羅詞建,李媛媛,韓曉飛

(陜西省地震局,西安 710068)

陜西省十五形變臺網(wǎng)數(shù)據(jù)質量評價

羅詞建,李媛媛,韓曉飛

(陜西省地震局,西安 710068)

對陜西省十五形變臺網(wǎng)2008—2009年的數(shù)據(jù)質量進行了評價。結果表明:陜西省十五形變臺網(wǎng)數(shù)據(jù)質量較高,2009年數(shù)據(jù)完整率達99.43%,整個形變臺網(wǎng)15個測項中有14個測項精度達到優(yōu)秀,可以應用于地震預測預報及相關研究。并對提高數(shù)據(jù)質量提出了幾點建議。

形變;質量;評價;陜西

0 引言

“十五”期間,陜西省地震局按照中國地震局和陜西省的統(tǒng)一部署,實施了陜西省數(shù)字地震觀測網(wǎng)絡項目前兆分項目。新建了漢中、寶雞、華陰3個形變臺,升級改造了西安、乾陵、寧陜、安康4個形變臺,使陜西省形變臺站增加到8個。自2007年10月陜西省數(shù)字地震觀測網(wǎng)絡項目前兆分項目通過驗收以來,整個系統(tǒng)已經(jīng)正式運行2年5個多月,各儀器工作狀態(tài)也已經(jīng)穩(wěn)定下來。2008年5月12日汶川8.0級地震前各觀測項目均有不同程度的異常出現(xiàn)[1]。利用已經(jīng)獲得的形變臺站觀測數(shù)據(jù),對數(shù)據(jù)質量進行定性地評價,將對今后本地區(qū)地震預測預報提供可靠的依據(jù)。

1 臺網(wǎng)概述

陜西省形變臺網(wǎng)由西安、乾陵、寧陜、安康、寶雞、漢中、華陰、韓城等8個臺站組成,其中韓城臺為水平擺模擬觀測。圖1為陜西省形變臺網(wǎng)臺站分布圖。共有形變觀測儀器18套,其中有傾斜、應變主測項19個,溫度、氣壓等輔助測項17個。

2 質量評價

2.1 評價范圍

圖1 陜西省形變臺網(wǎng)臺站分布圖

華陰臺儀器于2010年2月1日開始投入運行,韓城臺為模擬觀測,故不在本次評價的范圍之內。本次評價只對6個臺站的15套儀器共15個主測項2008年1月1日至2009年12月31日的數(shù)據(jù)進行質量評價。

2.2 評價方法及內容

采用中國地震前兆臺網(wǎng)數(shù)據(jù)處理和運行評價系統(tǒng)軟件,計算觀測數(shù)據(jù)完整率和資料內精度指標,結合觀測曲線形態(tài)和臺站數(shù)據(jù)狀況等進行分析評價。

2.3 綜合評價指標

對所選數(shù)據(jù)進行圖像分析和數(shù)據(jù)完整率、數(shù)據(jù)內在質量的量化評價,其中圖像分析占40%得分,數(shù)據(jù)完整率和內在質量各占30%得分。具體指標見表1。

表1 綜合評價指標表

2.4 完整率指標計算

從數(shù)據(jù)庫預處理數(shù)據(jù)表中選取2008年1月1日至2009年12月31日2年形變臺網(wǎng)的連續(xù)觀測分鐘值數(shù)據(jù),按月統(tǒng)計應有的觀測樣本數(shù),扣除無效測值樣本數(shù)(不是真實反映測量值的觀測樣本),計算每個測項的數(shù)據(jù)完整率,公式如下:

多分量測項的數(shù)據(jù)完整率取各分量的平均值作為該測項的數(shù)據(jù)完整率,按月計算,以年為單位進行評價。臺網(wǎng)總體數(shù)據(jù)完整率為所有測項數(shù)據(jù)完整率的平均值。根據(jù)上述方法分別計算了2008和2009年陜西省十五形變臺網(wǎng)各測項數(shù)據(jù)完整率,傾斜觀測各測項數(shù)據(jù)完整率曲線圖見圖2。

