高熹微，張 騫，卜玉菲，趙衛(wèi)紅*，郭宇鑫，李 玉

（1. 江蘇省地震局高郵地震臺(tái)，江蘇 高郵 225600；2. 江蘇省地震局，南京 210014）

0 引言

針對(duì)地電臺(tái)站建設(shè)和觀測(cè)儀器入網(wǎng)，中國(guó)地震局和電磁學(xué)科技術(shù)管理組編制了一系列的行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)和技術(shù)規(guī)范[1-7]，提出了明確的技術(shù)要求，如地震觀測(cè)儀器進(jìn)網(wǎng)技術(shù)要求[6]，并給出了相應(yīng)的測(cè)試方法，但未將地電儀器連入經(jīng)過(guò)批準(zhǔn)的野外觀測(cè)場(chǎng)地進(jìn)行實(shí)地測(cè)試來(lái)驗(yàn)證儀器實(shí)際野外觀測(cè)性能。因此按照地電建設(shè)規(guī)范[2,5]要求，建設(shè)了高郵地電比測(cè)平臺(tái)和平?jīng)龅仉姳葴y(cè)平臺(tái)，在通過(guò)認(rèn)證和考核后，承擔(dān)地電學(xué)科儀器的臺(tái)站野外比測(cè)工作。從環(huán)境適應(yīng)性、觀測(cè)一致性、運(yùn)行穩(wěn)定性等方面對(duì)地電儀器進(jìn)行對(duì)比測(cè)試，同時(shí)編寫地電觀測(cè)儀器技術(shù)比測(cè)規(guī)范，形成地電學(xué)科專業(yè)設(shè)備臺(tái)站比測(cè)完整的流程和方法，并設(shè)置技術(shù)指標(biāo)值來(lái)衡量比測(cè)儀器，確保地震監(jiān)測(cè)地電學(xué)科專業(yè)設(shè)備的性能穩(wěn)定和得到高質(zhì)量的觀測(cè)數(shù)據(jù)。

在參考地電行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)的基礎(chǔ)上，編寫了地電觀測(cè)儀器比測(cè)技術(shù)規(guī)范（第一部分：地電阻率儀；第二部分：地電場(chǎng)儀），建立了臺(tái)站地電儀器比測(cè)流程和方法等內(nèi)容，并將地電場(chǎng)儀和地電阻率儀的《地震監(jiān)測(cè)專業(yè)設(shè)備定型測(cè)試大綱》（https://www.cencc.ac.cn/cenc/_300 647/352 611/index.html）中設(shè)立的4個(gè)技術(shù)指標(biāo)擴(kuò)充為8個(gè)來(lái)分析比測(cè)儀器產(chǎn)出數(shù)據(jù)的穩(wěn)定性和一致性。針對(duì)這8個(gè)技術(shù)指標(biāo)設(shè)置值是否合理及是否滿足現(xiàn)今在用地電儀器觀測(cè)要求的問(wèn)題，將ZD9A-Ⅱ和GEF-Ⅱ兩種不同型號(hào)的儀器連接同一地電場(chǎng)觀測(cè)裝置進(jìn)行對(duì)比觀測(cè)。利用該試驗(yàn)數(shù)據(jù)來(lái)計(jì)算地電場(chǎng)比測(cè)規(guī)范技術(shù)指標(biāo)值，平?jīng)雠_(tái)ZD8M地電阻率儀對(duì)比觀測(cè)數(shù)據(jù)計(jì)算地電阻率比測(cè)規(guī)范技術(shù)指標(biāo)值，通過(guò)試驗(yàn)數(shù)據(jù)和歷史觀測(cè)數(shù)據(jù)計(jì)算所得結(jié)果，來(lái)驗(yàn)證技術(shù)指標(biāo)設(shè)置值的合理性，為地電觀測(cè)儀器比測(cè)技術(shù)規(guī)范編寫中技術(shù)指標(biāo)值的制定提供基礎(chǔ)支撐。從而為后續(xù)的地電臺(tái)站比測(cè)提供依據(jù)，并為規(guī)范地電觀測(cè)儀器和產(chǎn)出用于地震監(jiān)測(cè)、預(yù)報(bào)的高質(zhì)量地電觀測(cè)數(shù)據(jù)提供保障。

