提高形變資料觀測(cè)質(zhì)量的途徑和方法

周冠強(qiáng)　李海峰　趙祖虎　蘆永杰　劉學(xué)升　林景枝

摘 要：優(yōu)化觀測(cè)環(huán)境和更新儀器可以提高觀測(cè)資料精度；減少人為干擾（標(biāo)定、調(diào)零、進(jìn)山洞等）能提高觀測(cè)數(shù)據(jù)質(zhì)量；提高對(duì)觀測(cè)數(shù)據(jù)的預(yù)處理水平，能提高觀測(cè)數(shù)據(jù)質(zhì)量。

關(guān)鍵詞：形變儀器；環(huán)境改造；人為干擾；觀測(cè)質(zhì)量

引言

地球內(nèi)部的力量使巖石逐漸發(fā)生不引人注目的形變，但這種變化可以通過儀器測(cè)量觀察到，如用激光測(cè)量地表標(biāo)志之間的距離變化；用水準(zhǔn)儀測(cè)量地面固定點(diǎn)之間的高差變化；此外還有地傾斜、重力、洞體應(yīng)變與鉆孔應(yīng)變等觀測(cè)。在構(gòu)造活動(dòng)區(qū)內(nèi)，通過對(duì)地震活動(dòng)斷層的形變測(cè)量，可以為預(yù)測(cè)地震提供重要依據(jù)。

鄭州中心地震臺(tái)形變觀測(cè)儀器有SS-Y型伸縮儀、DSQ型水管儀、CZB-1豎直擺鉆孔傾斜儀、TJ-2體應(yīng)變儀、PET重力儀，其中水管儀、豎直擺、伸縮儀在滎陽子臺(tái)。

影響觀測(cè)資料質(zhì)量因素的主要原因有：臺(tái)址臺(tái)基、自然環(huán)境、觀測(cè)系統(tǒng)、供電系統(tǒng)、通訊系統(tǒng)、人為干擾，儀器維護(hù)管理水平和資料處理水平等因素有關(guān)。

1 鄭州中心地震臺(tái)滎陽子臺(tái)觀測(cè)環(huán)境概況

鄭州滎陽地震臺(tái)位于東經(jīng)113°18′44″，北緯34°38′22″，滎陽市崔廟鄉(xiāng)王宗店村，臺(tái)站地處地質(zhì)構(gòu)造部位為秦嶺東西復(fù)雜構(gòu)造帶北緣偏東，二級(jí)構(gòu)造單元屬華北沉降帶開封中坳和嵩（山）萁（山）中臺(tái)隆起的交界部位，臺(tái)站周圍存在須水?dāng)鄬印⒓鈲彅鄬印⒐≌瘮鄬拥取５貙臃植加行律绲谌导肮派缍B系、石炭系、寒武系，東部平原區(qū)及丘陵緩坡地帶覆蓋新生界第四系松散堆積層。臺(tái)基為第三紀(jì)灰?guī)r，地表黃土埋深30米。洞頂覆蓋厚度30米，側(cè)旁覆蓋厚度60米，洞體巖性為饅頭頁巖和石英巖等。觀測(cè)儀器有水管儀、伸縮儀、豎直擺鉆孔傾斜儀。

2 提高形變資料觀測(cè)質(zhì)量的方法

觀測(cè)資料的內(nèi)在質(zhì)量評(píng)價(jià)以M2波誤差精度為指標(biāo)。

2.1優(yōu)化觀測(cè)環(huán)境和更新儀器使觀測(cè)數(shù)據(jù)質(zhì)量有所提高

2012年8月1日至2012年9月30日對(duì)滎陽臺(tái)觀測(cè)山洞優(yōu)化改造和更換新儀器。山洞增加2道船艙密封門；儀器電源線和信號(hào)線分開穿PVC管布設(shè)；對(duì)原18.6m*1.1m儀器槽進(jìn)行改造，上方覆蓋1.1m*1m*12mm鋼化玻璃，封堵槽內(nèi)孔洞；對(duì)機(jī)房電源部分作B、C、D三級(jí)精細(xì)化防雷。把“九五”期間安裝的水管儀、伸縮儀升級(jí)改造成“十五”儀器，新增CZB-1型豎直擺傾斜儀。

優(yōu)化觀測(cè)環(huán)境和更新儀器后，觀測(cè)數(shù)據(jù)精度比以前有較大提高（表1）。水管儀2013年精度年均值NS向0.0048、EW向0.0034比2011年水管儀精度年均值NS向0.0265、EW向0.0220有較大提高；伸縮儀2013年精度年均值NS向0.0094、EW向0.0129比2011年伸縮儀精度年均值NS向0.0306、EW向0.0405有顯著提高。

觀測(cè)山洞安裝船艙門、密封儀器槽能減小溫度和山洞微氣流變化對(duì)觀測(cè)儀器的影響。

2.2 減少人為干擾（標(biāo)定、調(diào)零、進(jìn)山洞等）能提高觀測(cè)數(shù)據(jù)質(zhì)量

快速準(zhǔn)確的對(duì)儀器進(jìn)行調(diào)零、調(diào)儀器靈敏度、標(biāo)定等，能減少儀器非正常數(shù)據(jù)的產(chǎn)生。

2.2.1 伸縮儀、水管儀調(diào)零時(shí)工作經(jīng)驗(yàn)不足的同志會(huì)把儀器調(diào)到假零點(diǎn)，雖然實(shí)測(cè)輸出為零，但已經(jīng)不是儀器正常的工作范圍。

