應(yīng)急流動(dòng)測(cè)震組網(wǎng)技術(shù)在遼寧大連普蘭店M4.6地震中的應(yīng)用

燕 云，李秀麗，臧石磊，劉天龍，劉健男

（遼寧省地震局，遼寧 沈陽(yáng) 110034）

0 引言

地震現(xiàn)場(chǎng)應(yīng)急流動(dòng)觀測(cè)是地震現(xiàn)場(chǎng)工作的必要手段，在已有固定地震臺(tái)站基礎(chǔ)上，為更有效監(jiān)測(cè)地震事件、更精確記錄地面震動(dòng)過(guò)程，將可移動(dòng)的地震觀測(cè)設(shè)備臨時(shí)架設(shè)到地震現(xiàn)場(chǎng)或潛在地震危險(xiǎn)區(qū)，通過(guò)無(wú)線傳輸或本地存儲(chǔ)方式采集地震觀測(cè)數(shù)據(jù)。該方法可用于大震前加密觀測(cè)，提高定位精度，對(duì)潛在大震區(qū)域地震活動(dòng)背景進(jìn)行動(dòng)態(tài)跟蹤監(jiān)測(cè)，亦可用于震后余震監(jiān)測(cè)，記錄余震變化，為判斷地震發(fā)展趨勢(shì)提供依據(jù)[1]。“十三五”項(xiàng)目建設(shè)完成后，遼寧省內(nèi)已建成綜合性強(qiáng)、布局合理的數(shù)字化測(cè)震觀測(cè)系統(tǒng)，基本滿足日常地震速報(bào)工作要求，但對(duì)于微震事件或局部地區(qū)的非天然地震事件的監(jiān)測(cè)能力仍顯不足。因此，地震發(fā)生后，能夠快速趕往震中，并確定流動(dòng)臺(tái)站布設(shè)點(diǎn)，安裝流動(dòng)監(jiān)測(cè)臺(tái)是地震現(xiàn)場(chǎng)應(yīng)急的重要工作之一[2]。

1 大連普蘭店M4.6地震流動(dòng)觀測(cè)啟動(dòng)工作

據(jù)中國(guó)地震臺(tái)網(wǎng)正式測(cè)定：2023 年8 月23日18時(shí)19分在遼寧省大連市普蘭店區(qū)（39.42°N，122.20°E）發(fā)生M4.6 地震，震源深度8km。此次地震的震中位于大連市普蘭店區(qū)唐家房街道李溝村附近，震中距普蘭店區(qū)23 公里，距瓦房店市30 公里，距長(zhǎng)海縣37 公里，距金州區(qū)55公里，距莊河市72公里，距大連市76公里，大連大部分地區(qū)有明顯震感。遼寧省地震局迅速啟動(dòng)3 級(jí)地震應(yīng)急響應(yīng)，派出大連地震監(jiān)測(cè)中心站1車(chē)3人，會(huì)同大連市地震辦公室現(xiàn)場(chǎng)工作隊(duì)1車(chē)4人先期趕赴震區(qū)，同時(shí)由程海生副局長(zhǎng)帶隊(duì)的遼寧省地震局現(xiàn)場(chǎng)工作隊(duì)2 車(chē)13 人、流動(dòng)觀測(cè)組2車(chē)8人也立刻趕赴震區(qū)，開(kāi)展災(zāi)情調(diào)查和流動(dòng)臺(tái)網(wǎng)監(jiān)測(cè)等應(yīng)急工作。

2 流動(dòng)臺(tái)網(wǎng)組建

2.1 流動(dòng)臺(tái)站組網(wǎng)

流動(dòng)臺(tái)網(wǎng)的組建是地震應(yīng)急工作的重要組成部分，流動(dòng)臺(tái)網(wǎng)的組建一般遵循布設(shè)區(qū)域應(yīng)覆蓋地震破裂面兩側(cè)10 km 范圍及余震展布區(qū)域的規(guī)則。如果地理環(huán)境十分惡劣，人員無(wú)法到達(dá)，可根據(jù)環(huán)境條件適當(dāng)調(diào)整，流動(dòng)臺(tái)和現(xiàn)有固定臺(tái)要合理對(duì)震中形成包圍分布，同時(shí)還要考慮地震構(gòu)造帶的走向，地震破裂方向和震中遷移情況等。同時(shí)，流動(dòng)臺(tái)臺(tái)址的選擇應(yīng)確定周?chē)h(huán)境無(wú)較高遮擋、山坡坡度平緩、遠(yuǎn)離高壓線、無(wú)干擾源、無(wú)高速公路、鐵路、無(wú)地質(zhì)災(zāi)害危險(xiǎn)[3]。經(jīng)過(guò)對(duì)布設(shè)位置的實(shí)地堪選，選定了杏樹(shù)屯（L2102）、蟲(chóng)王廟（L2103）、蓮山街道（L2104）、城子坦（L2105）四個(gè)環(huán)境噪聲低、安全性高、通信供電良好的觀測(cè)點(diǎn)架設(shè)流動(dòng)臺(tái)。大連普蘭店M4.6 地震應(yīng)急流動(dòng)觀測(cè)聯(lián)合組網(wǎng)臺(tái)站的空間分布如圖1 所示，各應(yīng)急流動(dòng)觀測(cè)臺(tái)站的具體信息如表1所示。