1 數(shù)據(jù)選取

地電場(chǎng)所用數(shù)據(jù)為2019年10月18日至2020年4月18日期間ZD9A-Ⅱ、GEF-Ⅱ地電場(chǎng)儀連接臺(tái)上現(xiàn)有的地電場(chǎng)觀測(cè)裝置按照地電學(xué)科現(xiàn)行要求進(jìn)行觀測(cè)所產(chǎn)出的觀測(cè)數(shù)據(jù)。選取2019年12月22—23日的觀測(cè)數(shù)據(jù)（圖1）進(jìn)行對(duì)比發(fā)現(xiàn)，兩者對(duì)于地電阻率供電干擾的表現(xiàn)方式不一致。在對(duì)比觀測(cè)中將ZD9A-Ⅱ地電場(chǎng)儀作為參考儀器，用以驗(yàn)證目前主流的ZD9A-Ⅱ地電場(chǎng)儀和新型的GEF-Ⅱ地電場(chǎng)儀產(chǎn)出的觀測(cè)數(shù)據(jù)計(jì)算結(jié)果是否滿足于技術(shù)規(guī)范中編寫的技術(shù)指標(biāo)值。其中該臺(tái)GEF-Ⅱ地電場(chǎng)儀已符合中國(guó)地震局定型測(cè)試大綱要求，通過(guò)定型測(cè)試?，F(xiàn)有地電場(chǎng)觀測(cè)裝置呈L型布設(shè)，分別為NS向、EW向和N45°E向3個(gè)測(cè)道。

圖1 ZD9A-Ⅱ與GEF-Ⅱ儀器2 019年12月22—23日觀測(cè)數(shù)據(jù)

由于同場(chǎng)地地電阻率供電干擾，高郵地電比測(cè)平臺(tái)運(yùn)行的地電阻率產(chǎn)出的觀測(cè)數(shù)據(jù)量少，因而采用平?jīng)龅仉姳葴y(cè)平臺(tái)地電阻率觀測(cè)資料，選取了2019年5月18日至2019年8月15日兩臺(tái)ZD8M地電阻率觀測(cè)儀按照地電學(xué)科現(xiàn)行要求運(yùn)行產(chǎn)出的NS、EW向兩測(cè)道觀測(cè)數(shù)據(jù)（圖2）。從圖2中可以看出，兩者觀測(cè)數(shù)據(jù)差異很小，故以平?jīng)雠_(tái)現(xiàn)運(yùn)行的ZD8M地電阻率儀作為參考儀器。

圖2 地電阻率儀器2019年5月18至2019年8月15日對(duì)比觀測(cè)數(shù)據(jù)

2 計(jì)算方法及結(jié)果

2.1 地電場(chǎng)技術(shù)指標(biāo)值

2.1.1 儀器之間同裝置觀測(cè)結(jié)果每天的日相關(guān)系數(shù)r日

求解測(cè)道之間的相關(guān)系數(shù)，是地電場(chǎng)觀測(cè)數(shù)據(jù)可靠性的一種檢測(cè)方法[8]，多臺(tái)比測(cè)儀器在連接同度相關(guān)分析的方法[7]，給出r日計(jì)算公式（1）～（2）和技術(shù)指標(biāo)值：應(yīng)不小于0.9，符合率C應(yīng)大于95%。一觀測(cè)裝置的前提下，其同方位、同極距（同裝置）產(chǎn)出的觀測(cè)數(shù)據(jù)應(yīng)具有高度一致的變化趨勢(shì)，相關(guān)系數(shù)應(yīng)呈現(xiàn)高度相關(guān)性。因而，設(shè)立儀器之間同裝置觀測(cè)結(jié)果的日相關(guān)系數(shù)技術(shù)指標(biāo)和符合率，即求取不同儀器之間同方位、同極距的相關(guān)系數(shù)，來(lái)衡量多臺(tái)同型號(hào)、不同型號(hào)比測(cè)儀器之間所得的觀測(cè)數(shù)據(jù)一致性。引用《地震監(jiān)測(cè)專業(yè)設(shè)備定型測(cè)試大綱》中臺(tái)站比測(cè)地電場(chǎng)儀器之間的相關(guān)系數(shù)指標(biāo)值，并結(jié)合行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)DB/T 34-2009附錄E中小時(shí)尺