2013年3月21日伸縮儀調(diào)零、標(biāo)定，標(biāo)定結(jié)果符合規(guī)范要求，標(biāo)定后發(fā)現(xiàn)NS觀測(cè)數(shù)據(jù)圖形日變幅變小見（圖1），經(jīng)檢查發(fā)現(xiàn)儀器調(diào)到了假零點(diǎn)，影響了觀測(cè)數(shù)據(jù)。

伸縮儀、水管儀、豎直擺正常工作電壓是±2伏，正常工作電壓內(nèi)調(diào)零時(shí)數(shù)據(jù)變化靈敏，數(shù)據(jù)超限、假零點(diǎn)時(shí)數(shù)據(jù)變化不靈敏。在零點(diǎn)附近時(shí)通過觀測(cè)萬用表電壓變化情況，確定調(diào)零是否準(zhǔn)確。

2.2.2 反復(fù)標(biāo)定、調(diào)整儀器靈敏度

由于換能器的電位器調(diào)整旋鈕沒有標(biāo)注刻度，觀測(cè)數(shù)據(jù)本身也在時(shí)刻發(fā)生變化，調(diào)整時(shí)調(diào)整幅度大小非常難掌握，全憑感覺。可以在電位器調(diào)整旋鈕旁邊標(biāo)準(zhǔn)刻度或者找好參照物，這樣就非常好調(diào)整了。標(biāo)定儀器之前先手動(dòng)對(duì)標(biāo)定電機(jī)進(jìn)行幾次運(yùn)轉(zhuǎn)，使其各部件靈活后再進(jìn)行標(biāo)定。標(biāo)定時(shí)段應(yīng)選在小潮時(shí)（農(nóng)歷初八、二十二）。

2.2.3 水管儀、伸縮儀標(biāo)定、調(diào)零、調(diào)儀器靈敏度相互干擾

滎陽地震臺(tái)伸縮儀、水管儀并排安裝在同一儀器槽內(nèi)，兩套儀器在維護(hù)、標(biāo)定、調(diào)零、調(diào)儀器靈敏度時(shí)相互干擾。2013年7月9日10時(shí)01分至17時(shí)30分對(duì)水管儀NS向多次調(diào)儀器靈敏度、標(biāo)定，對(duì)伸縮儀NS向產(chǎn)生干擾。圖3為伸縮儀受水管儀調(diào)儀器靈敏度、標(biāo)定干擾曲線。同一儀器槽內(nèi)儀器相互干擾無法避免，因此只有提高儀器維護(hù)水平，縮短儀器維護(hù)時(shí)間，減少對(duì)儀器的影響。

2.2.4 調(diào)整伸縮儀差動(dòng)變壓器

調(diào)整伸縮儀差動(dòng)變壓器，通過調(diào)整標(biāo)定器底座、調(diào)節(jié)支架上的吊線，將線圈調(diào)成水平，可動(dòng)鐵心平行于線圈內(nèi)孔，不能有摩擦感，可啟動(dòng)儀器標(biāo)定觀察線圈和吊線是否有晃動(dòng)，已確定可動(dòng)鐵心是否蹭線圈壁。

減少人為干擾，提高儀器維護(hù)水平，縮短儀器維護(hù)時(shí)間，能提高觀測(cè)數(shù)據(jù)質(zhì)量。

2.3 提高對(duì)觀測(cè)數(shù)據(jù)的預(yù)處理水平，能提高觀測(cè)數(shù)據(jù)質(zhì)量

當(dāng)前，形變臺(tái)資料預(yù)處理采用的是中國地震前兆臺(tái)網(wǎng)數(shù)據(jù)處理系統(tǒng)，該軟件具有對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行預(yù)處理、常規(guī)處理、專用計(jì)算分析、圖形顯示、報(bào)告編制等功能。臺(tái)站觀測(cè)數(shù)據(jù)處理的好壞影響觀測(cè)質(zhì)量和數(shù)據(jù)的真實(shí)性。

數(shù)據(jù)處理容易出現(xiàn)的問題，處理過細(xì)、處理不當(dāng)、修改地震波等，未對(duì)資料進(jìn)行必要的預(yù)處理，正常數(shù)據(jù)被處理，日志填寫錯(cuò)誤。干擾數(shù)據(jù)判斷錯(cuò)誤，沒有全部掌握各種干擾形態(tài)的特點(diǎn)，對(duì)一些數(shù)據(jù)是否受到干擾做出誤判，導(dǎo)致數(shù)據(jù)預(yù)處理錯(cuò)誤，干擾圖形見圖4。

兆數(shù)據(jù)預(yù)處理軟件中為我們提供了兩種臺(tái)階處理方法：（1）自動(dòng)處理；（2）手工處理。用第一種方法比較方便：系統(tǒng)自動(dòng)將所有差值超過5倍方差的臺(tái)階去掉，但是這種方法處理的數(shù)據(jù)不夠準(zhǔn)確。第二種方法比較實(shí)用：可避免對(duì)未受干擾的數(shù)據(jù)進(jìn)行處理。當(dāng)觀測(cè)數(shù)據(jù)曲線中出現(xiàn)不明原因的臺(tái)階、突跳、非正常數(shù)據(jù)時(shí)，我們可以對(duì)比其他儀器數(shù)據(jù)進(jìn)行判斷，進(jìn)行相應(yīng)的處理，必要時(shí)可以和其他臺(tái)站的觀測(cè)數(shù)據(jù)進(jìn)行對(duì)比。數(shù)據(jù)曲線中會(huì)出現(xiàn)零點(diǎn)臺(tái)階，有時(shí)我們只是查看當(dāng)天數(shù)據(jù)，無法發(fā)現(xiàn)日臺(tái)階，造成數(shù)據(jù)處理錯(cuò)誤。儀器故障或者停電造成缺數(shù)，儀器恢復(fù)后會(huì)出現(xiàn)前后數(shù)據(jù)不銜接，出現(xiàn)大的臺(tái)階，這時(shí)對(duì)數(shù)據(jù)處理時(shí)要特別注意，處理不當(dāng)會(huì)影響數(shù)據(jù)正常變化趨勢(shì)，可以多連一段時(shí)間的觀測(cè)數(shù)據(jù)變化進(jìn)行判斷，進(jìn)行臺(tái)階處理。對(duì)因儀器調(diào)零或人為干擾造成時(shí)間點(diǎn)上連續(xù)的幾個(gè)點(diǎn)大幅變化而產(chǎn)生臺(tái)階或漸變臺(tái)階，可以采用缺數(shù)加臺(tái)階的處理方法進(jìn)行處理。

