數(shù)據(jù)跟蹤分析工作中圖件繪制常見問題的探討

全建軍 鄭永通 陳美梅 賴見深 王紹然

[摘要] ?地球物理臺網(wǎng)數(shù)據(jù)跟蹤分析工作在臺站和中心站已全面展開，近5年的時間里，工作成效逐漸顯現(xiàn)。地震前兆數(shù)據(jù)跟蹤分析產(chǎn)出的事件記錄，展現(xiàn)了前兆臺網(wǎng)觀測數(shù)據(jù)的動態(tài)變化情況，有利于臺站人員對各類事件分析總結(jié)，以便下次遇到類似問題得以快速解決。但實際數(shù)據(jù)跟蹤分析過程中，一部分臺站人員在圖件制作時會存在一些缺陷，本文通過對數(shù)據(jù)跟蹤分析產(chǎn)出的圖件在選取制圖時段、文字標(biāo)注、缺記事件記錄圖、多分量測項記錄圖、地震事件記錄圖等常見問題，進行分析探討，提出解決問題的具體方法并賦予實踐，為臺站人員完成數(shù)據(jù)跟蹤分析研究成果提供有益幫助，也可為在工作中遇到其他難題提供一定借鑒與參考。

[關(guān)鍵詞] 數(shù)據(jù)跟蹤; 圖件繪制; 常見問題; 分析探討

[DOI] 10.19987/j.dzkxjz.2023-114

0 ?引言

地球物理臺網(wǎng)各測項數(shù)據(jù)跟蹤分析，是中國地震臺網(wǎng)中心組織的一項重要業(yè)務(wù)，是地球物理臺網(wǎng)開展數(shù)據(jù)預(yù)處理的工作重點，從過去常規(guī)觀測為主向觀測與應(yīng)用并重轉(zhuǎn)變的探索實踐。該項工作從2014 年8月實施以來至今，已有近5年時間，成效逐漸顯現(xiàn)。此項工作積累了大量的事件記錄，為地震分析預(yù)報人員提供了必要的資料^[1]，有利于臺站人員對各類事件分析總結(jié)，便于再遇到相類似問題得以快速解決，同時對其他臺站也能起到借鑒作用^[2]。經(jīng)過多年數(shù)據(jù)跟蹤分析的不斷實踐，逐步拓展了臺站人員的工作思路，使臺站人員由單純觀測向數(shù)據(jù)綜合分析應(yīng)用轉(zhuǎn)變，更加注重各測項地球物理資料的特征分析以及異常信息的識別；使臺站的日常觀測上升一個層次，激勵臺站人員從第一手地球物理觀測數(shù)據(jù)著手，開展數(shù)據(jù)綜合分析判斷，產(chǎn)出應(yīng)用圖件，為地震監(jiān)測、預(yù)測預(yù)報和科學(xué)研究予以基礎(chǔ)圖件支持，有利于地震“監(jiān)測、預(yù)報、科研”的有機結(jié)合^[3]。

1 ?圖件繪制現(xiàn)狀

地球物理場數(shù)據(jù)跟蹤分析的事件分析產(chǎn)出圖件，可以描述每個數(shù)據(jù)呈現(xiàn)異常改變測項的畸變特征，圖件中的標(biāo)注應(yīng)有：時間坐標(biāo)單位，觀測數(shù)據(jù)物理量或化學(xué)量和單位，異常改變區(qū)間標(biāo)記（使用方框，圓圈，箭頭，粗細線等），干擾原因標(biāo)注等。但是，在實際數(shù)據(jù)跟蹤分析中，部分臺站人員制作圖件過程會存在一些缺陷，如：事件分析圖件上無任何標(biāo)記；或事件分析圖件上僅圈定圖框并無文字描述或標(biāo)記不明；或事件分析圖上只有當(dāng)日畸變時段曲線，而無前后時段曲線；或事件圖件標(biāo)記掩蓋記錄曲線以及標(biāo)記文字框越過圖件無法正常顯示；還有出現(xiàn)一條分析記錄曲線僅保存一幅圖，各圖件顯示尺寸大小不一，以上幾類數(shù)據(jù)分析事件圖件都不規(guī)范，以致無法真實反映觀測數(shù)據(jù)跟蹤分析結(jié)果，極大的影響了數(shù)據(jù)分析效果和主題內(nèi)容，地球物理觀測數(shù)據(jù)分析產(chǎn)出圖件的制作亟待規(guī)范和改進。