將ZD9A-Ⅱ、GEF-Ⅱ所測(cè)數(shù)據(jù)中地電阻率供電時(shí)段的干擾數(shù)據(jù)舍棄。因?yàn)橥瑘?chǎng)地觀測(cè)的地電阻率中存在供電干擾，ZD9A-Ⅱ使用設(shè)置的門限來(lái)抑制供電干擾[9]，GEF-Ⅱ沒(méi)有門限設(shè)置，因而計(jì)算兩者的技術(shù)指標(biāo)值時(shí)舍棄供電時(shí)段的數(shù)據(jù)。從儀器面板觀察，ZD9A-Ⅱ?yàn)楫?dāng)前時(shí)間觀測(cè)后，存儲(chǔ)為下一分鐘觀測(cè)值；GEF-Ⅱ?yàn)楫?dāng)前時(shí)間觀測(cè)后，存儲(chǔ)為當(dāng)前時(shí)間的觀測(cè)值，因而將ZD9A-Ⅱ儀器數(shù)據(jù)超前1分鐘參與計(jì)算。考慮同場(chǎng)地地電阻率供電對(duì)地磁、地電產(chǎn)生干擾，高郵地電比測(cè)平臺(tái)的地電阻率觀測(cè)設(shè)置為每天工作2～4次不等。這不固定的供電干擾摻雜在地電觀測(cè)數(shù)據(jù)中造成一定影響，因而在2019年10月17日停止觀測(cè)，地電場(chǎng)技術(shù)指標(biāo)計(jì)算所選取的數(shù)據(jù)從2019年10月18日開始。按照公式（1）～（3）計(jì)算日相關(guān)系數(shù)和符合率，得到兩套儀器各個(gè)方位長(zhǎng)極距與長(zhǎng)極距、短極距與短極距之間的每日相關(guān)系數(shù)（圖3）。兩臺(tái)儀器共六測(cè)道的日相關(guān)系數(shù)結(jié)果在0.8～1.0之間波動(dòng)（異常點(diǎn)除外），統(tǒng)計(jì)六測(cè)道計(jì)算結(jié)果，兩種儀器之間的同裝置相關(guān)系數(shù)大于0.9的個(gè)數(shù)為340，符合率為33.51%。

圖3 ZD9A-Ⅱ與GEF-Ⅱ儀器同方位同極距日相關(guān)系數(shù)

對(duì)照?qǐng)D3可看出，在12月22日兩臺(tái)儀器六測(cè)道的相關(guān)系數(shù)低至0.4附近。從圖1a～f中可見，兩者觀測(cè)數(shù)據(jù)并無(wú)數(shù)據(jù)突跳等畸變。根據(jù)兩者面板觀察，兩者存儲(chǔ)的數(shù)據(jù)相位應(yīng)存在1分鐘的差異，但從圖1a1中可以看出，12月22日23時(shí)20—59分的觀測(cè)數(shù)據(jù)兩者相位一致，兩臺(tái)儀器存在時(shí)間差；從圖1a2中看出，12月23日兩者的觀測(cè)數(shù)據(jù)存在著明顯的相位差異，其中GEF-Ⅱ儀器每天進(jìn)行4次自動(dòng)校時(shí)。因而將12月21—23日的ZD9A-Ⅱ儀器觀測(cè)數(shù)據(jù)與GEF-Ⅱ儀器觀測(cè)數(shù)據(jù)按正常時(shí)間序列計(jì)算儀器之間同裝置相關(guān)系數(shù)（表1），12月22日正常時(shí)間序列計(jì)算結(jié)果優(yōu)于超前1分鐘計(jì)算結(jié)果，這說(shuō)明兩種儀器存在時(shí)間差。在實(shí)際的觀測(cè)過(guò)程中，ZD9A-Ⅱ儀器使用時(shí)間長(zhǎng)達(dá)十年多，雖然定時(shí)對(duì)兩臺(tái)儀器校時(shí)，也難以確保兩者的儀器時(shí)間完全一致，時(shí)間的不同步導(dǎo)致觀測(cè)數(shù)據(jù)變化不同步，進(jìn)而使兩者同方位同極距的相關(guān)系數(shù)低。

表1 ZD9A-Ⅱ與GEF-Ⅱ相關(guān)系數(shù)計(jì)算統(tǒng)計(jì)表

為了進(jìn)一步探究該技術(shù)指標(biāo)值的設(shè)置是否合理，采用3臺(tái)GEF-Ⅱ儀器記錄2019年5月8日至2019年6月7日比測(cè)期間的觀測(cè)數(shù)據(jù)按照公式（1）～（2）計(jì)算該技術(shù)指標(biāo)值?？紤]地電阻率同場(chǎng)地供電對(duì)地電場(chǎng)觀測(cè)的干擾，選取3臺(tái)GEF-Ⅱ儀器記錄的5月10日中0—1時(shí)觀測(cè)數(shù)據(jù)（圖4），圖中5—14分、34—42分時(shí)間段分別是臺(tái)上和比測(cè)平臺(tái)的地電阻率供電時(shí)間。從圖4可以看出，受供電干擾的3臺(tái)儀器觀測(cè)數(shù)據(jù)變化幅度不一致，且遠(yuǎn)大于正常數(shù)據(jù)的變化幅度，形態(tài)也略有差異。GEF-Ⅱ儀器產(chǎn)出的分?jǐn)?shù)據(jù)是由其秒數(shù)據(jù)取均值得到，因GEF-Ⅱ儀未進(jìn)行GPS授時(shí)，3臺(tái)儀器時(shí)間難以確保秒同步。因此在供電干擾時(shí)段內(nèi)，3臺(tái)儀器存在秒值數(shù)據(jù)上的差異，進(jìn)而表現(xiàn)分?jǐn)?shù)據(jù)供電時(shí)段內(nèi)差異，這種已知的供電干擾影響3臺(tái)儀器同方位同極距的相關(guān)計(jì)算結(jié)果。因此，為了得到更準(zhǔn)確的結(jié)果，地電阻率供電時(shí)段數(shù)據(jù)不參與計(jì)算。

