(jié)果表明，這種新型的網(wǎng)絡化地電場觀測儀器，在充分兼容目前在網(wǎng)運行的地電場儀器的所有功能的基礎上，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)境適應能力有了較大幅度的提高，觀測結(jié)果客觀、真實、可靠，與理論分析結(jié)果的一致性較好。同時，解決了高緯度、高海拔地區(qū)的無人值守觀測問題，拓寬了地電場觀測應用領域。

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