晉冀蒙臨時(shí)測(cè)震臺(tái)網(wǎng)的技術(shù)構(gòu)成

李相平，閆俊崗，張新東

(河北省地震局邯鄲中心臺(tái)，河北　邯鄲　056001)

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晉冀蒙臨時(shí)測(cè)震臺(tái)網(wǎng)的技術(shù)構(gòu)成

李相平，閆俊崗，張新東

(河北省地震局邯鄲中心臺(tái)，河北邯鄲056001)

摘要：為提高晉冀蒙交界地區(qū)微震事件監(jiān)測(cè)能力，以現(xiàn)有固定測(cè)震臺(tái)站為基礎(chǔ)增設(shè)臨時(shí)地震臺(tái)，并組網(wǎng)形成高密度臨時(shí)測(cè)震臺(tái)網(wǎng)；本文系統(tǒng)介紹了該臨時(shí)測(cè)震臺(tái)網(wǎng)的架設(shè)、運(yùn)行方式、數(shù)據(jù)產(chǎn)出等關(guān)鍵環(huán)節(jié)。通過(guò)1年多的運(yùn)行，該臨時(shí)臺(tái)網(wǎng)的組建使晉冀蒙交界地區(qū)的監(jiān)測(cè)水平顯著提升。

關(guān)鍵詞：臨時(shí)臺(tái)網(wǎng)；架設(shè)；構(gòu)架

0引言

晉冀蒙交界地區(qū)在構(gòu)造上位于北東向的山西斷陷構(gòu)造帶、太行山斷隆構(gòu)造帶、近東西向的燕山斷隆構(gòu)造帶及北西向的張家口—渤?；顒?dòng)構(gòu)造帶的交接部位。該地區(qū)構(gòu)造活動(dòng)比較強(qiáng)烈，強(qiáng)震頻繁發(fā)生，是研究現(xiàn)今構(gòu)造運(yùn)動(dòng)的有利場(chǎng)所[1-2]。同時(shí)，在該地區(qū)開展強(qiáng)震短臨跟蹤工作對(duì)首都圈地區(qū)強(qiáng)震危險(xiǎn)趨勢(shì)估計(jì)具有重要意義。

當(dāng)前，晉冀蒙交界地區(qū)現(xiàn)有的測(cè)震和前兆等監(jiān)測(cè)條件有限，對(duì)強(qiáng)震孕育發(fā)生過(guò)程和短臨危險(xiǎn)狀態(tài)的把握存在一定困難。借鑒以往工作經(jīng)驗(yàn)，河北省地震局聯(lián)合山西省地震局、內(nèi)蒙古自治區(qū)地震局、地球物理研究所、北京大學(xué)地空學(xué)院等單位協(xié)同配合，共同開展晉冀蒙交界地區(qū)強(qiáng)震短臨跟蹤的專項(xiàng)研究。

為提高專項(xiàng)研究區(qū)微震事件監(jiān)測(cè)能力，增強(qiáng)地震事件震源參數(shù)的可靠性，以專項(xiàng)研究區(qū)現(xiàn)有固定測(cè)震臺(tái)站為基礎(chǔ)增設(shè)流動(dòng)地震臺(tái)，并組網(wǎng)形成高密度臨時(shí)測(cè)震臺(tái)網(wǎng)。

1臺(tái)網(wǎng)概述

晉冀蒙臨時(shí)測(cè)震臺(tái)網(wǎng)采用虛擬組網(wǎng)方式，共接收研究區(qū)周圍92個(gè)固定測(cè)震臺(tái)站和39個(gè)流動(dòng)測(cè)震臺(tái)站的數(shù)據(jù)，其中，河北局15臺(tái)、山西局18臺(tái)、內(nèi)蒙局6臺(tái)，所有臺(tái)站共131個(gè)為專項(xiàng)研究提供服務(wù)。

臨時(shí)測(cè)震臺(tái)網(wǎng)平均臺(tái)間距為20～40 km，既可以面向重點(diǎn)斷裂加密監(jiān)控，還能兼顧主動(dòng)源監(jiān)控系統(tǒng)的信號(hào)接收。流動(dòng)測(cè)震臺(tái)站配置4G無(wú)線實(shí)時(shí)傳輸設(shè)備，實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)的無(wú)線實(shí)時(shí)傳輸。臺(tái)站布設(shè)單位負(fù)責(zé)接收并上傳到中國(guó)地震局流動(dòng)測(cè)震數(shù)據(jù)平臺(tái)，實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)的實(shí)時(shí)共享。晉冀蒙臨時(shí)測(cè)震臺(tái)網(wǎng)臺(tái)站分布及臺(tái)網(wǎng)監(jiān)測(cè)能力圖如第32頁(yè)圖1所示。