圖4 多臺(tái)GEF-Ⅱ同裝置05月10日0時(shí)0—10分觀測(cè)數(shù)據(jù)

將3臺(tái)GEF-Ⅱ觀測(cè)數(shù)據(jù)的相關(guān)系數(shù)計(jì)算結(jié)果繪制成圖5，圖中的圓形點(diǎn)為儀器1和儀器2同方位、同極距計(jì)算結(jié)果，其中儀器之間六測(cè)道的日相關(guān)系數(shù)大于0.9的個(gè)數(shù)為183，符合率為98.39%；圖中三角形點(diǎn)為儀器1和儀器3同方位、同極距計(jì)算結(jié)果，其中儀器之間六測(cè)道的日相關(guān)系數(shù)大于0.9的個(gè)數(shù)為179，符合率為96.24%；圖中正方形點(diǎn)為儀器2和儀器3同方位、同極距計(jì)算結(jié)果，其中儀器之間六測(cè)道的日相關(guān)系數(shù)大于0.9的個(gè)數(shù)為186，符合率為100%。3臺(tái)GEF-Ⅱ儀器之間的同裝置觀測(cè)結(jié)果日相關(guān)系數(shù)滿足于設(shè)定的技術(shù)指標(biāo)值。

圖5 多臺(tái)GEF-Ⅱ同裝置日相關(guān)系數(shù)

根據(jù)ZD9A-Ⅱ儀器與GEF-Ⅱ儀器觀測(cè)數(shù)據(jù)、3臺(tái)GEF-Ⅱ儀器觀測(cè)數(shù)據(jù)的計(jì)算結(jié)果，分析認(rèn)為前者所得計(jì)算結(jié)果不滿足于設(shè)置的技術(shù)指標(biāo)值的原因在于兩種儀器之間的時(shí)間差。

2.1.2 儀器之間同裝置觀測(cè)數(shù)據(jù)差值絕對(duì)值的日均值ΔX

連接同一觀測(cè)裝置進(jìn)行比測(cè)的觀測(cè)儀器，由于儀器本身存在的儀器差的原因，不同儀器產(chǎn)出同裝置（同方位、同極距）的觀測(cè)數(shù)據(jù)做差值分析，差值應(yīng)在相對(duì)穩(wěn)定的范圍內(nèi)變化。因此設(shè)立儀器之間同裝置觀測(cè)數(shù)據(jù)差值絕對(duì)值的日均值，并給出該技術(shù)指標(biāo)值和符合率，從差值角度來(lái)衡量多臺(tái)儀器觀測(cè)數(shù)據(jù)變化趨勢(shì)，確定儀器是否存在漂移現(xiàn)象。參考《地震監(jiān)測(cè)專業(yè)設(shè)備定型測(cè)試大綱》中臺(tái)站比測(cè)地電場(chǎng)儀器之間的同測(cè)道觀測(cè)數(shù)據(jù)日差值技術(shù)指標(biāo)值，給出ΔX技術(shù)指標(biāo)值：應(yīng)不大于0.5 mV/km，符合率C應(yīng)大于95%，ΔX按公式（4）～（5）計(jì)算。

式中：xi、yi為不同儀器的觀測(cè)數(shù)分鐘值序列；n為參與計(jì)算的數(shù)據(jù)個(gè)數(shù)，不大于1 440；NΔX、nΔX分別為ΔX的總個(gè)數(shù)、ΔX超過(guò)0.5 mV/km的總個(gè)數(shù)。

將ZD9A-Ⅱ、GEF-Ⅱ觀測(cè)數(shù)據(jù)，舍棄地電阻率供電時(shí)段的干擾數(shù)據(jù)，按照公式（4）進(jìn)行計(jì)算，得到兩套儀器各個(gè)方位長(zhǎng)極距與長(zhǎng)極距、短極距與短極距之間的觀測(cè)數(shù)據(jù)差值絕對(duì)值的日均值（圖6）。統(tǒng)計(jì)6個(gè)測(cè)道的計(jì)算結(jié)果，兩種儀器之間的同裝置觀測(cè)數(shù)據(jù)差值絕對(duì)值的日均值大于0.5的個(gè)數(shù)為0，符合率為100%，滿足于設(shè)定的技術(shù)指標(biāo)值。