圖1 大連普蘭店M4.6地震應(yīng)急流動(dòng)觀測(cè)聯(lián)合組網(wǎng)臺(tái)站空間分布圖Fig.1 Spatial distribution of emergency mobile observation joint network stations for Dalian Pulandian M4.6 earthquake

表1 流動(dòng)觀測(cè)臺(tái)站信息表

2.2 流動(dòng)臺(tái)站基本配置

圖2 遼寧流動(dòng)臺(tái)網(wǎng)技術(shù)系統(tǒng)構(gòu)成圖Fig.2 Composition diagram of Liaoning mobile network technology system

普蘭店M4.6 地震應(yīng)急流動(dòng)臺(tái)網(wǎng)的4 個(gè)流動(dòng)臺(tái)均采用港震GL-PS2 型一體式短周期地震儀，地震計(jì)周期為2 s，通信設(shè)備采用廈門(mén)計(jì)訊物聯(lián)科技有限公司生產(chǎn)的TG451-LP01 型和廈門(mén)四信公司生產(chǎn)的F-NR100 型全網(wǎng)通無(wú)線4G 傳輸設(shè)備，供電方式主要由太陽(yáng)能+蓄電池+交流電綜合供電。遼寧流動(dòng)臺(tái)網(wǎng)技術(shù)系統(tǒng)構(gòu)成如圖2所示。

2.3 流動(dòng)臺(tái)站參數(shù)設(shè)置

流動(dòng)臺(tái)參數(shù)配置主要包括：儀器設(shè)備參數(shù)以及臺(tái)網(wǎng)中心通信參數(shù)配置。

（1）流動(dòng)臺(tái)儀器參數(shù)配置，主要是指現(xiàn)場(chǎng)技術(shù)人員，在流動(dòng)臺(tái)架設(shè)完畢后對(duì)設(shè)備的名稱、臺(tái)站標(biāo)識(shí)、臺(tái)站編號(hào)、設(shè)備IP 地址、采樣率等進(jìn)行相應(yīng)設(shè)置，其中最重要的采樣率應(yīng)該設(shè)置為100 sps，在確定GPS 授時(shí)成功后，進(jìn)行標(biāo)定和觸發(fā)測(cè)試，四個(gè)流動(dòng)臺(tái)地震計(jì)脈沖標(biāo)定和正弦標(biāo)定如圖3 所示，標(biāo)定結(jié)算結(jié)果如表2 所示。現(xiàn)場(chǎng)所有工作完成后，現(xiàn)場(chǎng)技術(shù)人員向臺(tái)網(wǎng)技術(shù)人員報(bào)告臺(tái)站編號(hào)、經(jīng)緯度、高程、IP地址、采樣率、設(shè)備型號(hào)、用戶名、密碼等信息，確定通信傳輸正常。

（2）臺(tái)網(wǎng)中心通信參數(shù)配置，通過(guò)現(xiàn)場(chǎng)技術(shù)人員提供的信息，正確配置參數(shù)信息（經(jīng)緯度、高程、采樣率、靈敏度、零極點(diǎn)、一體化因子等），流動(dòng)臺(tái)的經(jīng)緯度、高程決定了定位精度，靈敏度、零點(diǎn)、極點(diǎn)決定了地震分析計(jì)算的準(zhǔn)確性[2]。

圖3 流動(dòng)臺(tái)脈沖標(biāo)定和正弦標(biāo)定圖Fig.3 Pulsecalibrationandsinecalibrationdiagram ofmobile station

3 流動(dòng)臺(tái)噪聲水平分析

為客觀真實(shí)地了解臺(tái)站背景噪聲現(xiàn)狀，保證地震計(jì)系統(tǒng)響應(yīng)特性穩(wěn)定，選取2023 年9 月四個(gè)流動(dòng)臺(tái)無(wú)地震波形事件的無(wú)明顯干擾的1 h數(shù)據(jù)，流動(dòng)臺(tái)記錄數(shù)據(jù)采用SEED 和DAT 格式，將其進(jìn)行分道并轉(zhuǎn)換為ASC II 碼格式文本，并計(jì)算其1～20 Hz 頻帶地動(dòng)噪聲均方根值（RMS值），這是衡量臺(tái)基背景噪聲水平的重要指標(biāo)，四個(gè)流動(dòng)臺(tái)1～20 Hz 頻帶范圍內(nèi)環(huán)境地動(dòng)噪聲水平值如表3 所示；根據(jù)實(shí)際儀器種類、零極點(diǎn)和增益參數(shù)，使用中國(guó)地震局港震機(jī)電技術(shù)有限公司童汪練研制開(kāi)發(fā)的軟件，測(cè)算四個(gè)流動(dòng)臺(tái)的地震動(dòng)噪聲加速度功率譜密度值（PSD值），PSD 值是描述隨機(jī)信號(hào)（隨機(jī)信號(hào)只能用統(tǒng)計(jì)平衡量來(lái)表征）統(tǒng)計(jì)規(guī)律的重要特征參量，其物理意義為隨機(jī)信號(hào)功率在頻率上的分布，表現(xiàn)為一條功率密度和頻率的關(guān)系曲線[4]，四個(gè)流動(dòng)臺(tái)噪聲功率譜密度曲線如圖4所示。

