涇縣臺VP型垂直擺傾斜儀觀測資料質(zhì)量分析

摘""要：針對涇縣臺VP型垂直擺傾斜儀2016—2019年觀測資料進行質(zhì)量綜合評估，分析影響觀測資料質(zhì)量的干擾事件。結(jié)果表明：儀器受觀測系統(tǒng)故障和人為干擾影響顯著、占比94%，其中超量程、傳感器、調(diào)零、進洞等因素又是上述兩類事件的主要因素、占比92%以上，同時觀測洞室環(huán)境易受氣象季節(jié)性影響，觀測資料質(zhì)量指標和干擾事件均呈現(xiàn)季節(jié)性特征。

關(guān)鍵詞：VP型垂直擺"""涇縣地震臺"""質(zhì)量評估"""干擾事件

中圖分類號：P315.62

Quality"Analysis"of"VP-Type"Tiltmeter"Observation"Data"at"Jingxian"Station

DING"Yu1""YIN"Chuanbing1""YAN"Ji2""XIAO"Pan1""LI"Lulu1

1.Bengbu"Earthquake"Monitoring"Center"Station，"Bengbu，"Anhui"Province，"233000"China;"2.Huangshan"Earthquake"Monitoring"Center"Station，"Huangshan，"Anhui"Province，"245011"China

Abstract："A"comprehensive"quality"assessment"was"conducted"on"the"observation"data"of"the"VP-type"vertical"pendulum"tiltmeter"in"Jingxian"station"from"2016"to"2019，"and"the"interference"events"affecting"the"quality"of"the"observation"data"were"analyzed."The"results"show"that"the"instrument"is"significantly"affected"by"observation"system"failure"and"human"interference，"accounting"for"94%."Of"these，"overrange，"sensor，"zero"adjustment，"and"entering"the"tunnel"are"the"main"factors"of"the"above"two"types"of"events，"accounting"for"more"than"92%."Additionally，"the"observation"environment"of"the"tunnel"is"susceptible"to"seasonal"meteorological"effects，"and"both"the"quality"indicators"of"observation"data"and"interference"events"exhibit"seasonal"characteristics.

Key""Words：""VP-type"vertical"pendulum;"Jingxian"Seismic"Station;"Quality"assessment;"Disturbance"event

地殼形變觀測是獲取地殼的微小變化、捕捉地震地球物理信息的途徑之一，地形變觀測數(shù)據(jù)為地震預測預報提供了具有物理意義的直接證據(jù)和定量特征[1]。研究人員采用垂直擺傾斜儀觀測資料已在映震效能評估、中強地震前異常識別等開展相關(guān)研究[2-4]。本文通過研究涇縣地震臺（下文簡稱涇縣臺）VP型垂直擺傾斜儀觀測的變化規(guī)律、計算內(nèi)在精度和主要干擾事件，使人們對洞體VP型垂直傾斜儀的觀測有了較為全面的認識。

1""概況

涇縣臺形變觀測山洞位于皖南山區(qū)，山洞巖性為志留系石英砂巖，巖體完整，洞體覆蓋層約50"m，洞溫年變幅±0.7"℃、日變幅0.03"℃。2013年8月，VP型垂直擺傾斜儀安裝在距洞口40"m的巖石墩上，儀器采用塑料罩保溫措施，利用擺的鉛錘原理接收地面的傾斜變化，垂直擺機械結(jié)構(gòu)。

2""觀測質(zhì)量評定

本文使用安徽地球物理臺網(wǎng)提供的觀測數(shù)據(jù)，參考有關(guān)技術(shù)指標對觀測數(shù)據(jù)質(zhì)量進行評估，對2016—2019年垂直擺傾斜儀觀測資料進行分析評定。

2.1""連續(xù)率和完整率

觀測數(shù)據(jù)的連續(xù)率和完整率是衡量地震地球物理觀測數(shù)據(jù)質(zhì)量的重要指標之一。表1評估表明，2016年、2017年垂直擺傾斜儀的連續(xù)率為98.77%、99.09%，2019年NS、EW分量達到100%，逐年提高，"NS、EW分量4—8月份較低，受觀測系統(tǒng)故障影響較大，2016年6月多次供電電源停電導致連續(xù)率為92.8%，2016年6月、2017年4月超量程故障和2018年7月、2019年6月傳感器芯片故障頻繁，導致相應月份完整率較低。

