浅谈数字地震观测资料的分析方法

王雪石

(内蒙古自治区地震局海拉尔地震台,内蒙古呼伦贝尔　021008)

浅谈数字地震观测资料的分析方法

王雪石

(内蒙古自治区地震局海拉尔地震台,内蒙古呼伦贝尔021008)

数字地震观测已成为当今国内外发展地震观测技术和地震观测台网的有效手段,数字地震记录的分析处理和从中提取关于震源与介质的信息,对于推动地震科学的发展具有重要意义。因此,研究和改进数字地震观测的分析方法对研究地震分析处理具有积极意义。

数字地震观测分析方法

1　数字地震观测系统的基本概况

地震学是一门观测科学，也是现代地震学的主要任务之一，主要指用地震波资料来研宄地球内部构造和地震的震源，而波形数据则要依靠高质量的地台网观测记录。自2000年，我国的地震观测系统开始了快速发展，新一代的数字地震观测网也已经建立完成，每天能够收集到超过40G的数据，如此海量的形数据为地震监测与研宄提供了丰富的原始资料，也将在推动地球科学研宄方面发挥重要作用。由于数字地震观测仪器种类繁多，接下来主要针对宽频带数字地震观测系统展开分析和讨论。

宽频带数字地震观测系统的主要技术指标为:带宽为20Hz～120Sec.，仪器动态范围大于140dB，灵敏度小于300Sec。在速度方面，该系统采用了力平衡式反馈设计，能够达到带宽120Sec左右，输出速度极为平坦，并且时间精度能达到1ms。宽频带数字系统还采用了24位高精度数据采集器，在远震、机远震上都有能够良好记录，并能通过SSDP处理软件进行仿真、滤波等处理。

2　数字地震记录的分析

宽频带数字地震观测系统能够完整的记录地震信息，同时还能够记录地脉动干扰因素。如果出现较大地震，地震信号会大于干扰信号，可以直接在原始波形图上分析得出;若震级较小，那么地震信号与干扰信号相差并不大，需要对数据进行仿真或滤波处理才能得出结论。经验表明，仿真处理方法相对滤波处理更为有效。

为了更好的进行数字地震观测分析，我国多数都采用模拟与数字地震观测结合并行的数字化地震台。在观测过程中，我们要先进行模拟记录分析，然后根据分析结果对数字记录仪进行对比分析。在数字地震分析中，我们要先进行地震事件的抽取，因为计算机无法自行检测和记录，值得注意的是，对地震事件抽取的时间不要太长，时间段越小，计算机处理速度越快;其次，在分析过程中要选取最大的扫描时间进行分析，粗略地定出首波(PG、P、PKP或PDIF)及后续震相(SG、S或PP)，确定地震的基本性质;最后根据数据性质采取不同方法进行分析。

3　数字地震记录的分析方法

3.1近震分析

一般情况下，震中距在1000km以内的地震我们称之为近震，近震的地震波周期较短，约在1s以内，我们可以根据震相参数PG和SG来用于确定地震。影响进震分析的干扰因素主要是高频脉动，参数一般在3～6s和3～5Hz范围。在宽频带记录中，由于较小地震容易被信号干扰，稍大的地震也会存在很多“毛刺”，因此在近震分析中，主要采用仿真短周期记录分析方法而不是高通滤波分析。因为影响近震分析的主要干扰因素是高频，而高通滤波也同样会受到高频干扰被留下来。仿真短周期记录方法则不同，DD-1仪记录频带范围为1～25Hz。而且仿真短周期的记录图上3～5Hz的干扰信号的位移输出量很小，基本不影响地震分析。

3.2远震和极远震分析

远震和极远震的震中距范围在10°＜ △≤180°，其中由于地震内部分层结构以及物理性质的原因存在较多的震相，且随着震中距的增加，震相的时间间隔也会增大，震动持续时间延长，波的周期变长，这会使得震相识别十分困难。

宽频带数字地震观测系统在距离地震信息的同时也会记录地动脉干扰，尤其是长周期的干扰会极大的影响面波记录。由于远震和极远震的地震波中几乎包含了1秒到1分各频段的震相，因此将一个地震事件中的数据全部分析出来是非常困难的。一般来说只有采用分段处理，进行不同时段扫描，才能使得各频段的地震波合理显示出来。具体分析方法如下:分析P波段震相时，扫描时间不要超过300s;分析S波段震相，扫描时间为200～600s比较合适;测量面波时，扫描时间不要太小，一般应超过600s。选择合适的扫描时间对震相的判断和到时的确定非常重要。对于震极较小的地震事件，可以仿真不同频段特性的模拟地震仪记录来进行分析。周期小于3s的震相，一般仿真短周期地震仪记录来分析;对于周期大于15s的震相，一般仿真长周期地震仪记录来分析。远震中震相S的确定，经常即要仿真中长周期地震仪记录，又要仿真长周期地震仪记录，还要结合原始记录，互相对比之后，才能使所分析的震相到时更加准确。

3.3数字地震观测数据计算

数字地震观测系统由地震计和数据釆集器组成，通常使用过采样技术以达到较高的数据收集精度和分辨率，一般都要采用分级设计。

中国地震台网中心已将地震计的参数、模数转换器的参数和各级滤波器的参数全部写入地震波形SEED格式数据中，地震观测工作人员可以根据实际研究工作的需求，方便地使用这些参数。以下以BBVS-60宽频带地震计和EDAS-24IP釆数据集器组成的观测系统为例给出地震仪系统的传递函数。滤波器的输入和输出均为数字数(c o u n t s)，但每一级的输入和输出釆样率不同，对于EDAS-2 4 IP滤波器第三级的输入釆样率为2 5 6 0 0 0 s p s，输出为3 2 0 0 0 s p s，到了第六级输入采样率为200sps，输出为l00sps，这样用户就得到了每秒钟100个采样点的数字化资料。

4　结语

数字地震观测在我国的发展已经较为成熟，数字化地震台网也较为全面，目前我国对数字地震观测数据的分析处理已经能够初步取代对模拟地震观测图的分析处理。当然，信息化的观测也对地震从业人员提出了更高的要求，需要相关人员在掌握地震波传播的基础理论知识的同时不断的总结经验、学习新技术，这样才能更为有效的完成数字地震观测的资料分析。

[1]陈会忠.中国数字地震观测网络工程的科技进步[J].防灾博览, 2007(05).

[2]张勇,陈运泰.芦山4.20地震破裂过程及其致灾特征初步分析[J].地球物理学报,2013(04).

[3]王洪波.地震监测资源环境有关问题的探讨[J].资源节约与环保, 2014(06).

[4]任枭.中国地震台网观测系统特性分析与资料应用研究[J].中国地震局地球物理研究所,2013(1 2).