黄梅台形变观测资料的短期干扰因素分析＊

周 洋 卫义训

（湖北省地震局黄梅地震台，黄梅435515）

黄梅台形变观测资料的短期干扰因素分析＊

周 洋 卫义训

（湖北省地震局黄梅地震台，黄梅435515）

利用黄梅台长期稳定、连续、可靠、精确的观测资料，应用EIS2000［1］地震前兆信息处理与软件系统及MapInfo软件系统，通过对比分析气象变化、人为干扰、仪器故障等非地形变信息和误差干扰因素，多方法分析、处理了台站水管仪、伸缩仪两套仪器定点形变观测资料。从资料分析结果中掌握某些基本常见的规律，为台站人员在日常资料处理中提供了有益的参考，以便更好地获得更高质量的观测资料。

数字化；形变观测；干扰因素；EIS2000；MapInfo

引言

地震台站实现了由模拟记录到数字记录的转变后，数字记录的数据量明显增多，由原来的逐时值数据变成了分钟值数据，增大了数据的信息量。然而分钟值和整点值资料没有被很好地利用起来，主要原因是数字化数据中各种干扰信息与地震异常信息混杂，无论从形态上还是变化幅度的量级上都不易区分，给数字化形变资料的使用和地震分析预报带来了极大不便。因此，正确识别数字化观测资料中的各种干扰因素，以便能较为准确地提取地震前兆信息的工作就显得尤为重要［2］。本文整理、分析了黄梅台前兆数字化观测资料中的各种干扰因素。

黄梅地震台位于东经115.89°，北纬30.14°，形变观测场地为完整性非常好的花岗岩山洞，覆盖层高处为29m，洞温保持在19.5℃左右，年温差小于0.3℃，日温差小于0.05℃。山洞始建于1981年，观测场地稳定。

针对本台形变观测数据特点，运用MapInfo、Mapsis软件及滤波分析等方法，从气象因素、人为因素、仪器因素3方面干扰因素对伸缩仪、水管仪两套仪器的观测资料进行分析处理。利用同期的仪器档案、日常观测工作日志等有关资料，将得到各因素对观测资料不同程度的影响，特别是雷击等自然现象的干扰。

1 观测资料干扰因素分析

黄梅台位于地震构造的敏感部位，台基条件好。由于仪器安装在岩体洞穴内，周围观测环境较为稳定，无显著的外界干扰因素存在，资料连续可靠，能清晰地记录固体潮波，正确地反应地震形变状态。分析2004—2010年7年来的观测资料，观测数据主要受自然因素、人为因素、仪器故障等的影响。由于篇幅限制，本文选取比较明显的几个干扰因素，主要用滤波分析中的3点线性平滑滤波残差值来对比分析说明各干扰因素对观测资料的影响。

1.1 自然因素

自然因素指自然现象干扰观测曲线。主要包括3种情况：强降雨、雷电现象、气压突变。这些干扰引起观测值出现阶跃和波动等。这种干扰在黄梅台尤为多见。特别是每年雷雨季节，台站人员采取了安装避雷装置和切断市电等措施，但仪器遭雷击现象仍然无可避免。

强降雨后，线应变观测曲线主要影响表现为滞后缓慢性拐折变化，可能原因为降雨对大地的负荷效应所致［3］。本文选取了水管仪、伸缩仪两套仪器2009年7月23日至7月31日时间段内整点值的观测曲线，尤其是应变仪出现明显拐折变化，从数值上来看，上漂值高达1 400，变化速率几乎是固体潮理论值变化的100多倍，强降雨过后慢慢恢复正常形态，如图1所示。

图1 强降雨干扰图

雷电引起电磁场的变化，感应到信号传输线，形成大的脉冲，从观测数据看，脉冲变化有正有负。对于这种情况，黄梅地震台采取传输线路屏蔽、用电设备接地、供电线加装电源避雷器、切断交流等措施，但问题尚未得到完全解决。强雷电对仪器干扰在黄梅台具有普遍性。结合同期的仪器档案、日常观测工作日志等有关资料，图2中椭圆形框标示部分表示两套仪器对2008年8月3日雷电现象的反映。从记录的数据文件来看，水平摆在受到强雷电影响时甚至出现空数现象，数据记录为“NULL”。