平時(shí)注意查看中國地震局地殼形變臺(tái)網(wǎng)中心的質(zhì)量通報(bào)，對(duì)資料中存在的問題和解決方法進(jìn)行學(xué)習(xí)和總結(jié)，多和其他臺(tái)站的同志進(jìn)行交流。

只有掌握正確的數(shù)據(jù)處理方法，才能有效提高觀測(cè)數(shù)據(jù)質(zhì)量。

2.4 良好的供電系統(tǒng)是觀測(cè)儀器正常工作的保障

停電造成數(shù)據(jù)缺失，恢復(fù)供電后造成數(shù)據(jù)圖形出現(xiàn)“拖尾”現(xiàn)象，恢復(fù)供電后常造成幾個(gè)小時(shí)數(shù)據(jù)不正常，觀測(cè)數(shù)據(jù)無法恢復(fù)正常日便；儀器瞬間斷電常造成數(shù)據(jù)出現(xiàn)突跳、臺(tái)階等非正常數(shù)據(jù)。停電、電源不穩(wěn)對(duì)儀器的影響較大，因此對(duì)供電設(shè)備要定期檢查維護(hù)排除隱患，定期更換UPS電池，配備發(fā)電機(jī)，保證電力持續(xù)穩(wěn)定。

3 結(jié)束語

觀測(cè)記錄數(shù)據(jù)的準(zhǔn)確性和連續(xù)率，直接影響觀測(cè)質(zhì)量的好壞和分析預(yù)報(bào)工作的準(zhǔn)確性。我們要努力提高觀測(cè)質(zhì)量，對(duì)老化的儀器進(jìn)行淘汰更新儀器，改造和保護(hù)好觀測(cè)環(huán)境，提高儀器維護(hù)水平和對(duì)觀測(cè)數(shù)據(jù)的處理水平，全面提高形變資料觀測(cè)質(zhì)量。

參考文獻(xiàn)

[1]陳德福，張錫令，顏志高，等.氣流擾動(dòng)對(duì)自記水管傾斜儀影響的實(shí)驗(yàn)結(jié)果.地殼形變動(dòng)力學(xué)觀測(cè)與研究[M].北京：海洋出版社，1993：80-87.

[2]趙小賀，盧雙苓，馮志軍，等.形變數(shù)字化觀測(cè)干擾分析[J].地震地磁觀測(cè)與研究，2009，30（4）：55-62.

[3]中國地震局監(jiān)測(cè)預(yù)報(bào)司.地形變測(cè)量[M].北京：地震出版社，2008.

[4]中國地震局.地震及前兆數(shù)字觀測(cè)技術(shù)規(guī)范[M].北京：地震出版社，2001.

[5]袁曲，張輝，黃仲，等.伸縮儀臺(tái)站維護(hù)管理要點(diǎn)分析[J].大地測(cè)量與地球動(dòng)力學(xué)，2007，27（專刊）：156-158.

[6]GB/T19531.3-2004.地殼形變觀測(cè)[S].北京：中國標(biāo)準(zhǔn)出版社，2004.

作者簡介：周冠強(qiáng)（1978，2-），男，河南省長垣縣人，河南省地震局鄭州地震臺(tái)助理工程師，主要從事地殼形變觀測(cè)工作。endprint

摘 要：優(yōu)化觀測(cè)環(huán)境和更新儀器可以提高觀測(cè)資料精度；減少人為干擾（標(biāo)定、調(diào)零、進(jìn)山洞等）能提高觀測(cè)數(shù)據(jù)質(zhì)量；提高對(duì)觀測(cè)數(shù)據(jù)的預(yù)處理水平，能提高觀測(cè)數(shù)據(jù)質(zhì)量。

關(guān)鍵詞：形變儀器；環(huán)境改造；人為干擾；觀測(cè)質(zhì)量

引言

地球內(nèi)部的力量使巖石逐漸發(fā)生不引人注目的形變，但這種變化可以通過儀器測(cè)量觀察到，如用激光測(cè)量地表標(biāo)志之間的距離變化；用水準(zhǔn)儀測(cè)量地面固定點(diǎn)之間的高差變化；此外還有地傾斜、重力、洞體應(yīng)變與鉆孔應(yīng)變等觀測(cè)。在構(gòu)造活動(dòng)區(qū)內(nèi)，通過對(duì)地震活動(dòng)斷層的形變測(cè)量，可以為預(yù)測(cè)地震提供重要依據(jù)。

鄭州中心地震臺(tái)形變觀測(cè)儀器有SS-Y型伸縮儀、DSQ型水管儀、CZB-1豎直擺鉆孔傾斜儀、TJ-2體應(yīng)變儀、PET重力儀，其中水管儀、豎直擺、伸縮儀在滎陽子臺(tái)。

影響觀測(cè)資料質(zhì)量因素的主要原因有：臺(tái)址臺(tái)基、自然環(huán)境、觀測(cè)系統(tǒng)、供電系統(tǒng)、通訊系統(tǒng)、人為干擾，儀器維護(hù)管理水平和資料處理水平等因素有關(guān)。