圖6 ZD9A-Ⅱ與GEF-Ⅱ同方位同極距差值絕對(duì)值的日均值

2.1.3 同一臺(tái)比測(cè)儀器同一方位不同裝置觀測(cè)結(jié)果差值的月均值D月

在理論上，局部區(qū)域內(nèi)地電場(chǎng)是基本穩(wěn)定的，同一方位不同測(cè)道觀測(cè)數(shù)據(jù)的變化幅度應(yīng)該是一致的[10]，這體現(xiàn)觀測(cè)數(shù)據(jù)的內(nèi)在質(zhì)量及觀測(cè)儀器的穩(wěn)定性。同時(shí)查看參考儀器的運(yùn)行穩(wěn)定程度，設(shè)置差值月均值技術(shù)指標(biāo)值。參照現(xiàn)行地電場(chǎng)觀測(cè)資料質(zhì)量評(píng)比辦法，對(duì)同臺(tái)儀器產(chǎn)出的觀測(cè)數(shù)據(jù)計(jì)算其同方位的長(zhǎng)、短極距的差值月均值，D月按公式（6）～（7）計(jì)算，D月技術(shù)指標(biāo)值應(yīng)不大于2 mV/km。

式中：Xi,Yj分別為同一觀測(cè)方向2個(gè)不同裝置的地電場(chǎng)分鐘觀測(cè)值；分別為當(dāng)日0時(shí)0分至3時(shí)59分的觀測(cè)值的平均值；n為一天中參與差值計(jì)算的地電場(chǎng)分鐘值個(gè)數(shù)；N為1月中參與月平均值計(jì)算的天數(shù)。

利用ZD9A-Ⅱ與GEF-Ⅱ儀器6個(gè)月觀測(cè)數(shù)據(jù)按照公式（4）～（5）分別計(jì)算，得到其同儀器、同方位、不同裝置的差值月均值（表2）。參考儀器ZD9A-Ⅱ觀測(cè)數(shù)據(jù)所有方位的差值月均值均小于2 mV/km，這說(shuō)明觀測(cè)場(chǎng)地和參考儀器運(yùn)行穩(wěn)定，GEF-Ⅱ儀器6個(gè)月觀測(cè)數(shù)據(jù)所有方位的差值月均值也均小于2 mV/km，兩者的計(jì)算結(jié)果均滿足該技術(shù)指標(biāo)設(shè)定值。

表2 同儀器同方位不同裝置的差值月均值統(tǒng)計(jì)表

2.1.4 同一臺(tái)比測(cè)儀器同方位不同極距觀測(cè)結(jié)果的日相關(guān)系數(shù)r1日

假定同一測(cè)量場(chǎng)地的地下介質(zhì)電性結(jié)構(gòu)是均勻的，地電場(chǎng)布設(shè)方式為L(zhǎng)型，同一方位分為長(zhǎng)、短極距兩道觀測(cè)，則在同方位不同極距正常觀測(cè)得到的地電場(chǎng)遠(yuǎn)場(chǎng)變化形態(tài)應(yīng)具有一致性[11-13]。因而，設(shè)置同方位不同極距觀測(cè)結(jié)果的日相關(guān)系數(shù)技術(shù)指標(biāo)和符合率，即計(jì)算同臺(tái)儀器同方位長(zhǎng)、短極距的日相關(guān)系數(shù)，衡量?jī)x器產(chǎn)出的觀測(cè)數(shù)據(jù)內(nèi)在質(zhì)量，同時(shí)也驗(yàn)證參考儀器和觀測(cè)場(chǎng)地的質(zhì)量。參照儀器之間同裝置觀測(cè)結(jié)果的日相關(guān)系數(shù)技術(shù)指標(biāo)值，r1日技 術(shù)指標(biāo)值為：應(yīng)不小于0.9，符合率C應(yīng)大于95%，按照公式（1）～（3）計(jì)算，其中yi、xi為同儀器同方位長(zhǎng)、短極距測(cè)道的觀測(cè)數(shù)據(jù)。

利用ZD9A-Ⅱ與GEF-Ⅱ儀器6個(gè)月的觀測(cè)數(shù)據(jù)，得到其同儀器、同方位、不同極距的日相關(guān)系數(shù)和符合率，統(tǒng)計(jì)計(jì)算結(jié)果見圖7。ZD9A-Ⅱ所有方位長(zhǎng)、短極距之間的日相關(guān)系數(shù)大于0.9的個(gè)數(shù)為533，符合率96.56%；GEF-Ⅱ所有方位長(zhǎng)、短極距之間的日相關(guān)系數(shù)大于0.9的個(gè)數(shù)為551，符合率99.82%。兩者求得結(jié)果均滿足設(shè)置的技術(shù)指標(biāo)值。

圖7 ZD9A-Ⅱ、GEF-Ⅱ同方位不同極距的日相關(guān)系數(shù)