2 ?圖件繪制常見問題分析

2.1 ?曲線繪圖時段選取

在形變數(shù)據(jù)跟蹤分析中，往往有出現(xiàn)數(shù)據(jù)曲線圖件選取時間段太短，致使未能完整反映事件過程以及正常背景。因此，需在事件發(fā)生時段前后多截取一定時間長度的數(shù)據(jù)，用于映襯事件的背景，一般情況下，截取不低于事件時間長度的一倍，正常情況截取事件起止時間段應(yīng)小于繪制圖件的起止時段。例如：2016年4月16日，福建大多數(shù)臺站形變儀器均記錄到日本九州島7.3級地震，其中：泉州臺VP擺傾斜儀繪制事件記錄圖件時，僅選取當(dāng)日數(shù)據(jù)記錄曲線，結(jié)果圖件上很難判斷出異常曲線是完整的同震變化過程（圖1a）；正確選取事件記錄圖件應(yīng)包括正常區(qū)間和非正常區(qū)間兩個時段，即事件前后各需留一時段背景曲線，如同震結(jié)束后保留不少于3～4個小時，或增加一天正常背景，使事件畸變曲線突顯。泉州臺之后對此次事件圖件進行了重新修改，圖件時段選擇了4月16日前后若干天正常背景曲線，顯示結(jié)果一目了然（圖1b）。研究人員就能夠從事件曲線圖件上分辨正常與非正常曲線之間的差異。

2.2 ?圖件文字標(biāo)注

在地球物理觀測數(shù)據(jù)跟蹤分析時，經(jīng)常會遇到正常事件以外的其余事件類型，這類事件在圖件上應(yīng)有一些文本框注釋。文本框注釋時需要注意以下幾點：

（1）圖件中文字大小應(yīng)適中，盡可能置于事件圖件框圖內(nèi)，若事件持續(xù)時間較短，不能標(biāo)注在事件框圖內(nèi)，可把文本框標(biāo)注在事件圖件框圖旁側(cè)；

（2）框圖內(nèi)文字要清晰，與數(shù)據(jù)曲線、事件方框等不能重疊遮蓋。如：2015年9月17日福州臺水管傾斜儀北南分量記錄的智利中部近海域8.2級大地震的同震響應(yīng)曲線（圖2），繪制事件圖件時，標(biāo)注文字遮蓋了同震曲線；正確做法：通過手動操作，移動文字框到合適位置，避免文字遮蓋同震曲線；

（3）標(biāo)記曲線上出現(xiàn)干擾原因，表達內(nèi)容要精煉、準(zhǔn)確，不是一般的曲線變化特征；

（4）選擇干擾因素為“其他” 時，應(yīng)采用簡短文字描述影響因素（不宜超過10個字）。

因此，數(shù)據(jù)跟蹤分析時制作事件圖件標(biāo)注文字無需太多，內(nèi)容應(yīng)準(zhǔn)確簡煉，只需標(biāo)注有影響因素關(guān)鍵文字，5個字左右即可，不宜超過10個字。如：2016年1月27日廈門臺水管傾斜儀北南分量記錄數(shù)據(jù)因停電造成缺數(shù)及錯誤數(shù)據(jù)（圖3），制作事件分析圖件時，文字框注釋：因停電造成缺數(shù)或錯誤數(shù)據(jù)；正確做法為只標(biāo)注影響因素“停電”。

其次，數(shù)據(jù)跟蹤分析事件圖件上的影響因素，應(yīng)與事件記錄形狀表現(xiàn)相符合。如：2017年4月8日18：10—18：31南平臺水管傾斜儀北南分量記錄數(shù)據(jù)因受雷電影響，出現(xiàn)有約20分鐘曲線階躍突跳，幅值約6.8×10^?3″，不作預(yù)處理，只需作文字說明標(biāo)注；且東西向正常（圖4）。南北分量曲線出現(xiàn)階躍突跳事件影響因素為雷電，故文本框注釋“雷雨天氣”，兩個分量數(shù)據(jù)曲線預(yù)處理圖件結(jié)果不一致，以方便后續(xù)分析研究。

