蒙城台虚拟子台网不同台站选择对地震基本参数测定的影响

张明明，谢石文，陈 俊，曾宪军，汪继林，刘红飞

(1.安徽省地震局蒙城地震台，安徽 蒙城 233527； 2.安徽省蒙城地球物理国家野外科学观测研究站，安徽 蒙城 233527；3.安徽省地震局， 安徽 合肥 230031)

由于“十五”中国数字地震观测网络项目的完成以及网络通信技术的成熟应用，使得各地区根据需要很容易组建“虚拟测震台网”。例如，国家数字测震台网中心通过互联网，接收6个援建境外地震台和全球地震台网(GSN)77个台站的实时波形数据，构建全球虚拟台网，增强了对我国周边地区和全球地震监测和地震速报能力。“虚拟测震台网”技术应用范围十分广泛，除各省地震局台网中心从国家台网中心服务器实时下载邻省台站地震观测数据外，更大的应用还在于市县地震局和地震台站的地震监测和地震研究。在不增加或少许增加投资的条件下，市县地震局和台站可充分依托省地震局“十五”数字测震台网的技术平台，建立自身“虚拟测震台网”，完善其监测预报体系(孙学军等，2008)。

1 蒙城台虚拟子台网概况

图1 虚拟子台网台站分布图

安徽测震台网为所属有人值守各地震台或市县地震局建设“虚拟测震台网”提供了技术保障和数据共享服务。为进一步加强对皖西北地区中小地震的精确定位和提高蒙城台的地震监测能力，蒙城台于2012年建立了虚拟测震台网。蒙城台虚拟子台网实时汇集了本台及周边蚌埠、阜阳、淮北、淮南、金寨、泗县、商丘、周口共9个台站的波形数据。9个地震台站的空间分布见图1，台站的基本情况见表1。其中蒙城、蚌埠、淮北、金寨、阜阳、淮南、泗县7个台为安徽台网的“十五”数字化台站，商丘、周口台为河南台网数字化测震台站。

2 不同台站组合定位结果的对比分析

选取蒙城台周边近年来震级较大、震相记录清晰的地方震进行分析和对比。选择的震例为2015年3月14日安徽阜阳市辖区Ms4.3、2015年3月23日安徽阜阳颍泉区Ms3.6和2015年6月29日安徽亳州市蒙城县Ms3.0级3个典型的地方震。对每一个地震选取三个组合并采用单纯型法进行震相标注、定位，每个组合选取五个不同的台站，确保9个台站都参与地震定位，3个典型地震的定位结果详见表2～4。

表1 虚拟台网台站基本参数

表2 2015.03.14阜阳市辖区M4.3地震定位结果

表3 2015.03.23阜阳颍泉区M3.6地震定位结果

表4 2015.06.29 亳州蒙城县M3.0地震定位结果

三个地震的震中都位于虚拟台网9个台站的包围之中，3个参与定位台站的组合分别按照均匀分布于震中各个方位、半包围震中、完全偏在震中某一方位以及按照距离远近的近台组合、远近台搭配和远台组合的原则进行分析定位，定位结果与省局台网正式编目的结果进行对比，综合以上3个地震的定位结果可以看出：当残差控制在一定范围内，排除掉人为原因对震相识别产生误差的情况下，不同台站组合定位的地震基本参数，如发震时刻、经纬度、震级是存在差异的。

通过对比分析发现：(1)均匀分布在震中各个方位的组合其定位的震中经纬度与编目的结果最为接近，半包围震中的组合结果次之，完全偏在某一方位的组合结果偏差稍大。(2)远近台的组合情况对定位结果也是有影响的，分析发现近台较多远台少的组合定位结果的经纬度即震中位置较准确但震级偏小，远台较多的组合震级较编目结果偏大，选取1-2个近台3-4个的较远台的组合定位的经纬度及震级与编目结果最为接近。综合来讲，选取远近台组合合理且能够均匀分布在震中四个方位的台站定位结果更加准确可靠。

