辽宁省数字化地磁观测干扰识别及数据处理

赵永志，刘天龙，白 琳，滕 藤，朱晓秋，顾 娜

（1.朝阳地震台，辽宁 朝阳 122000；2.辽宁省地震局，辽宁 沈阳 110034；3.营口地震台，辽宁 营口 115000；4.铁岭地震台，辽宁 铁岭 112000）

0 引言

在任何一种地震观测手段的观测数据中，都不可避免的会出现各种干扰现象，例如自然干扰、环境干扰、人为干扰等。地磁观测也是如此，对观测数据产生的干扰种类繁多，这些干扰数据的曲线形态主要表现为记录曲线的单点突跳；频繁的单点或多点突跳；一定时段内数据抬起或下降（台阶）；造成这种记录曲线异常的主要原因有以下几种：磁暴、高压直流输电、车辆、建设施工、城际轻轨、地铁、背景噪声以及人为因素等等；只有充分认识地磁场的干扰因素，才能更好地分析地磁场的异常变化。

1 干扰类别与干扰特点

1.1 磁暴干扰

磁暴是由太阳耀斑引起的地球高层大气的扰动，发生突然，在数小时或更短时间内大地磁场经历显著变化。磁暴对地磁观测干扰的特点是：各观测分量同时受到干扰，且开始时间和结束时间同步（图1）。

图1 2011年8月5日、6日磁暴干扰记录曲线（单位：nT）Fig.1 Disturbing records of magnetic storm on August 5 and 6，2011

1.2 高压直流输电干扰

目前辽宁境内有一条高压直流输电线路，线路从内蒙古呼伦贝尔起，至辽宁长岭结束，简称呼辽线。

高压直流输电干扰主要出现在高压直流输电线路的维修期间，由于线路维修时间的不确定性，导致观测数据受干扰的时间也是随机的。高压直流输电干扰的具体特点是：线路维修期间内的观测数据整体出现起伏或下降的波动，干扰最为严重、最为明显的为垂直分量Z，其它干扰不明显或无干扰（图2）。

图2 2012年12月25日高压直流输电干扰曲线（单位：nT）Fig.2 Disturbing records of D.C.high-voltage transmission on Dec.5 and 6，2012

同一线路附近的地磁观测台站，垂直分量Z受干扰的开始、结束时间具有一致性（图3）。

图3 2012年3月25日朝阳、营口、铁岭Z分量干扰记录曲线（单位：nT）Fig.3 Disturbing records of Z-component at Chaoyang，Yingkou and Tieling on Mar.25，2012

处于同一线路同侧的地磁观测台站，垂直分量Z记录到的干扰曲线方向相同，如营口、铁岭地震台（图4）；异侧则相反，如朝阳、营口地震台（图4）。

1.3 仪器校准干扰

干扰主要是对仪器的定期校准造成的。在仪器校准期间，各测向都受到不同程度的干扰，且开始、结束时间一致（图5）。

图4 2011年4月10日营口、铁岭、朝阳Z分量干扰记录曲线（单位：nT）Fig.4 Disturbing records of Z-component at Yingkou，Tieliang and Chaoyang on Apr.10，2011

图5 2012年7月30日仪器校准干扰记录曲线（单位：nT）Fig.5 Disturbing records of instrument calibration on Jul.30，2012

1.4 施工干扰

由于施工使用的建筑材料和施工设备具有一定磁性，对地磁场记录数据的干扰。这种干扰主要表现为观测记录曲线时间一致，幅度不同（图6）。

图6 2012年10月15日磁房修缮干扰记录曲线（单位：nT）Fig.6 Disturbing records of the magnetic house repair on Oct.15，2012

1.5 车辆干扰

这种干扰主要是由于观测磁房附近行驶或停放的车辆造成的。各观测分量干扰的幅度不尽相同，开始、结束时间相同，干扰时间与车辆通过或停放的时间具有一定的呼应性（图7）。

图7 铁岭台车辆对地磁观测各测向干扰记录曲线（单位：nT）Fig.7 Disturbing records of the vehicles’influence to the geomagnetism at Tieling Seismic Station

1.6 噪声干扰

主要是由于观测环境背景噪声、仪器工作参数偏离、信号线较长、交流干扰、集成干扰等造成的。这种干扰持续时间较长，历时数日、数月甚至更长（图8）。

图8 噪声干扰记录曲线（单位：nT）Fig.8 Disturbing records of noise

1.7 交直流切换干扰

这种干扰主要是由于交流（市电）与直流（备用电源）相互切换供电造成的，这种干扰特点是单点或多点突跳以及记录曲线出现台阶（图9）。

图9 交直流切换干扰曲线（单位：nT）Fig.9 Disturbing records of AC and DCexchanging

1.8 其他干扰

造成这种干扰原因不甚明朗，其中包括仪器本身、气候、观测环境突变以及人为影响等；各测向干扰的时间和干扰幅度也不同。

2 干扰数据的预处理

针对不同形态的干扰数据，处理的方式也不尽相同。对于噪声等干扰原因比较明朗，时间固定且有一定规律的干扰产生的数据，尽量不作处理，应及时查找干扰源，改善观测环境。

2.1 高压直流输电干扰数据预处理

对于高压直流输电干扰数据主要进行台阶处理（图10）。

图10 高压直流输电干扰原始数据与预处理数据对比曲线（单位：nT）Fig.10 Contrast curves of original and preprocessing data of DChigh-voltage transmission

2.2 仪器校准干扰数据预处理

由于在仪器校准过程中，探头的旋转和观测环境的临时改变，观测数据必然会有大幅度的波动，这种高幅度的波动，压制了整个数据曲线的正常形态，所以对干扰数据进行尖峰、缺数或错误数据处理（图11）。

图11 2012年7月30日仪器校准干扰数据与预处理数据对比曲线（单位：nT）Fig.11 Contrast curves of original and preprocessing data of instrument calibration on Jul.30，2012

2.3 施工干扰数据预处理

由于磁房修缮产生阶跃干扰，压制了整个数据曲线的正常形态，对于这类干扰数据可采取缺数处理（图12）。

图12 2012年10月12日磁房修缮干扰原始数据与预处理数据对比曲线（单位：nT）Fig.12 Contrast curves of original and preprocessing data of magnetic house repair on Oct.12，2012

2.4 车辆干扰、交直流切换干扰处理

对于干扰的数据可做剔除尖峰或错误数据处理，如车辆干扰（图13）。

图13 车辆干扰原始数据与预处理数据对比曲线（单位：nT）Fig.13 Contrast curves of original and preprocessing data of vehicle interference

3 总结

在日常地磁观测中，能够及时发现并准确对各种干扰的识别判定，是每位地磁观测工作者所必须具备的能力，只有在观测工作中相互探讨相互交流，逐渐总结经验，才能为地震监测和预报提供准确、真实、可靠的信息，更好的为防震减灾事业服务。

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