2技術(shù)系統(tǒng)構(gòu)成

2.1臺(tái)站技術(shù)系統(tǒng)

流動(dòng)測(cè)震臺(tái)站設(shè)備主要包括地震計(jì)、數(shù)據(jù)采集器、GPS、4G路由器和電源系統(tǒng)。其中，電源系統(tǒng)采用“交流電+電瓶”供電方式。臺(tái)站技術(shù)系統(tǒng)如第32頁(yè)圖2所示。

2.2臺(tái)網(wǎng)中心技術(shù)系統(tǒng)

臺(tái)網(wǎng)中心技術(shù)系統(tǒng)主要由以服務(wù)器為主的硬件設(shè)備、JOPENS測(cè)震臺(tái)網(wǎng)數(shù)據(jù)處理軟件包組成。各省建設(shè)的臨時(shí)臺(tái)站依靠4G網(wǎng)絡(luò)傳輸?shù)奖臼【值姆?wù)器上，臨時(shí)臺(tái)網(wǎng)中心服務(wù)器依托網(wǎng)絡(luò)環(huán)境，通過(guò)虛擬組網(wǎng)方式把研究區(qū)域所有流動(dòng)臺(tái)站和固定臺(tái)站實(shí)時(shí)波形數(shù)據(jù)匯集到數(shù)據(jù)流服務(wù)器上，實(shí)現(xiàn)研究區(qū)域內(nèi)臺(tái)站數(shù)據(jù)的實(shí)時(shí)記錄和監(jiān)控(見(jiàn)第33頁(yè)圖3)。最后，由河北省地震局邯鄲中心臺(tái)安排專人負(fù)責(zé)事件的掃描分析，將分析結(jié)果上傳至河北省地震局FTP服務(wù)器實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)共享。

3系統(tǒng)功能與應(yīng)用

3.1系統(tǒng)的功能與特點(diǎn)

晉冀蒙臨時(shí)測(cè)震臺(tái)網(wǎng)的建立，不僅為合作開展強(qiáng)震跟蹤研究工作提供了樣板，而且開創(chuàng)了合作區(qū)內(nèi)臨時(shí)測(cè)震臺(tái)網(wǎng)的建設(shè)、運(yùn)維及數(shù)據(jù)結(jié)果共享的先河，有利于晉冀蒙交界區(qū)防震減災(zāi)工作的開展。虛擬臨時(shí)測(cè)震臺(tái)網(wǎng)的功能齊全，主要包括：

(1) 實(shí)時(shí)記錄地震波形。

圖1　晉冀蒙臨時(shí)測(cè)震臺(tái)網(wǎng)臺(tái)站分布及臺(tái)網(wǎng)監(jiān)測(cè)能力圖Fig.1　Stations distribution of temporary seismic network in junction of Shanxi, Hebei and Inner mongolia and the monitoring capabilities

圖2　臺(tái)站技術(shù)系統(tǒng)Fig.2　Technical system of the stations

臺(tái)網(wǎng)中心可同時(shí)接受131個(gè)測(cè)震臺(tái)站的實(shí)時(shí)測(cè)震波形數(shù)據(jù)，并對(duì)各道地震數(shù)據(jù)進(jìn)行實(shí)時(shí)檢測(cè)，自動(dòng)觸發(fā)形成地震事件記錄。

(2) 人工地震事件拾取功能。

為了使微小地震事件不漏記，值班人員按小時(shí)瀏覽連續(xù)波形找出地震事件處理后提交數(shù)據(jù)庫(kù)，根據(jù)需要把連續(xù)波形數(shù)據(jù)與事件波形數(shù)據(jù)刻盤長(zhǎng)期保存。

(3) 人機(jī)交互處理地震事件能力。

對(duì)臺(tái)網(wǎng)自動(dòng)檢測(cè)記錄或人工截取的地震事件由值班人員進(jìn)行更精細(xì)的人機(jī)結(jié)合定位分析處理，并將結(jié)果提交數(shù)據(jù)庫(kù)。每月定期出版《臺(tái)網(wǎng)地震觀測(cè)報(bào)告》和《臺(tái)網(wǎng)地震觀測(cè)目錄》，為科研人員提供基礎(chǔ)數(shù)據(jù)。