圖22008 —2009年陜西省十五形變臺網(wǎng)傾斜觀測各測項數(shù)據(jù)完整率曲線圖

2.5 精度指標計算

資料內精度以傾斜儀的 M2波潮汐因子誤差、應變儀的M2波潮汐因子相對誤差為評價指標。從數(shù)據(jù)庫預處理數(shù)據(jù)表中選取2008年1月1日至2009年12月31日2年形變臺網(wǎng)各測項整時值數(shù)據(jù),按月進行精度計算,以年為單位進行評價。測項精度為各分量精度的平均值。2008—2009年陜西省十五形變臺網(wǎng)傾斜觀測各測項數(shù)據(jù)精度曲線圖見圖3。

圖32008 —2009年陜西省十五形變臺網(wǎng)傾斜觀測各測項數(shù)據(jù)精度曲線圖

2.6 數(shù)據(jù)曲線形態(tài)

數(shù)據(jù)曲線形態(tài)評價主要是查看各個測項分量記錄到的固體潮汐形態(tài)是否清晰。由于陜西省地震局在臺站勘選和儀器安裝時嚴格按照技術規(guī)范進行,觀測條件均符合要求[2],各儀器都能記錄到固體潮汐形態(tài)。圖4為2008年10月乾陵地震臺垂直擺數(shù)據(jù)曲線圖。

圖4 乾陵地震臺垂直擺北南分量2008年10月數(shù)據(jù)曲線圖

2.7 評價資料說明

在計算數(shù)據(jù)完整率和精度指標前,對所選取的各臺站各測項觀測數(shù)據(jù)樣本進行了檢查和預處理,剔除了無效測值,獲得計算用數(shù)據(jù)樣本。

(1)漢中臺水管儀2008年4月22開始前后幅度突變,故本臺本月不參加計算。

(2)2008年5月,漢中臺水管儀北南向日變幅>5000ms,潮汐因子為266.6769,東西向5月21日開始前后幅度突變,日變幅由80ms變?yōu)?5ms,潮汐因子為1.8335。故本臺本月不參加計算。

(3)2008年5月12日,漢中地震臺垂直擺北南分量在汶川地震中損壞,5月13—25日斷記無數(shù)據(jù)。故本臺本月不參加計算。

(4)安康臺體應變2008年8月9—19日儀器故障,無數(shù)據(jù)。故本臺本月不參加計算。

3 評價結果

陜西省形變臺網(wǎng)2008年總體數(shù)據(jù)完整率為98.61%,綜合評價達到優(yōu)秀的測項11個,良好的2個,差的2個,總體優(yōu)良率為86.7%。2009年總體數(shù)據(jù)完整率為99.43%,綜合評價達到優(yōu)秀的測項14個,差的1個,總體優(yōu)良率為93.3%。具體評價結果見表2。

表2 數(shù)據(jù)質量測評結果

4 評價結果分析

(1)陜西省形變臺網(wǎng)各測項2008—2009年總體數(shù)據(jù)完整率都大于95%。最低為2008年寧陜臺垂直擺傾斜觀測(5月和7月儀器故障各1次),其數(shù)值為96.2%;最高為99.9%,分別是2009年乾陵臺垂直擺傾斜觀測和漢中臺洞體應變觀測(表2)。

(2)陜西省形變臺網(wǎng)2009年總體數(shù)據(jù)完整率高于2008年總體數(shù)據(jù)完整率。分別為 98.61%,99.43%(表 2)。

(3)陜西省形變臺網(wǎng)各測項2008年與2009年總體數(shù)據(jù)精度較高,且2009年的數(shù)據(jù)精度明顯高于2008年的數(shù)據(jù)精度(圖5)。2008年8項傾斜觀測中,M2波潮汐因子誤差≤0.02的測項有5個,0.02≤M2波潮汐因子誤差≤0.05的測項有2個;2008年7項應變觀測中,M2波潮汐因子相對誤差≤0.05的測項有6個;2009年8項傾斜觀測中,8個測項M2波潮汐因子誤差≤0.02,2009年7項應變觀測中,M2波潮汐因子相對誤差≤0.05的測項有6個(表 2)。

圖5 漢中臺映震波形圖

(4)2009年陜西省形變臺網(wǎng)傾斜觀測中,精度最高的儀器為乾陵臺的 VS型垂直擺,其 mγ=0.0032;應變觀測中,精度最高的儀器為寧陜臺的TJ-2型鉆孔應變儀 ,其σα/α=0.0054。

(5)震時效應明顯。較大地震發(fā)生時,形變觀測各測項均出現(xiàn)同震效應。圖5為2009年1月16日01時49分千島群島地區(qū)7.3級地震漢中臺映震波形。