2.2"""零漂和變幅

零漂是主要反映觀測儀器及其礅基穩(wěn)定程度或觀測點區(qū)域的新構(gòu)造運動[1]。從表1可見，年零漂EW分量總體小于NS分量，其中2017年EW分量1.968″和2016年EW分量-0.058″分別為兩分量最大、最小年零漂，2017年EW分量、2019年NS分量年零漂大于1″。數(shù)值在（700～-720）×10-3″之間，呈現(xiàn)顯著年變趨勢（如圖1所示）。

2.3""噪聲水平

長周期擬合相對噪聲水平M1是表征觀測值長期穩(wěn)定性的指標。涇縣臺垂直擺傾斜NS、EW分量觀測資料相對噪聲水平M1為0.0212″、0.0447″，NS分量相對噪聲水平M1優(yōu)于EW分量（如表2所示）。

2.4""調(diào)和分析

M2波潮汐因子中誤差Mγ指標是評定傾斜觀測質(zhì)量的第一項指標。垂直擺傾斜2016—2019年度M2波潮汐因子中誤差的NS、EW分量為0.017"1″～0.240"8″、0.011"1″～0.758"1″，M2潮汐因子的NS、EW分量為0.425"3～1.080"5、1.303"7～3.281"7（見圖2），兩分量Mγ值均大于0.02″，Mγ值EW分量大于NS分量。

3""觀測干擾事件因素分析

觀測系統(tǒng)產(chǎn)出數(shù)據(jù)受到觀測環(huán)境影響外，同時還受到儀器自身影響[5，6]。統(tǒng)計垂直擺傾斜儀2016—2019年度觀測系統(tǒng)干擾事件總計223次，系統(tǒng)故障110次，占比49%；人為干擾100次，占比45%，系統(tǒng)故障、人為干擾是主要影響事件，占比94%，2018、2019年度干擾事件頻次顯著下降（如表3所示）。每年4—0月份事件發(fā)生頻次較高在20～30次區(qū)間，11月份至來年2月份相對較低在10～15次區(qū)間。

3.1""系統(tǒng)故障

2016—2019年度垂直擺傾斜儀累計發(fā)生系統(tǒng)故障事件110次，其中超量程故障59次，占比54%；傳感器故障23次，占比21%；供電故障21次，占比18%。上述3種因素類系統(tǒng)故障事件102次，占比93%，可認為是引起儀器觀測系統(tǒng)故障的主要因素。

3.2""人為干擾

2016—2019年度垂直擺傾斜儀觀測運行累計發(fā)生人為干擾100次，其中調(diào)零72次，占比72%；進洞20次，占比20%，兩類因素的人為干擾事件合計92次，占比92%，調(diào)零、進洞是人為干擾對儀器觀測系統(tǒng)運行的主要因素。

3.3""自然環(huán)境

涇縣臺2016—2019年度垂直擺傾斜儀觀測運行累計發(fā)生自然環(huán)境影響事件13次。

4""結(jié)語

涇縣臺垂直擺傾斜儀因超量程、傳感器故障事件頻繁，數(shù)據(jù)完整率不高，呈現(xiàn)年變規(guī)律，年零漂、年變幅均低于全國擺式傾斜年零漂均值0.4″和年變幅0.93″，資料內(nèi)在質(zhì)量的M2波潮汐因子中誤差及噪聲水平基本滿足形變規(guī)范要求。儀器觀測運行呈現(xiàn)夏高冬低的季節(jié)性特征。

儀器運維中須重點做好供電和儀器保溫防潮，避免因停電而造成缺數(shù)，加強系統(tǒng)巡查和數(shù)據(jù)跟蹤。

參考文獻

[1]"中國地震局監(jiān)測司.地殼形變數(shù)字觀測技術(shù)[M].北京：地震出版社，2003.

[2]"郜懷龍，郜懷龍，禹小軍，等.韶關(guān)臺VS型垂直擺映震效能分析[J].華南地震，2020，40（3）：84-91.

[3]"馬武鋼.河北VP型寬頻帶垂直擺傾斜儀映震效能及時頻特征分析[J].大地測量與地球動力學，2022，42（6）：643-649.

[4]"鄭永通，全建軍，王紹然，等.龍巖地震臺地傾斜觀測數(shù)據(jù)降雨干擾及福建中強地震前異常分析[J].地震地磁觀測與研究，2022，43（5）：120-128.

[5]"高翠珍，王曉霞，高彥，等.山西垂直擺傾斜儀背景噪聲分析[J].地震地磁觀測與研究，2024，45（1）：101-107.

[6]"張小艷，趙星，熊峰，等，內(nèi)蒙古VP垂直擺傾斜儀背景噪聲水平[J].華北地震科學，2023，41（2）：108-112.