2.3 ?缺數(shù)事件記錄圖件標(biāo)注

為更好突出辨識異常曲線特征，對一些“缺數(shù)類型”圖件，在進行事件數(shù)據(jù)預(yù)處理分析時，應(yīng)選擇原始數(shù)據(jù)曲線和預(yù)處理數(shù)據(jù)曲線相比較。比如：泉州臺體積式鉆孔應(yīng)變儀2016年6月28日10：01—11：32期間儀器標(biāo)定校準(zhǔn)，標(biāo)校結(jié)果符合規(guī)范，繼續(xù)采用原格值，原格值為2.63×10^–9。若僅選擇預(yù)處理曲線事件分析，圖件不會顯示標(biāo)校數(shù)據(jù)畸變原樣狀況，且事件分析時段數(shù)據(jù)曲線為空，若選擇原始數(shù)據(jù)做事件分析，標(biāo)校數(shù)據(jù)發(fā)生畸變區(qū)間會掩蓋正常曲線形態(tài)。因此，一般應(yīng)選擇在同一時間段繪制原始數(shù)據(jù)與預(yù)處理數(shù)據(jù)曲線進行比較（圖5）。標(biāo)校數(shù)據(jù)畸變曲線特征就一目了然，同時也能看到正常曲線形態(tài)。

2.4 ?多分量測項圖件標(biāo)注

數(shù)據(jù)分析測項多分量時，若事件僅造成某些分量數(shù)據(jù)異常時，而事件分析圖件需包括全部分量同一時間段的數(shù)據(jù)變化趨勢曲線。如：2017年8月5日01：00—13：00漳州臺銦瓦棒伸縮儀洞體應(yīng)變觀測東西分量事件記錄，因外部高頻擾動或外界電源瞬間波動影響，數(shù)據(jù)經(jīng)常會出現(xiàn)畸變毛刺和連續(xù)突跳，而北南分量正常（圖6）。繪制事件數(shù)據(jù)分析圖件時，東西分量出現(xiàn)異常變化，而北南分量的數(shù)據(jù)變化正常圖件也應(yīng)在同一時間軸繪制出標(biāo)注，有利于測項多分量數(shù)據(jù)分析比較與判斷。

2.5 ?地震事件圖件標(biāo)注

記錄地震數(shù)據(jù)分析，圖件中應(yīng)使用箭頭標(biāo)注而非是圖框方式，箭頭指向發(fā)震時刻，圖中文字描述發(fā)震時刻、地震名稱、震中距（km）。如：廈門臺VP擺傾斜儀2019年2月2日17：21—19：40時段北南、東西分量依次記錄到印尼2次地震：第1次地震震級6.1級，震中位置（2.88°S，100.09°E），發(fā)震時刻17：27：34，深度10 km，震中距3612 km，形態(tài)為震蕩型，北南分量最大幅值為38.756×10^?3″，東西分量最大幅值為40.640×10^?3″；隨后發(fā)生第2次5.9級地震，震中位置（2.91°S，100.12°E），發(fā)震時刻18：59：27，深度10 km，震中距3613 km，形態(tài)亦為震蕩型，北南分量最大幅值為29.057×10^?3″，東西分量最大幅值為34.943×10^?3″。從記錄2次主震事件曲線上，初步識別前后還有幾次小震，但鑒于數(shù)據(jù)采樣率低，震中距離遠，難以清晰辨識，為有益于地震事件分析研究需要，應(yīng)采用相應(yīng)箭頭作標(biāo)注，如圖7所示。

3 ?應(yīng)用情況

福建永安臺位于我國大陸東南沿海中生代紅色斷陷山間盆地，外緣繞以中—古生代為巖層的丘陵山地，地處北東向政和—海豐斷裂帶與北西向清流—晉江斷裂帶交匯處，是福建省地震局的一個綜合臺。臺站人員通過對臺站地球物理觀測數(shù)據(jù)跟蹤分析圖件繪制常見問題深入探討與多次實踐，不斷修改、完善、積累，逐漸摸索出一套科學(xué)有效的數(shù)據(jù)跟蹤分析制作圖件方法，為臺站人員完成高質(zhì)量數(shù)據(jù)跟蹤分析產(chǎn)出圖件和開展資料應(yīng)用研究提供了有益的幫助。永安臺2022年數(shù)據(jù)跟蹤分析與事件分析產(chǎn)出圖件質(zhì)量較2021年有了明顯提高，2022年永安臺對轄屬2個臺站8套地球物理儀器觀測數(shù)據(jù)跟蹤分析和記錄各類事件（含非正常）共計產(chǎn)出圖件43幅，產(chǎn)出圖件繪制與文字、方框標(biāo)注均未出現(xiàn)不規(guī)范問題，分析研究人員通過這些圖件可直觀了解觀測數(shù)據(jù)異常變化形態(tài)及原因，有利于研究人員開展觀測數(shù)據(jù)應(yīng)用研究與地震預(yù)測預(yù)報工作。

