流动地震台站观测数据质量控制研究

The high quality seismic data from the field seismic observation is the basis of studying the detailed structures of the earth using seismic methods. This application focuses on how to improve the quality of domestic portable seismic station observation, aims to develop a remote control device for field seismic station base on BeiDou navigation system which would make up the deficiency of domestic observation system. We plan to study the seismic data quality control and analysis quantitively including such as noise power spectral density and data time service and build up a routine analysis method for seismic data. We also intend to analysis some specific items closely related to seismic research such as seismometer alignment and instrument response changes with the time and frequency using waveform modelling method. These studies will provide reliable data basis for further seismic studies and have significant meaning for improving the seismic data quality and seismic observation efficiency.

获取高质量地震观测数据是利用地震学研究地下精细结构的前提和基础。围绕如何提高国内流动地震台站观测质量，本申请拟研制一套基于北斗的远程监控系统来实现国内流动台站的无盲区监控，解决目前国内观测系统在远程网络数据传输方面的缺陷；通过引入功率谱密度分析方法、研究观测数据时间服务信息以及观测过程常见的几种数据质量问题来对观测数据质量做出量化评价，建立一套地震数据质量控制的常规化处理方法；利用波形模拟研究地震计的方向定位、灵敏度变化等具体问题，发现观测数据中存在的问题并进行补救。这些研究将为进一步的地震学研究奠定可靠的数据基础，对于提高地震观测数据质量和观测效率有着重要意义。

该项目针对国内流动地震观测台站质量监控问题，计划研制一套基于北斗的远程监控系统来实现国内流动地震台站无盲区监控，研究流动观测地震数据质量控制的常规化处理方法以及地震观测中的地震计方向定位、灵敏度变化等具体问题。通过调研分析常用地震数据采集系统及北斗通信模块的通信协议，在前两年我们主要完成了远程监控设备的样机设计与测试，实现了基于北斗系统的流动地震台站无盲区监控，数据传输成功率可达90%以上。第三年主持人在美国加州大学圣地亚哥分校IRIS/IDA项目组进行了一年的学术访问并赴美国IRIS数据中心短暂访问，期间对IRIS的地震数据质量控制系统MUSTANG有了深入了解并协助解决了系统中的一些问题，完成了一篇地震观测数据质量控制的研究论文，详细讨论了地震数据质量控制的各个方面细节。针对在线地震计灵敏度变化问题，我们通过对潮汐标定、参考地震计标定以及自由震荡等标定方法的分析研究，认为参考地震计方法结果最为稳定和可靠，完成了GSN台网48个台站近30年地震数据灵敏度参数的校正并通过IRIS数据中心网站发布。在这些研究内容之外，我们还针对地震仪自噪声测试问题，完成了多通道相关分析方法用于地震计以及国内常用进口地震数据采集器的自噪声测试工作，结果表明地震计自噪声与数据采集器的增益选择、地震计方位校正以及隔离防护方式等因素有密切关系。这些研究工作对于提高我国地震观测数据质量和观测效率有着重要意义。