表5 地震计的基本参数表

3 不同台站选择对定位结果造成差异的原因探究

由于虚拟子台网中各台站所用的观测系统及各台站的台基噪声水平存在差异，不同台站选择可能会对地震定位结果产生影响，因此可以通过对各地震台所使用的地震计的性能差别及台基的噪声水平分析，探究不同台站选择对定位结果造成差异的原因。

3.1 各台站地震计性能的差异

9个台站共使用3种型号的地震计，3种地震计的基本参数见表5。由表可知，3套仪器在2 s～50 Hz范围内具有一致的频带响应，由于地方震、近震记录的频带范围一般在0.1～100 Hz，3套仪器在此频带范围内均可以记录到较好的波形。在实际监测工作中也发现，9个台站所使用的3种不同类型地震计对于记录近震效果都较好，地震计类型的差别基本不会对定位结果产生影响。

3.2 各台基噪声水平的差异

与模拟地震仪相比，数字地震仪具有大动态、宽频带、高分辨率等优点，但同时还记录到很多复杂的噪声信号，台基噪声也是其中之一。台基噪声反映台基的基本条件和观测环境的好坏，台站(台网)的监测能力不仅取决于仪器性能，还与台基噪声背景有关。因此，分析数字地震台的噪声水平及特征并掌握数字地震台的观测动态范围对提高台站(台网)的监测能力尤为重要 (童汪练，2000)。

表6蒙城台虚拟台网数字地震台1～20 Hz范围内RMS值和有效观测动态范围

台站观测仪器RMS值/(m/s)有效动态范围/dB蒙城BBVS-1202.32e-008108.6淮北BBVS-602.85e-008106.3蚌埠BBVS-606.12e-008101.2金寨BBVS-602.93e-008107.6泗县BBVS-602.76e-008106.8淮南BBVS-605.10e-00899.5阜阳FSS-3DBH5.01e-00896.3商丘FSS-3DBH9.45e-00887.4周口FSS-3DBH7.32e-00897.8

一般来说，台址的干扰背景噪声与时间有关，白天噪声大，夜间较平静，数据样本应在比较平静的时间段采集。选取9个数字地震台23点到凌晨3点的波形数据，保证选取的数据没有地震记录，而且记录长度足够长(1小时)(何彦等，2006)。以UD向为例，各台站1～20 Hz (1/3倍频程)的平均地动噪声RMS值和有效观测动态范围见表6。

由于台基情况比较复杂，在短周期频段1～20 Hz范围内，地动噪声水平较低，而在10～1 000 s频段范围内，地动噪声水平较高。所以把台基按地噪声高低分类，根据观测频段划分比较合适，而按全频段划分比较困难。因此，要对台基地动噪声进行评价，按1～20 Hz短周期频段划分为3类：Ⅰ类台基噪声RMS值在1.047198×10-8～3.141593×10-8(m/s)之间；Ⅱ类在3.490659×10-8～1.047198×10-7(m/s)之间；Ⅲ类在1.256837×10-7～3.141593×10-7(m/s)之间。由此可以看出9个台站的台基噪声水平全部达到Ⅱ类台标准及以上，其中达到I类台基标准的有蒙城台、淮北台、金寨台、泗县台，其余5个台为Ⅱ类台基。同时可以看出9个台站的台基噪声水平存在差异，省属专业台基噪声水平整体低于地方台，故在日常的分析定位工作中可以根据实际情况多选取台基质量较好的省属专业台进行组合定位。

4 结论与讨论

在对蒙城台虚拟子台网基本概况介绍的基础上，重点分析了不同台站组合定位结果，通过比较各地震台所使用的地震计性能的差异和各台基噪声水平得出以下结论：(1)选取远近台搭配合理(1-2个近台、3-4个远台)，且能够均匀分布在震中四个方位的台站选择其定位结果更加准确可靠。(2)虚拟子台网的建立主要是加强对皖西北地区及周边近震的进一步精确定位，9个台站所使用的3种不同类型地震计对于记录近震效果都较好，地震计类型的差别基本不会对定位结果产生影响。(3)9个台站的台基噪声水平存在差异，省属专业台基噪声水平整体低于地方台，故在日常的分析定位工作中可以根据实际情况多选取台基质量较好的省属专业台进行组合定位。