2.2 地電阻率技術(shù)指標(biāo)值

2.2.1 小時(shí)觀測(cè)值3倍相對(duì)均方差的日均值K(σn1)日

地電阻率觀測(cè)數(shù)據(jù)為小時(shí)觀測(cè)值，每次觀測(cè)多個(gè)數(shù)值，取其平均作為該小時(shí)的觀測(cè)值，同時(shí)產(chǎn)出該次測(cè)量的均方差值。目前ZD8M地電阻率儀中產(chǎn)出的均方差已乘以3，即小時(shí)觀測(cè)值3倍均方差。在此基礎(chǔ)上求取其相對(duì)均方差，取其平均值，得到小時(shí)觀測(cè)值3倍相對(duì)均方差的日均值用來(lái)分析儀器的穩(wěn)定性，同時(shí)利用參考儀器的結(jié)果來(lái)確保觀測(cè)場(chǎng)地的穩(wěn)定。將小時(shí)觀測(cè)值3倍相對(duì)均方差的日均值作為技術(shù)指標(biāo)，指標(biāo)值設(shè)置為應(yīng)不大于0.3%，以此來(lái)分析參考儀器和比測(cè)儀器每次觀測(cè)內(nèi)所得到的數(shù)據(jù)的離散程度。用參考儀器的結(jié)果確保觀測(cè)場(chǎng)地穩(wěn)定的基礎(chǔ)下，查看比測(cè)儀器的運(yùn)行穩(wěn)定程度。引用《地震監(jiān)測(cè)專業(yè)設(shè)備定型測(cè)試大綱》中臺(tái)站比測(cè)地電阻率儀器的小時(shí)觀測(cè)值3倍相對(duì)均方差的日均值的技術(shù)指標(biāo)值，給出K(σn1)日技術(shù)指標(biāo)值：應(yīng)不大于0.3%。K(σn1)日按公式（8）～（9）計(jì)算。

式中：n為 每天觀測(cè)次數(shù)，一般為24；K(σn1)i為第i小時(shí)觀測(cè)值的3倍相對(duì)均方差。

將參考儀器和比測(cè)儀器小時(shí)觀測(cè)值3倍相對(duì)均方差的日均值計(jì)算結(jié)果繪制成圖8。從圖中可看出，參考儀器和比測(cè)儀器的NS向計(jì)算結(jié)果和EW向計(jì)算結(jié)果在小范圍內(nèi)波動(dòng)，處于0.07%以下。表明兩者產(chǎn)出觀測(cè)數(shù)據(jù)穩(wěn)定，同時(shí)兩者的計(jì)算結(jié)果均小于0.3%，滿足設(shè)置的技術(shù)指標(biāo)值。

圖8 小時(shí)觀測(cè)值3倍相對(duì)均方差的日均值

2.2.2 觀測(cè)值日均值的3倍相對(duì)實(shí)驗(yàn)標(biāo)準(zhǔn)偏差K日

比測(cè)臺(tái)站的環(huán)境需穩(wěn)定、優(yōu)良，在此基礎(chǔ)上建設(shè)地電臺(tái)站比測(cè)觀測(cè)裝置，再經(jīng)過(guò)相關(guān)認(rèn)證和考核，形成比測(cè)平臺(tái)，因而比測(cè)平臺(tái)的觀測(cè)環(huán)境是處于相對(duì)穩(wěn)定的狀態(tài)。在相對(duì)穩(wěn)定狀態(tài)下的觀測(cè)場(chǎng)地內(nèi)，地電阻率儀產(chǎn)出的觀測(cè)數(shù)據(jù)也應(yīng)在一定范圍內(nèi)出現(xiàn)波動(dòng)。因此，設(shè)立觀測(cè)值日均值的3倍相對(duì)實(shí)驗(yàn)標(biāo)準(zhǔn)偏差，以考察比測(cè)儀器觀測(cè)的穩(wěn)定性，同時(shí)利用參考儀器的該技術(shù)指標(biāo)值來(lái)體現(xiàn)觀測(cè)場(chǎng)地的環(huán)境。觀測(cè)值日均值的3倍相對(duì)實(shí)驗(yàn)標(biāo)準(zhǔn)偏差K日按 公式（10）計(jì)算，K日應(yīng)不大于0.3%。

式中：n為每天觀測(cè)次數(shù)，一般為24；ρsi為第i小時(shí)ρs觀測(cè)值；是ρs日均值。

將兩者觀測(cè)數(shù)據(jù)按照公式（10）計(jì)算，結(jié)果繪制成圖9。從圖中可見，參考儀器和比測(cè)儀器的NS向觀測(cè)值日均值3倍相對(duì)實(shí)驗(yàn)標(biāo)準(zhǔn)偏差處于0.05%以下，EW向觀測(cè)值日均值3倍相對(duì)實(shí)驗(yàn)標(biāo)準(zhǔn)偏差處于0.04%以下。兩者儀器所得結(jié)果皆小于0.3%，滿足于該技術(shù)指標(biāo)的設(shè)置值。