(6)從總體評價結果來看,2008年綜合評價達到優(yōu)秀的測項11個,良好的2個,差的2個,總體優(yōu)良率為86.7%。2009年綜合評價達到優(yōu)秀的測項14個,差的1個,總體優(yōu)良率為93.3%。整體來看,2009年陜西省十五形變臺網(wǎng)的數(shù)據(jù)質量優(yōu)于2008年,各方面質量較2008年都有很大提高。

陜西省十五形變資料在汶川8.0級地震及其余震和陜西及周鄰地區(qū)地震預測預報研究中也有廣泛的應用[3]。宋茉、柯昌安等在相關研究中也發(fā)現(xiàn)陜西省形變臺站觀測資料在汶川地震前后存在顯著的異常[4-5]。陜西省十五形變臺網(wǎng)高質量的數(shù)據(jù),將在今后本地區(qū)地震預測和相關研究中進一步發(fā)揮作用。

5 對于提高數(shù)據(jù)質量的幾點建議

結合陜西形變臺站實際情況來看,不同臺站數(shù)據(jù)質量存在著明顯差異。其主要原因有3個方面:一是先天環(huán)境因素,二是數(shù)據(jù)處理人員的技術水平,三是儀器維護水平和及時性。因此,本文提出以下幾點建議:

(1)臺址勘選要嚴格把關,要符合觀測技術規(guī)范?？刂茢?shù)字化形變資料整體質量的因素是臺址條件[6]。陜西省形變各臺站的臺基條件不同,形變山洞的進深不同,覆蓋層厚度不同,臺站附近的地形地貌不同等。以總體評價為差的西安臺洞體應變來說,其臺站處在天子峪口,受洪水和大風的影響較為嚴重。

(2)加強數(shù)據(jù)處理培訓,進一步提高數(shù)據(jù)處理工作人員的技術水平。十五前兆觀測系統(tǒng)建立起來后,形變觀測增加了新手段,如鉆孔應變;開發(fā)了新的數(shù)據(jù)處理軟件,工作人員對此都有一個學習適應過程。另外,數(shù)據(jù)處理軟件還不夠完善,這都是影響數(shù)據(jù)處理質量的因素。

(3)加強儀器運行維護管理。儀器維護人員要對新儀器深入了解,進一步熟練業(yè)務,保證儀器得到及時維修,確保儀器連續(xù)穩(wěn)定運行。

[1] 張燕,吳云,呂品姬.汶川8.0級地震前定點形變異常特征[J].地震學報,2009,31(2):152-159.

[2] 陜西省地震局.陜西省數(shù)字地震觀測網(wǎng)絡項目前兆分項工程技術報告[R].2007.

[3] 張宇翔,羅詞建.陜西地震監(jiān)測臺網(wǎng)在汶川地震監(jiān)測中的應用[J].地震地磁觀測與研究,2010,31(5):138-142.

[4] 宋茉,邱澤華.汶川8.0級地震前周邊地區(qū)鉆孔體應變的相關變化[J].國際地震動態(tài),2009,(4):39.

[5] 柯昌安,李正媛,竇瑪麗.汶川8級地震前陜西地傾斜γ值的異常反應[J].大地測量與地球動力學,2008,28(6):56-60.

[6] 王梅,宋治平,李峰,等.形變數(shù)字化資料綜合評價[J].大地測量與地球動力學,2003,23(4):60-64.

Data Quality Evaluation of the Deformation Networks of the Tenth Five-year Project in Shaanxi Province

LUO Ci-jian,LI Yuan-yuan,HAN Xiao-fei
(Earthquake Administration of Shaanxi Province,Xi’an 710068,China)

Quality of data(2008—2009)from deformation networks of the tenth five-year project in Shaanxi Province are evaluated.Results show that the data are of comparatively high quality.Integrity rate of data in 2009is as high as 99.43%,and precision for 14of the 15observation items of the deformation networks is attained to excellence.Therefore the data could consequently be applied to earthquake forecasting and prediction and relevant researches.Some improving suggestions on data quality are proposed accordingly.

deformation;quality;evaluation;Shaanxi Province

P315.73

A

1003-1375(2010)04-0041-06

2010-04-12

陜西省地震局中央財政汶川地震災后恢復重建基金項目

羅詞建(1980-),男(漢族),陜西寧陜人,陜西省地震局助理工程師,主要從事地震前兆觀測和強震動觀測工作.E-mail:luojia1224@sohu.com