表2 流動(dòng)臺(tái)標(biāo)定結(jié)果

表3 流動(dòng)臺(tái)臺(tái)基噪聲RMS平均值

圖4 流動(dòng)臺(tái)噪聲功率譜密度曲線圖Fig.4 Acceleration noise power spectral density maps of mobile station

4 流動(dòng)臺(tái)運(yùn)行監(jiān)測(cè)狀況

四個(gè)流動(dòng)臺(tái)從8 月24 日架設(shè)完成至10 月8日為止運(yùn)行良好，連續(xù)率均在99.84%以上，各臺(tái)站運(yùn)行連續(xù)率情況如表4所示。

表4 流動(dòng)臺(tái)運(yùn)行連續(xù)率統(tǒng)計(jì)（%）

截至2023 年10 月8 日，流動(dòng)臺(tái)運(yùn)行期間共記錄到地震83次，其中M3.0～3.9 余震0 次，M2.0～2.9 余震1 次，M1.0～1.9 余震3 次，M1.0以下余震79次。

5 結(jié)語(yǔ)

大連普蘭店M4.6地震是遼寧省近10年內(nèi)發(fā)生的較大地震，本次地震應(yīng)急響應(yīng)檢驗(yàn)了遼寧省地震局現(xiàn)場(chǎng)流動(dòng)組隊(duì)伍的實(shí)戰(zhàn)能力。流測(cè)工作組能夠迅速高效的完成本次應(yīng)急響應(yīng)任務(wù)，為地震應(yīng)急工作提供強(qiáng)有力的保障。本次應(yīng)急現(xiàn)場(chǎng)流動(dòng)臺(tái)架設(shè)過(guò)程中總結(jié)出以下經(jīng)驗(yàn)：

（1）震中轄區(qū)中心站前突隊(duì)以及就近工作流動(dòng)隊(duì)員組成第一梯隊(duì)，到達(dá)指定架設(shè)點(diǎn)，有效縮短了響應(yīng)時(shí)間，較好地檢驗(yàn)了中心站工作人員的流動(dòng)臺(tái)架設(shè)能力和水平，發(fā)揮了流動(dòng)組的機(jī)動(dòng)性和靈活性；

（2）地震發(fā)生后，迅速與大連市地震辦取得聯(lián)系，根據(jù)現(xiàn)有資源，大連市地震辦在震中架設(shè)流動(dòng)臺(tái)，擔(dān)負(fù)余震監(jiān)測(cè)的同時(shí)，也起到了科普宣傳和地震信息的作用；

（3）通過(guò)此次應(yīng)急響應(yīng)，與地方相關(guān)部門(mén)的合作，從日常演練的座談交流轉(zhuǎn)變?yōu)閷?shí)戰(zhàn)配合，取得了較好的效果，驗(yàn)證了日常演練時(shí)加強(qiáng)與地方合作的重要性[5]；

（4）此次流動(dòng)臺(tái)的架設(shè)點(diǎn)位有效的覆蓋了震區(qū)范圍，在提升了余震監(jiān)測(cè)能力的同時(shí)，為震情趨勢(shì)研判提供了有效依據(jù)；

（5）通過(guò)對(duì)流動(dòng)臺(tái)脈沖標(biāo)定和正弦標(biāo)定的計(jì)算，驗(yàn)證了流動(dòng)臺(tái)設(shè)備性能良好；通過(guò)對(duì)背景噪聲的計(jì)算分析，其1～20 Hz 頻帶地震動(dòng)噪聲均方根值（RMS 值）最優(yōu)達(dá)到了3.14 E-8m/s,通過(guò)其地震動(dòng)噪聲加速度功率譜密度值（PSD值）曲線圖，可以看出流動(dòng)臺(tái)布設(shè)的點(diǎn)位周?chē)蓴_源較少，數(shù)據(jù)質(zhì)量較高。

總之，此次地震處置中，遼寧流動(dòng)測(cè)震組在我局各部門(mén)的通力協(xié)作下，高速高效的完成了流動(dòng)臺(tái)架設(shè)任務(wù)，按照震后12 小時(shí)地震響應(yīng)行動(dòng)清單在規(guī)定時(shí)間內(nèi)圓滿完成工作任務(wù)。