圖9 觀測(cè)值日均值的3倍相對(duì)實(shí)驗(yàn)標(biāo)準(zhǔn)偏差

2.2.3 月觀測(cè)精度kσn

在儀器長(zhǎng)時(shí)間觀測(cè)期間內(nèi)，為確定日與日之間的觀測(cè)數(shù)據(jù)波動(dòng)是否能在穩(wěn)定的范圍內(nèi)，因此以日為單位，求取參考儀器的月觀測(cè)精度，作為觀測(cè)場(chǎng)地的穩(wěn)定性依據(jù)；再求取比測(cè)儀器各個(gè)測(cè)道的月觀測(cè)精度，衡量比測(cè)儀器的穩(wěn)定性。kσn按公式（11）計(jì)算，kσn應(yīng)不大于0.3%。

式中：n為 每月觀測(cè)的天數(shù)；ρsi為 每天ρs的日均值；的ρs月均值。

兩者觀測(cè)數(shù)據(jù)的月觀測(cè)精度計(jì)算結(jié)果見表3，可看出參考儀器和比測(cè)儀器的NS向和EW向月觀測(cè)精度都小于0.1%，滿足于該技術(shù)指標(biāo)值設(shè)置值0.3%。

表3 月觀測(cè)精度統(tǒng)計(jì)表

兩臺(tái)儀器連接相同的觀測(cè)裝置，根據(jù)地電阻率觀測(cè)原理，產(chǎn)出的數(shù)據(jù)應(yīng)一致。但由于兩臺(tái)儀器的儀器差存在，其兩者的觀測(cè)數(shù)據(jù)應(yīng)在一定范圍內(nèi)波動(dòng)，因此設(shè)立儀器之間觀測(cè)差值絕對(duì)值的平均值，其應(yīng)不大于（0.2%測(cè)值+0.04 Ω·m），符合率C應(yīng)大于95%，以此來(lái)考察比測(cè)儀器是否存在漂移。兩臺(tái)儀器中一臺(tái)為平?jīng)雠_(tái)現(xiàn)行儀器，其產(chǎn)出數(shù)據(jù)在全國(guó)地電資料評(píng)比中多次獲得佳績(jī)，因此其產(chǎn)出的數(shù)據(jù)可靠性較高，故將其作為參考儀器與另一臺(tái)儀器對(duì)比分析。引用《地震監(jiān)測(cè)專業(yè)設(shè)備定型測(cè)試大綱》中臺(tái)站比測(cè)地電阻率儀器中被測(cè)儀器和參考儀器觀測(cè)數(shù)據(jù)日均值差值的技術(shù)指標(biāo)值，各個(gè)測(cè)道的和符合率公式（12）～（14）計(jì)算，應(yīng)不大于（0.2%測(cè)值+0.04 Ω·m），符合率C應(yīng)大于95%。式中：n為 一天內(nèi)比測(cè)儀器觀測(cè)次數(shù)；ρsij、ρsik為第j、k臺(tái)儀器第i次的觀測(cè)值；Δρsijk為為第i次比測(cè)儀器j和k觀測(cè)值的差值；分別為的總個(gè)數(shù)、未達(dá)到要求（0.2%測(cè)值+0.04 Ω·m）的總個(gè)數(shù)。

將參考儀器的同時(shí)段觀測(cè)值的平均值作為測(cè)值得到具體的技術(shù)指標(biāo)值，然后得到參考儀器與比測(cè)儀器每天的觀測(cè)數(shù)據(jù)差值絕對(duì)值的平均值，兩者進(jìn)行比較（圖10）。從圖中可見，兩者NS向和EW向的差值絕對(duì)值的平均值遠(yuǎn)遠(yuǎn)小于其技術(shù)指標(biāo)設(shè)置值。

圖10 儀器之間觀測(cè)值差值絕對(duì)值的平均值

3 結(jié)果

按照地電觀測(cè)儀器比測(cè)技術(shù)規(guī)范中的計(jì)算方法，對(duì)地電場(chǎng)、地電阻率觀測(cè)數(shù)據(jù)進(jìn)行計(jì)算，并與其中設(shè)置的技術(shù)指標(biāo)值比較，得到以下結(jié)論：