1 鄭州中心地震臺(tái)滎陽子臺(tái)觀測(cè)環(huán)境概況

鄭州滎陽地震臺(tái)位于東經(jīng)113°18′44″，北緯34°38′22″，滎陽市崔廟鄉(xiāng)王宗店村，臺(tái)站地處地質(zhì)構(gòu)造部位為秦嶺東西復(fù)雜構(gòu)造帶北緣偏東，二級(jí)構(gòu)造單元屬華北沉降帶開封中坳和嵩（山）萁（山）中臺(tái)隆起的交界部位，臺(tái)站周圍存在須水?dāng)鄬印⒓鈲彅鄬印⒐≌瘮鄬拥取５貙臃植加行律绲谌导肮派缍B系、石炭系、寒武系，東部平原區(qū)及丘陵緩坡地帶覆蓋新生界第四系松散堆積層。臺(tái)基為第三紀(jì)灰?guī)r，地表黃土埋深30米。洞頂覆蓋厚度30米，側(cè)旁覆蓋厚度60米，洞體巖性為饅頭頁巖和石英巖等。觀測(cè)儀器有水管儀、伸縮儀、豎直擺鉆孔傾斜儀。

2 提高形變資料觀測(cè)質(zhì)量的方法

觀測(cè)資料的內(nèi)在質(zhì)量評(píng)價(jià)以M2波誤差精度為指標(biāo)。

2.1優(yōu)化觀測(cè)環(huán)境和更新儀器使觀測(cè)數(shù)據(jù)質(zhì)量有所提高

2012年8月1日至2012年9月30日對(duì)滎陽臺(tái)觀測(cè)山洞優(yōu)化改造和更換新儀器。山洞增加2道船艙密封門；儀器電源線和信號(hào)線分開穿PVC管布設(shè)；對(duì)原18.6m*1.1m儀器槽進(jìn)行改造，上方覆蓋1.1m*1m*12mm鋼化玻璃，封堵槽內(nèi)孔洞；對(duì)機(jī)房電源部分作B、C、D三級(jí)精細(xì)化防雷。把“九五”期間安裝的水管儀、伸縮儀升級(jí)改造成“十五”儀器，新增CZB-1型豎直擺傾斜儀。

優(yōu)化觀測(cè)環(huán)境和更新儀器后，觀測(cè)數(shù)據(jù)精度比以前有較大提高（表1）。水管儀2013年精度年均值NS向0.0048、EW向0.0034比2011年水管儀精度年均值NS向0.0265、EW向0.0220有較大提高；伸縮儀2013年精度年均值NS向0.0094、EW向0.0129比2011年伸縮儀精度年均值NS向0.0306、EW向0.0405有顯著提高。

觀測(cè)山洞安裝船艙門、密封儀器槽能減小溫度和山洞微氣流變化對(duì)觀測(cè)儀器的影響。

2.2 減少人為干擾（標(biāo)定、調(diào)零、進(jìn)山洞等）能提高觀測(cè)數(shù)據(jù)質(zhì)量

快速準(zhǔn)確的對(duì)儀器進(jìn)行調(diào)零、調(diào)儀器靈敏度、標(biāo)定等，能減少儀器非正常數(shù)據(jù)的產(chǎn)生。

2.2.1 伸縮儀、水管儀調(diào)零時(shí)工作經(jīng)驗(yàn)不足的同志會(huì)把儀器調(diào)到假零點(diǎn)，雖然實(shí)測(cè)輸出為零，但已經(jīng)不是儀器正常的工作范圍。

2013年3月21日伸縮儀調(diào)零、標(biāo)定，標(biāo)定結(jié)果符合規(guī)范要求，標(biāo)定后發(fā)現(xiàn)NS觀測(cè)數(shù)據(jù)圖形日變幅變小見（圖1），經(jīng)檢查發(fā)現(xiàn)儀器調(diào)到了假零點(diǎn)，影響了觀測(cè)數(shù)據(jù)。

伸縮儀、水管儀、豎直擺正常工作電壓是±2伏，正常工作電壓內(nèi)調(diào)零時(shí)數(shù)據(jù)變化靈敏，數(shù)據(jù)超限、假零點(diǎn)時(shí)數(shù)據(jù)變化不靈敏。在零點(diǎn)附近時(shí)通過觀測(cè)萬用表電壓變化情況，確定調(diào)零是否準(zhǔn)確。

2.2.2 反復(fù)標(biāo)定、調(diào)整儀器靈敏度

由于換能器的電位器調(diào)整旋鈕沒有標(biāo)注刻度，觀測(cè)數(shù)據(jù)本身也在時(shí)刻發(fā)生變化，調(diào)整時(shí)調(diào)整幅度大小非常難掌握，全憑感覺。可以在電位器調(diào)整旋鈕旁邊標(biāo)準(zhǔn)刻度或者找好參照物，這樣就非常好調(diào)整了。標(biāo)定儀器之前先手動(dòng)對(duì)標(biāo)定電機(jī)進(jìn)行幾次運(yùn)轉(zhuǎn)，使其各部件靈活后再進(jìn)行標(biāo)定。標(biāo)定時(shí)段應(yīng)選在小潮時(shí)（農(nóng)歷初八、二十二）。

2.2.3 水管儀、伸縮儀標(biāo)定、調(diào)零、調(diào)儀器靈敏度相互干擾

滎陽地震臺(tái)伸縮儀、水管儀并排安裝在同一儀器槽內(nèi)，兩套儀器在維護(hù)、標(biāo)定、調(diào)零、調(diào)儀器靈敏度時(shí)相互干擾。2013年7月9日10時(shí)01分至17時(shí)30分對(duì)水管儀NS向多次調(diào)儀器靈敏度、標(biāo)定，對(duì)伸縮儀NS向產(chǎn)生干擾。圖3為伸縮儀受水管儀調(diào)儀器靈敏度、標(biāo)定干擾曲線。同一儀器槽內(nèi)儀器相互干擾無法避免，因此只有提高儀器維護(hù)水平，縮短儀器維護(hù)時(shí)間，減少對(duì)儀器的影響。