气压的变化对固体潮观测也具有一定影响。如图3所示，气压波动对体应变固体潮观测的影响一方面作用于上覆地层，另一方面作用于水体，而且与气团过境的速度有关，在曲线上一般表现为固体潮畸变，不出现倾斜观测中数据上下抖动的情况。

1.2 人为因素

洞室内是一个相对比较稳定的封闭环境。当观测人员进洞检查仪器、调零、标定仪器等，都会在洞室内走动、开门关门等，破坏了洞室原有的封闭环境，造成气流变化、负荷变化，这些都对观测仪器造成干扰［2］。根据陈德福等［4］的研究，水管仪记录的固体潮畸变不是人体负荷使地表倾斜所致，而是人员进入非隔离洞室引起气流扰动使仪器两端液面气压变化不平衡的结果。人的活动对观测造成的影响包括：人为干扰和标定仪器等。本文选取2007年12月26日至31日的人为干扰（如图4）。

图2 强雷电干扰图

图3 气压干扰图

1.3 仪器故障

形变固体潮高频记录的一些突跳、畸变是由传感器、前置放大器、数采器、胶皮老化、UPS故障等仪器故障引起的，有时很难判断［5］。这些情况在湖北各形变台都曾出现过。本文选取比较典型的2007年7月30日一次数采死机（如图5）。

2 结语

图4 人为干扰图

图5 仪器故障干扰图

本文利用Mapsis软件从自然因素、人为因素、仪器故障3大方面对黄梅台水管仪、伸缩仪两套仪器多年来记录到的观测数据做了比较全面细致的干扰因素分析。分析认为：宏观上来说，每年的5月至10月天气因素对观测资料影响较大，特别是雷电干扰，11月至次年4月则相对较好；人为进洞干扰有时不可避免，在不影响正常工作检查维修的前提下应当尽量减少进入山洞的次数和频率；至于仪器故障则可能比较难于判断和解决，但只要分析预报人员充分利用现有观测资料，还是能对一些情况做出准确的判定。

以上只是一些比较明显且影响较大的干扰因素，实际观测中还存在许多难以辨别的异常图像。如何排除干扰，更好地利用高精度固体潮数字化资料，探索地壳运动规律，有效提取地震异常，仍是广大台站观测人员、科研和预报人员今后努力的目标，如台站人员对仪器的精心维护、对干扰情况的认真翔实记录等。

（作者电子信箱，周洋：627793513＠qq.com）

［1］蒋骏，李胜乐，张雁滨，等.地震前兆信息处理与软件系统.北京：地震出版社，2000

［2］刘仕锦，阳光，李学川.姑咱地震台数字化形变观测资料干扰识别.四川地震，2007（2）：31－35

［3］杨跃文，杨星，杨玲英，等.丽江地震台形变观测典型异常图像及形成机理分析.防灾科技学院学报，2009，11（4）：59－66

［4］陈德福.倾斜异常图像分类及其特征浅析.见：地壳形变动力学观测与研究.北京：海洋出版社，2009：179－187

［5］王梅，李峰，孔向阳，等.数字化形变观测干扰识别.大地测量与地球动力学，2004，24（1）：94－98

Analysis of short－term disturbances in deformation observation data of Huangmei station

Zhou Yang，Wei Yixun
（Huangmei Station，Earthquake Administration of Hubei Province，Huangmei 435515，China）

Based on long－term stable，continuous，reliable and accurate observations of Huangmei Station，using the earthquake precursor information processing system（EIS2000）and MapInfo，an analysis is made of the observed data from the station’s water gauge and extensometer，with respect to changes in weather，man－made interferences，equipment failure and other non－crustal deformation information and disturbing factors.The result provides a useful reference for station staff in daily data processing to facilitate better access to higher quality observational data.

digital；deformation observation；disturbing factor；EIS2000；MapInfo

P315.72；

A；

10.3969/j.issn.0235－4975.2011.12.008

2011－06－13；

2011－07－27。

中国地震局地震研究所三结合课题（6049）。