1）從儀器之間同裝置的數(shù)據(jù)形態(tài)和差值、儀器的長(zhǎng)短極距的數(shù)據(jù)形態(tài)和差值考慮，設(shè)立地電場(chǎng)儀4個(gè)技術(shù)指標(biāo)和技術(shù)指標(biāo)值，并給出計(jì)算方法。利用ZD9A-Ⅱ、GEF-Ⅱ地電場(chǎng)儀和多臺(tái)GEF-Ⅱ地電場(chǎng)儀的觀測(cè)數(shù)據(jù)，按照計(jì)算方法得到4個(gè)地電場(chǎng)儀技術(shù)指標(biāo)值，與設(shè)定的技術(shù)指標(biāo)值對(duì)比，其滿足于地電臺(tái)站比測(cè)技術(shù)規(guī)范中的設(shè)置值，分析認(rèn)為地電臺(tái)站比測(cè)技術(shù)規(guī)范中地電場(chǎng)的技術(shù)指標(biāo)值設(shè)置合理，能夠用于地電場(chǎng)儀臺(tái)站比測(cè)，能夠滿足于現(xiàn)今地電場(chǎng)儀器的觀測(cè)水平。

2）從儀器之間同裝置的數(shù)據(jù)差值、儀器的觀測(cè)精度考慮，設(shè)立地電阻率儀4個(gè)技術(shù)指標(biāo)和技術(shù)指標(biāo)值，并給出具體的計(jì)算方法。利用平?jīng)霰葴y(cè)平臺(tái)兩臺(tái)ZD8M地電阻率儀的觀測(cè)數(shù)據(jù)，按照計(jì)算方法得到4個(gè)地電阻率儀技術(shù)指標(biāo)值，與設(shè)定的技術(shù)指標(biāo)值對(duì)比，其滿足于地電臺(tái)站比測(cè)技術(shù)規(guī)范中的設(shè)置值，分析認(rèn)為地電臺(tái)站比測(cè)技術(shù)規(guī)范中地電阻率儀的技術(shù)指標(biāo)設(shè)置合理，能夠用于地電阻率儀臺(tái)站比測(cè)，能夠滿足于現(xiàn)今地電阻率儀器的觀測(cè)水平。

4 分析與討論

1）在計(jì)算儀器之間同裝置觀測(cè)結(jié)果每天的日相關(guān)系數(shù)時(shí)，ZD9A-Ⅱ、GEF-Ⅱ地電場(chǎng)儀所得到的結(jié)果不滿足于該技術(shù)指標(biāo)設(shè)置值，查看其觀測(cè)數(shù)據(jù)兩者相位存在滯后，分析認(rèn)為兩臺(tái)地電場(chǎng)儀時(shí)間不同步是導(dǎo)致計(jì)算結(jié)果不佳的主要原因，也可能是ZD9A-Ⅱ、GEF-Ⅱ地電場(chǎng)儀的工作原理、儀器結(jié)構(gòu)的差異造成，如頻率范圍不同，這有待后續(xù)進(jìn)一步研究。在臺(tái)站比測(cè)中多臺(tái)地電場(chǎng)儀之間同裝置的日相關(guān)系數(shù)是基于觀測(cè)數(shù)據(jù)形態(tài)的高度一致性，需要多臺(tái)地電場(chǎng)儀觀測(cè)時(shí)間同步，只有在確保時(shí)間一致的前提下，儀器之間所得數(shù)據(jù)相位才會(huì)保持一致。在以后的臺(tái)站比測(cè)中，參考儀器應(yīng)是經(jīng)實(shí)驗(yàn)室的定期檢測(cè)，或是參考儀器和比測(cè)儀器都增加GPS對(duì)時(shí)模塊，確保時(shí)間的準(zhǔn)確性和一致性。

2）通過(guò)對(duì)現(xiàn)有所得的資料分析，地電臺(tái)站比測(cè)技術(shù)規(guī)范中地電場(chǎng)儀和地電阻率儀的技術(shù)指標(biāo)值設(shè)置合理，能為地電觀測(cè)儀器技術(shù)比測(cè)規(guī)范技術(shù)指標(biāo)的編寫和地電觀測(cè)儀器臺(tái)站比測(cè)提供依據(jù)與支撐，從而為規(guī)范地電觀測(cè)儀器臺(tái)站比測(cè)和產(chǎn)出用于地震監(jiān)測(cè)、預(yù)報(bào)的高質(zhì)量地電觀測(cè)數(shù)據(jù)提供保障。由于試驗(yàn)條件所限，用于分析的觀測(cè)數(shù)據(jù)樣本不多，所提出的技術(shù)指標(biāo)值可能存在一定的局限性。在后續(xù)研究中，還需多研究更多的技術(shù)指標(biāo)和其對(duì)應(yīng)值，以此來(lái)更全面地衡量比測(cè)儀器。

致謝感謝應(yīng)急管理部國(guó)家自然災(zāi)害防治研究院胡哲高級(jí)工程師的對(duì)本文的指導(dǎo)，感謝甘肅省平?jīng)雠_(tái)提供本文中所用的地電阻率觀測(cè)數(shù)據(jù)。