2.2.4 調(diào)整伸縮儀差動(dòng)變壓器

調(diào)整伸縮儀差動(dòng)變壓器，通過調(diào)整標(biāo)定器底座、調(diào)節(jié)支架上的吊線，將線圈調(diào)成水平，可動(dòng)鐵心平行于線圈內(nèi)孔，不能有摩擦感，可啟動(dòng)儀器標(biāo)定觀察線圈和吊線是否有晃動(dòng)，已確定可動(dòng)鐵心是否蹭線圈壁。

減少人為干擾，提高儀器維護(hù)水平，縮短儀器維護(hù)時(shí)間，能提高觀測(cè)數(shù)據(jù)質(zhì)量。

2.3 提高對(duì)觀測(cè)數(shù)據(jù)的預(yù)處理水平，能提高觀測(cè)數(shù)據(jù)質(zhì)量

當(dāng)前，形變臺(tái)資料預(yù)處理采用的是中國地震前兆臺(tái)網(wǎng)數(shù)據(jù)處理系統(tǒng)，該軟件具有對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行預(yù)處理、常規(guī)處理、專用計(jì)算分析、圖形顯示、報(bào)告編制等功能。臺(tái)站觀測(cè)數(shù)據(jù)處理的好壞影響觀測(cè)質(zhì)量和數(shù)據(jù)的真實(shí)性。

數(shù)據(jù)處理容易出現(xiàn)的問題，處理過細(xì)、處理不當(dāng)、修改地震波等，未對(duì)資料進(jìn)行必要的預(yù)處理，正常數(shù)據(jù)被處理，日志填寫錯(cuò)誤。干擾數(shù)據(jù)判斷錯(cuò)誤，沒有全部掌握各種干擾形態(tài)的特點(diǎn)，對(duì)一些數(shù)據(jù)是否受到干擾做出誤判，導(dǎo)致數(shù)據(jù)預(yù)處理錯(cuò)誤，干擾圖形見圖4。

兆數(shù)據(jù)預(yù)處理軟件中為我們提供了兩種臺(tái)階處理方法：（1）自動(dòng)處理；（2）手工處理。用第一種方法比較方便：系統(tǒng)自動(dòng)將所有差值超過5倍方差的臺(tái)階去掉，但是這種方法處理的數(shù)據(jù)不夠準(zhǔn)確。第二種方法比較實(shí)用：可避免對(duì)未受干擾的數(shù)據(jù)進(jìn)行處理。當(dāng)觀測(cè)數(shù)據(jù)曲線中出現(xiàn)不明原因的臺(tái)階、突跳、非正常數(shù)據(jù)時(shí)，我們可以對(duì)比其他儀器數(shù)據(jù)進(jìn)行判斷，進(jìn)行相應(yīng)的處理，必要時(shí)可以和其他臺(tái)站的觀測(cè)數(shù)據(jù)進(jìn)行對(duì)比。數(shù)據(jù)曲線中會(huì)出現(xiàn)零點(diǎn)臺(tái)階，有時(shí)我們只是查看當(dāng)天數(shù)據(jù)，無法發(fā)現(xiàn)日臺(tái)階，造成數(shù)據(jù)處理錯(cuò)誤。儀器故障或者停電造成缺數(shù)，儀器恢復(fù)后會(huì)出現(xiàn)前后數(shù)據(jù)不銜接，出現(xiàn)大的臺(tái)階，這時(shí)對(duì)數(shù)據(jù)處理時(shí)要特別注意，處理不當(dāng)會(huì)影響數(shù)據(jù)正常變化趨勢(shì)，可以多連一段時(shí)間的觀測(cè)數(shù)據(jù)變化進(jìn)行判斷，進(jìn)行臺(tái)階處理。對(duì)因儀器調(diào)零或人為干擾造成時(shí)間點(diǎn)上連續(xù)的幾個(gè)點(diǎn)大幅變化而產(chǎn)生臺(tái)階或漸變臺(tái)階，可以采用缺數(shù)加臺(tái)階的處理方法進(jìn)行處理。

平時(shí)注意查看中國地震局地殼形變臺(tái)網(wǎng)中心的質(zhì)量通報(bào)，對(duì)資料中存在的問題和解決方法進(jìn)行學(xué)習(xí)和總結(jié)，多和其他臺(tái)站的同志進(jìn)行交流。

只有掌握正確的數(shù)據(jù)處理方法，才能有效提高觀測(cè)數(shù)據(jù)質(zhì)量。

2.4 良好的供電系統(tǒng)是觀測(cè)儀器正常工作的保障

停電造成數(shù)據(jù)缺失，恢復(fù)供電后造成數(shù)據(jù)圖形出現(xiàn)“拖尾”現(xiàn)象，恢復(fù)供電后常造成幾個(gè)小時(shí)數(shù)據(jù)不正常，觀測(cè)數(shù)據(jù)無法恢復(fù)正常日便；儀器瞬間斷電常造成數(shù)據(jù)出現(xiàn)突跳、臺(tái)階等非正常數(shù)據(jù)。停電、電源不穩(wěn)對(duì)儀器的影響較大，因此對(duì)供電設(shè)備要定期檢查維護(hù)排除隱患，定期更換UPS電池，配備發(fā)電機(jī)，保證電力持續(xù)穩(wěn)定。

