萬永革 盛書中 武 曄 李迎秋

（防災(zāi)科學(xué)技術(shù)學(xué)院，河北 101601）

地下流體的水位觀測數(shù)據(jù)中除了含有可能的地震前兆信號(hào)外，還含有固體潮效應(yīng)，氣壓效應(yīng)，降雨量等等因素的影響。而通常認(rèn)為地下水位的地震前兆信號(hào)是弱信號(hào)，難于從眾多強(qiáng)干擾中清楚識(shí)別出來?？茖W(xué)的分析方法是將綜合的地下水位觀測信息分解為各種因素（包括地震前兆信號(hào)）的疊加。去除了這些干擾數(shù)據(jù)就能夠凸顯可能的地震前兆信號(hào)。在眾多的干擾因素中，氣壓對(duì)地下水位觀測的影響具有優(yōu)勢地位。本文提出采用自適應(yīng)濾波器濾除氣壓效應(yīng)的方法，并給出了具體實(shí)例。

1 自適應(yīng)噪聲對(duì)消器原理

設(shè)置兩個(gè)通道作為輸入：主通道和參考通道。假定信號(hào)s(n)、v0(n)和v1(n)為零均值平穩(wěn)隨機(jī)序列（對(duì)于前兆數(shù)據(jù)通常滿足這種條件），主通道輸入 s(n)＋v0(n)，參考通道輸入 v1(n)，由于兩個(gè)通道受到的干擾v0(n)和v1(n)來自同樣的干擾源，所以兩者之間存在一定的相關(guān)性，但是v0(n)和v1(n)與有用信號(hào)s(n)不相關(guān)。自適應(yīng)噪聲抵消系統(tǒng)就是自適應(yīng)確定濾波系數(shù)，使以輸入為v1(n)的濾波器輸出在最小均方誤差意義上最接近主通道噪聲信號(hào)v0(n)，它是v0(n)的最佳估計(jì)。這樣通過相減器，將主通道的噪聲信號(hào)v0(n)對(duì)消掉。

2 實(shí)例分析

以四川南溪臺(tái)的地下水位數(shù)據(jù)為例說明如何采用自適應(yīng)濾波器將氣壓效應(yīng)排除。在該臺(tái)站同時(shí)有地下水位和氣壓的整點(diǎn)采樣數(shù)據(jù)。我們以2008年12月30天的水位埋深和氣壓的整點(diǎn)數(shù)據(jù)作為輸入，水位埋深記錄包含有氣壓的效應(yīng)，我們將氣壓記錄作為干擾源信息，采用自適應(yīng)濾波器的噪聲對(duì)消技術(shù)消除氣壓的影響（圖1）。其中第3幅圖為去除固氣壓效應(yīng)的水位數(shù)據(jù)，可見達(dá)到了極大地減少了氣壓的影響。

圖1 輸出圖形