3.2運(yùn)行情況

臺(tái)網(wǎng)自2014年9月運(yùn)行以來(lái)，系統(tǒng)運(yùn)行正常，記錄數(shù)據(jù)質(zhì)量較高。2014年9月至2015年12月，臺(tái)網(wǎng)共記錄到監(jiān)測(cè)范圍內(nèi)地震310次，0.0～0.9級(jí)地震26次，1.0～1.9級(jí)地震162次，2.0～2.9級(jí)地震94次，3.0～3.9級(jí)地震26次，大于4.0級(jí)地震2次。其中，周邊記錄到的最大地震為2014年9月6日18時(shí)37分發(fā)生于河北省涿鹿縣的M4.3級(jí)地震。第33頁(yè)圖4為晉冀蒙臨時(shí)地震臺(tái)網(wǎng)地震記錄分布圖。

4結(jié)論與討論

通過(guò)加密地震觀測(cè)，晉冀蒙交界地區(qū)的監(jiān)測(cè)水平得到顯著提高。根據(jù)臺(tái)網(wǎng)的技術(shù)與運(yùn)行情況，得出以下認(rèn)識(shí)：

(1) 固定臺(tái)站和臨時(shí)臺(tái)站相結(jié)合的虛擬組網(wǎng)方式應(yīng)成為開展聯(lián)合研究的發(fā)展趨勢(shì)。即以區(qū)域現(xiàn)有臺(tái)站為基礎(chǔ)，適當(dāng)架設(shè)臨時(shí)臺(tái)站為研究提供更多的數(shù)據(jù)資源。

(2) 測(cè)震臺(tái)站是臺(tái)網(wǎng)構(gòu)成的關(guān)鍵，技術(shù)維護(hù)至關(guān)重要。作為觀測(cè)數(shù)據(jù)產(chǎn)出的基本單元，需要維護(hù)和建設(shè)由觀測(cè)儀器、數(shù)據(jù)采集器、處理計(jì)算機(jī)、通訊網(wǎng)絡(luò)等共同構(gòu)成的數(shù)字臺(tái)站觀測(cè)系統(tǒng)。維護(hù)數(shù)字化臺(tái)站，要求臺(tái)站人員具備儀器技術(shù)、分析處理方法等專業(yè)技術(shù)，還需要掌握計(jì)算機(jī)軟件、數(shù)據(jù)庫(kù)、通訊技術(shù)等快速發(fā)展的新知識(shí)結(jié)構(gòu)。

圖3　臺(tái)站數(shù)據(jù)傳輸拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)圖Fig.3　Data transmission topology of the stations

圖4　晉冀蒙臨時(shí)地震臺(tái)網(wǎng)地震記錄分布圖Fig.4　Seismic record distribution of temporary seismic network in junction area of Shanxi, Hebei and Inner Mongolia

(3) 基于高速網(wǎng)絡(luò)平臺(tái)的數(shù)據(jù)傳輸豐富了臺(tái)網(wǎng)可利用的臺(tái)站數(shù)據(jù)資源，提高了臺(tái)站資源的利用率。豐富而高質(zhì)量的數(shù)據(jù)資源、多樣的數(shù)據(jù)產(chǎn)品基于高速的網(wǎng)絡(luò)環(huán)境為管理部門及地震預(yù)報(bào)、地震科學(xué)研究和其他相關(guān)學(xué)科研究應(yīng)用提供更及時(shí)、詳盡的地震信息和數(shù)據(jù)服務(wù)。

參考文獻(xiàn)：

[1]中國(guó)地震局監(jiān)測(cè)預(yù)報(bào)司.地震學(xué)與地震觀測(cè)[M].北京：地震出版社,2007:205-255

[2]李宏鑒(W.H.K.Lee)，斯圖爾特(S.W.Stewart).微震臺(tái)網(wǎng)的原理及應(yīng)用[M].北京：地震出版社,1984.

文章編號(hào)：1000-6265(2016)02-0031-04

收稿日期：2016-02-25

基金項(xiàng)目：晉冀蒙交界地區(qū)地質(zhì)危險(xiǎn)性和對(duì)策研究(DZ20150428102)。

第一作者簡(jiǎn)介：李相平(1958—)，男，河北省涉縣人。工程師。

中圖分類號(hào)：P315.94

文獻(xiàn)標(biāo)志碼：A

Technology Composition of Temporary Seismic Network in Shanxi,Hebei and Inner mongolia

LI Xiang-ping, YAN Jun-gang, ZHANG Xin-dong

(Handan Central Seismological Station of Earthquake Administration of Hebei Province, Handan, Hebei 056006, China)

Abstract:In order to improve the microseismic monitoring ability in junction area of Shanxi, Hebei and Inner mongolia Province, temporary seismic stations are added on the basis of the existing fixed seismic stations. And high density temporary seismic network is formed. The construction, operation mode and data output of the temporary seismic network are introduced. The monitoring level in junction area of Shanxi, Hebei and Inner Mongolia has improved significantly since the operation of the temporary seismic network more than a year ago.

Key words:Temporary seismic network; Construction; Framework