3 結(jié)束語

觀測(cè)記錄數(shù)據(jù)的準(zhǔn)確性和連續(xù)率，直接影響觀測(cè)質(zhì)量的好壞和分析預(yù)報(bào)工作的準(zhǔn)確性。我們要努力提高觀測(cè)質(zhì)量，對(duì)老化的儀器進(jìn)行淘汰更新儀器，改造和保護(hù)好觀測(cè)環(huán)境，提高儀器維護(hù)水平和對(duì)觀測(cè)數(shù)據(jù)的處理水平，全面提高形變資料觀測(cè)質(zhì)量。

參考文獻(xiàn)

[1]陳德福，張錫令，顏志高，等.氣流擾動(dòng)對(duì)自記水管傾斜儀影響的實(shí)驗(yàn)結(jié)果.地殼形變動(dòng)力學(xué)觀測(cè)與研究[M].北京：海洋出版社，1993：80-87.

[2]趙小賀，盧雙苓，馮志軍，等.形變數(shù)字化觀測(cè)干擾分析[J].地震地磁觀測(cè)與研究，2009，30（4）：55-62.

[3]中國地震局監(jiān)測(cè)預(yù)報(bào)司.地形變測(cè)量[M].北京：地震出版社，2008.

[4]中國地震局.地震及前兆數(shù)字觀測(cè)技術(shù)規(guī)范[M].北京：地震出版社，2001.

[5]袁曲，張輝，黃仲，等.伸縮儀臺(tái)站維護(hù)管理要點(diǎn)分析[J].大地測(cè)量與地球動(dòng)力學(xué)，2007，27（專刊）：156-158.

[6]GB/T19531.3-2004.地殼形變觀測(cè)[S].北京：中國標(biāo)準(zhǔn)出版社，2004.

作者簡介：周冠強(qiáng)（1978，2-），男，河南省長垣縣人，河南省地震局鄭州地震臺(tái)助理工程師，主要從事地殼形變觀測(cè)工作。endprint

摘 要：優(yōu)化觀測(cè)環(huán)境和更新儀器可以提高觀測(cè)資料精度；減少人為干擾（標(biāo)定、調(diào)零、進(jìn)山洞等）能提高觀測(cè)數(shù)據(jù)質(zhì)量；提高對(duì)觀測(cè)數(shù)據(jù)的預(yù)處理水平，能提高觀測(cè)數(shù)據(jù)質(zhì)量。

關(guān)鍵詞：形變儀器；環(huán)境改造；人為干擾；觀測(cè)質(zhì)量

引言

地球內(nèi)部的力量使巖石逐漸發(fā)生不引人注目的形變，但這種變化可以通過儀器測(cè)量觀察到，如用激光測(cè)量地表標(biāo)志之間的距離變化；用水準(zhǔn)儀測(cè)量地面固定點(diǎn)之間的高差變化；此外還有地傾斜、重力、洞體應(yīng)變與鉆孔應(yīng)變等觀測(cè)。在構(gòu)造活動(dòng)區(qū)內(nèi)，通過對(duì)地震活動(dòng)斷層的形變測(cè)量，可以為預(yù)測(cè)地震提供重要依據(jù)。

鄭州中心地震臺(tái)形變觀測(cè)儀器有SS-Y型伸縮儀、DSQ型水管儀、CZB-1豎直擺鉆孔傾斜儀、TJ-2體應(yīng)變儀、PET重力儀，其中水管儀、豎直擺、伸縮儀在滎陽子臺(tái)。

影響觀測(cè)資料質(zhì)量因素的主要原因有：臺(tái)址臺(tái)基、自然環(huán)境、觀測(cè)系統(tǒng)、供電系統(tǒng)、通訊系統(tǒng)、人為干擾，儀器維護(hù)管理水平和資料處理水平等因素有關(guān)。

1 鄭州中心地震臺(tái)滎陽子臺(tái)觀測(cè)環(huán)境概況

鄭州滎陽地震臺(tái)位于東經(jīng)113°18′44″，北緯34°38′22″，滎陽市崔廟鄉(xiāng)王宗店村，臺(tái)站地處地質(zhì)構(gòu)造部位為秦嶺東西復(fù)雜構(gòu)造帶北緣偏東，二級(jí)構(gòu)造單元屬華北沉降帶開封中坳和嵩（山）萁（山）中臺(tái)隆起的交界部位，臺(tái)站周圍存在須水?dāng)鄬印⒓鈲彅鄬印⒐≌瘮鄬拥取５貙臃植加行律绲谌导肮派缍B系、石炭系、寒武系，東部平原區(qū)及丘陵緩坡地帶覆蓋新生界第四系松散堆積層。臺(tái)基為第三紀(jì)灰?guī)r，地表黃土埋深30米。洞頂覆蓋厚度30米，側(cè)旁覆蓋厚度60米，洞體巖性為饅頭頁巖和石英巖等。觀測(cè)儀器有水管儀、伸縮儀、豎直擺鉆孔傾斜儀。

2 提高形變資料觀測(cè)質(zhì)量的方法

觀測(cè)資料的內(nèi)在質(zhì)量評(píng)價(jià)以M2波誤差精度為指標(biāo)。

2.1優(yōu)化觀測(cè)環(huán)境和更新儀器使觀測(cè)數(shù)據(jù)質(zhì)量有所提高

2012年8月1日至2012年9月30日對(duì)滎陽臺(tái)觀測(cè)山洞優(yōu)化改造和更換新儀器。山洞增加2道船艙密封門；儀器電源線和信號(hào)線分開穿PVC管布設(shè)；對(duì)原18.6m*1.1m儀器槽進(jìn)行改造，上方覆蓋1.1m*1m*12mm鋼化玻璃，封堵槽內(nèi)孔洞；對(duì)機(jī)房電源部分作B、C、D三級(jí)精細(xì)化防雷。把“九五”期間安裝的水管儀、伸縮儀升級(jí)改造成“十五”儀器，新增CZB-1型豎直擺傾斜儀。