4 ?相關(guān)問題與措施

我們知道，臺站數(shù)據(jù)跟蹤分析工作并非是專人負(fù)責(zé)的。由于每一個人的業(yè)務(wù)水平與制圖技巧及實踐經(jīng)驗各有不同，數(shù)據(jù)跟蹤分析制作圖件的繪制仍會存在一些問題，比如：圖件繪制不夠精細、事件圖件繪制時間尺度把握不到位、尤其是那些長趨勢變化圖件繪制還難以滿足分析預(yù)報要求，有必要加大舉措，加以改進推進，具體如下：

（1）加強臺站數(shù)據(jù)跟蹤分析人員經(jīng)常性分析軟件應(yīng)用指導(dǎo)和線上培訓(xùn)，盡快提高臺站人員業(yè)務(wù)水平和操作能力。目前，臺站分析人員業(yè)務(wù)水平和能力存在不同差異，省局臺網(wǎng)中心應(yīng)定期對臺站人員進行線上培訓(xùn)，強化圖件繪制步驟規(guī)范化操作，出現(xiàn)錯誤及時處置。

（2）省局臺網(wǎng)中心專家可以通過出差到臺站儀器巡檢機會，線下與臺站數(shù)據(jù)跟蹤分析人員進行交流，現(xiàn)場指導(dǎo)臺站人員圖件繪制規(guī)范操作；同時，收集匯總臺站人員對分析軟件應(yīng)用體會和改進建議，上報中國地震臺網(wǎng)中心地球物理部。

（3）加強溝通與交流。一線數(shù)據(jù)跟蹤分析臺站與省局臺網(wǎng)中心、中國地震臺網(wǎng)中心地球物理部各學(xué)科中心通過互聯(lián)網(wǎng)、電話、微信多種途徑，增加對數(shù)據(jù)跟蹤分析工作中圖件繪制的溝通交流，分享彼此的心得體會。及時必要的技術(shù)交流與溝通，有助于及時發(fā)現(xiàn)并解決問題，提高分析軟件圖件制作工作效率。

5 ?結(jié)束語

中國地震臺網(wǎng)中心組織開展的地球物理觀測數(shù)據(jù)跟蹤分析工作已有若干年，在此項工作中經(jīng)常會碰到諸多難題和問題，經(jīng)過多年的不斷探索實踐與難題的解決，積累了不少有關(guān)數(shù)據(jù)跟蹤分析過程制作圖件的經(jīng)驗，推動地球物理數(shù)據(jù)跟蹤分析應(yīng)用技術(shù)的不斷進步，更好地為地震預(yù)測預(yù)報服務(wù)。

在數(shù)據(jù)分析制作圖件中遇到的上述幾種情況及解決方法除提供給臺站同行人員工作幫助外，也可為在工作中碰到其他難題提供借鑒和參考。臺站人員應(yīng)努力掌握數(shù)據(jù)跟蹤分析新技術(shù)，不斷總結(jié)經(jīng)驗，為圖件制作分析軟件升級獻計獻策，努力提高臺站人員數(shù)據(jù)跟蹤分析圖件制作業(yè)務(wù)水平，不斷擴大臺站數(shù)據(jù)跟蹤分析研究成果的應(yīng)用范圍和應(yīng)用價值。

參考文獻

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Discussion on drawing common problems in data tracking and analysis

Quan Jianjun^{1， *}， Zheng Yongtong¹， Chen Meimei¹， Lai Jianshen²， Wang Shaoran¹

1. Longyan Earthquake Monitoring Center Station， Fujian Longyan 364000， China

2. Zhangzhou Earthquake Monitoring Center Station， Fujian Zhangzhou 363000， China

[Abstract] ?The tracking and analysis of geophysical network data has been fully carried out at stations and central stations. In the past five years， the effectiveness of the work has gradually become apparent. The event records generated by the tracking and analysis of earthquake precursor data demonstrate the dynamic changes in the observation data of the precursor network， which is beneficial for the persons to analyze and summarize various events， so that similar problems can be quickly solved in the next encounter. However， in the actual process of data tracking and analysis， some station personnel may have some defects in the production of maps. This article analyzes and explores common problems in selecting mapping time periods， text annotations， missing event recording maps， multi-component measurement item recording maps， earthquake event recording maps， and other common problems in the maps produced by data tracking and analysis， proposes specific methods to solve the problems， and assigns them to practice. It provides useful assistance for station personnel to complete data tracking and analysis research results， and also provides certain reference and reference for encountering other difficulties in work.

[Keywords] data tracking; drawing; common problems; analysis and exploration