優(yōu)化觀測(cè)環(huán)境和更新儀器后，觀測(cè)數(shù)據(jù)精度比以前有較大提高（表1）。水管儀2013年精度年均值NS向0.0048、EW向0.0034比2011年水管儀精度年均值NS向0.0265、EW向0.0220有較大提高；伸縮儀2013年精度年均值NS向0.0094、EW向0.0129比2011年伸縮儀精度年均值NS向0.0306、EW向0.0405有顯著提高。

觀測(cè)山洞安裝船艙門、密封儀器槽能減小溫度和山洞微氣流變化對(duì)觀測(cè)儀器的影響。

2.2 減少人為干擾（標(biāo)定、調(diào)零、進(jìn)山洞等）能提高觀測(cè)數(shù)據(jù)質(zhì)量

快速準(zhǔn)確的對(duì)儀器進(jìn)行調(diào)零、調(diào)儀器靈敏度、標(biāo)定等，能減少儀器非正常數(shù)據(jù)的產(chǎn)生。

2.2.1 伸縮儀、水管儀調(diào)零時(shí)工作經(jīng)驗(yàn)不足的同志會(huì)把儀器調(diào)到假零點(diǎn)，雖然實(shí)測(cè)輸出為零，但已經(jīng)不是儀器正常的工作范圍。

2013年3月21日伸縮儀調(diào)零、標(biāo)定，標(biāo)定結(jié)果符合規(guī)范要求，標(biāo)定后發(fā)現(xiàn)NS觀測(cè)數(shù)據(jù)圖形日變幅變小見（圖1），經(jīng)檢查發(fā)現(xiàn)儀器調(diào)到了假零點(diǎn)，影響了觀測(cè)數(shù)據(jù)。

伸縮儀、水管儀、豎直擺正常工作電壓是±2伏，正常工作電壓內(nèi)調(diào)零時(shí)數(shù)據(jù)變化靈敏，數(shù)據(jù)超限、假零點(diǎn)時(shí)數(shù)據(jù)變化不靈敏。在零點(diǎn)附近時(shí)通過觀測(cè)萬用表電壓變化情況，確定調(diào)零是否準(zhǔn)確。

2.2.2 反復(fù)標(biāo)定、調(diào)整儀器靈敏度

由于換能器的電位器調(diào)整旋鈕沒有標(biāo)注刻度，觀測(cè)數(shù)據(jù)本身也在時(shí)刻發(fā)生變化，調(diào)整時(shí)調(diào)整幅度大小非常難掌握，全憑感覺。可以在電位器調(diào)整旋鈕旁邊標(biāo)準(zhǔn)刻度或者找好參照物，這樣就非常好調(diào)整了。標(biāo)定儀器之前先手動(dòng)對(duì)標(biāo)定電機(jī)進(jìn)行幾次運(yùn)轉(zhuǎn)，使其各部件靈活后再進(jìn)行標(biāo)定。標(biāo)定時(shí)段應(yīng)選在小潮時(shí)（農(nóng)歷初八、二十二）。

2.2.3 水管儀、伸縮儀標(biāo)定、調(diào)零、調(diào)儀器靈敏度相互干擾

滎陽地震臺(tái)伸縮儀、水管儀并排安裝在同一儀器槽內(nèi)，兩套儀器在維護(hù)、標(biāo)定、調(diào)零、調(diào)儀器靈敏度時(shí)相互干擾。2013年7月9日10時(shí)01分至17時(shí)30分對(duì)水管儀NS向多次調(diào)儀器靈敏度、標(biāo)定，對(duì)伸縮儀NS向產(chǎn)生干擾。圖3為伸縮儀受水管儀調(diào)儀器靈敏度、標(biāo)定干擾曲線。同一儀器槽內(nèi)儀器相互干擾無法避免，因此只有提高儀器維護(hù)水平，縮短儀器維護(hù)時(shí)間，減少對(duì)儀器的影響。

2.2.4 調(diào)整伸縮儀差動(dòng)變壓器

調(diào)整伸縮儀差動(dòng)變壓器，通過調(diào)整標(biāo)定器底座、調(diào)節(jié)支架上的吊線，將線圈調(diào)成水平，可動(dòng)鐵心平行于線圈內(nèi)孔，不能有摩擦感，可啟動(dòng)儀器標(biāo)定觀察線圈和吊線是否有晃動(dòng)，已確定可動(dòng)鐵心是否蹭線圈壁。

減少人為干擾，提高儀器維護(hù)水平，縮短儀器維護(hù)時(shí)間，能提高觀測(cè)數(shù)據(jù)質(zhì)量。

2.3 提高對(duì)觀測(cè)數(shù)據(jù)的預(yù)處理水平，能提高觀測(cè)數(shù)據(jù)質(zhì)量

當(dāng)前，形變臺(tái)資料預(yù)處理采用的是中國地震前兆臺(tái)網(wǎng)數(shù)據(jù)處理系統(tǒng)，該軟件具有對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行預(yù)處理、常規(guī)處理、專用計(jì)算分析、圖形顯示、報(bào)告編制等功能。臺(tái)站觀測(cè)數(shù)據(jù)處理的好壞影響觀測(cè)質(zhì)量和數(shù)據(jù)的真實(shí)性。

數(shù)據(jù)處理容易出現(xiàn)的問題，處理過細(xì)、處理不當(dāng)、修改地震波等，未對(duì)資料進(jìn)行必要的預(yù)處理，正常數(shù)據(jù)被處理，日志填寫錯(cuò)誤。干擾數(shù)據(jù)判斷錯(cuò)誤，沒有全部掌握各種干擾形態(tài)的特點(diǎn)，對(duì)一些數(shù)據(jù)是否受到干擾做出誤判，導(dǎo)致數(shù)據(jù)預(yù)處理錯(cuò)誤，干擾圖形見圖4。

兆數(shù)據(jù)預(yù)處理軟件中為我們提供了兩種臺(tái)階處理方法：（1）自動(dòng)處理；（2）手工處理。用第一種方法比較方便：系統(tǒng)自動(dòng)將所有差值超過5倍方差的臺(tái)階去掉，但是這種方法處理的數(shù)據(jù)不夠準(zhǔn)確。第二種方法比較實(shí)用：可避免對(duì)未受干擾的數(shù)據(jù)進(jìn)行處理。當(dāng)觀測(cè)數(shù)據(jù)曲線中出現(xiàn)不明原因的臺(tái)階、突跳、非正常數(shù)據(jù)時(shí)，我們可以對(duì)比其他儀器數(shù)據(jù)進(jìn)行判斷，進(jìn)行相應(yīng)的處理，必要時(shí)可以和其他臺(tái)站的觀測(cè)數(shù)據(jù)進(jìn)行對(duì)比。數(shù)據(jù)曲線中會(huì)出現(xiàn)零點(diǎn)臺(tái)階，有時(shí)我們只是查看當(dāng)天數(shù)據(jù)，無法發(fā)現(xiàn)日臺(tái)階，造成數(shù)據(jù)處理錯(cuò)誤。儀器故障或者停電造成缺數(shù)，儀器恢復(fù)后會(huì)出現(xiàn)前后數(shù)據(jù)不銜接，出現(xiàn)大的臺(tái)階，這時(shí)對(duì)數(shù)據(jù)處理時(shí)要特別注意，處理不當(dāng)會(huì)影響數(shù)據(jù)正常變化趨勢(shì)，可以多連一段時(shí)間的觀測(cè)數(shù)據(jù)變化進(jìn)行判斷，進(jìn)行臺(tái)階處理。對(duì)因儀器調(diào)零或人為干擾造成時(shí)間點(diǎn)上連續(xù)的幾個(gè)點(diǎn)大幅變化而產(chǎn)生臺(tái)階或漸變臺(tái)階，可以采用缺數(shù)加臺(tái)階的處理方法進(jìn)行處理。

平時(shí)注意查看中國地震局地殼形變臺(tái)網(wǎng)中心的質(zhì)量通報(bào)，對(duì)資料中存在的問題和解決方法進(jìn)行學(xué)習(xí)和總結(jié)，多和其他臺(tái)站的同志進(jìn)行交流。

只有掌握正確的數(shù)據(jù)處理方法，才能有效提高觀測(cè)數(shù)據(jù)質(zhì)量。

2.4 良好的供電系統(tǒng)是觀測(cè)儀器正常工作的保障

停電造成數(shù)據(jù)缺失，恢復(fù)供電后造成數(shù)據(jù)圖形出現(xiàn)“拖尾”現(xiàn)象，恢復(fù)供電后常造成幾個(gè)小時(shí)數(shù)據(jù)不正常，觀測(cè)數(shù)據(jù)無法恢復(fù)正常日便；儀器瞬間斷電常造成數(shù)據(jù)出現(xiàn)突跳、臺(tái)階等非正常數(shù)據(jù)。停電、電源不穩(wěn)對(duì)儀器的影響較大，因此對(duì)供電設(shè)備要定期檢查維護(hù)排除隱患，定期更換UPS電池，配備發(fā)電機(jī)，保證電力持續(xù)穩(wěn)定。

3 結(jié)束語

觀測(cè)記錄數(shù)據(jù)的準(zhǔn)確性和連續(xù)率，直接影響觀測(cè)質(zhì)量的好壞和分析預(yù)報(bào)工作的準(zhǔn)確性。我們要努力提高觀測(cè)質(zhì)量，對(duì)老化的儀器進(jìn)行淘汰更新儀器，改造和保護(hù)好觀測(cè)環(huán)境，提高儀器維護(hù)水平和對(duì)觀測(cè)數(shù)據(jù)的處理水平，全面提高形變資料觀測(cè)質(zhì)量。

參考文獻(xiàn)

[1]陳德福，張錫令，顏志高，等.氣流擾動(dòng)對(duì)自記水管傾斜儀影響的實(shí)驗(yàn)結(jié)果.地殼形變動(dòng)力學(xué)觀測(cè)與研究[M].北京：海洋出版社，1993：80-87.

[2]趙小賀，盧雙苓，馮志軍，等.形變數(shù)字化觀測(cè)干擾分析[J].地震地磁觀測(cè)與研究，2009，30（4）：55-62.

[3]中國地震局監(jiān)測(cè)預(yù)報(bào)司.地形變測(cè)量[M].北京：地震出版社，2008.

[4]中國地震局.地震及前兆數(shù)字觀測(cè)技術(shù)規(guī)范[M].北京：地震出版社，2001.

[5]袁曲，張輝，黃仲，等.伸縮儀臺(tái)站維護(hù)管理要點(diǎn)分析[J].大地測(cè)量與地球動(dòng)力學(xué)，2007，27（專刊）：156-158.

[6]GB/T19531.3-2004.地殼形變觀測(cè)[S].北京：中國標(biāo)準(zhǔn)出版社，2004.

作者簡介：周冠強(qiáng)（1978，2-），男，河南省長垣縣人，河南省地震局鄭州地震臺(tái)助理工程師，主要從事地殼形變觀測(cè)工作。endprint