FHD质子矢量磁力仪资料预处理分析

彭洪军

FHD质子矢量磁力仪资料预处理分析

彭洪军

（临沂市地震监测中心台马陵山地震台，山东 临沂 276600）

中国的许多城市位于地震多发地带，长期遭受地震灾害的影响。地震不仅给国家造成严重经济损失，还会造成人民的大量伤亡，影响极其恶劣。为了做好地震防范工作，对即将到来的地震进行预测并做好防范措施，需要建立地震台站，获取多种学科观测的数据。地震台站获取的数据质量与连续性是减轻地震灾害的关键，FHD质子矢量磁力仪是具有IP网络接口，接入千兆服务器，对相关数据进行采集的观测数据系统，为地震研究与勘测工作提供了很多科学依据。但是在FHD质子磁力仪观测数据的过程中存在较多的影响因素，车辆干扰、高压直流输电、交直流电切换等都会对地磁观测造成干扰，影响数据的准确性。通过对FHD质子矢量磁力仪使用过程中的干扰因素进行研究，分析国家地震台的FHD质子矢量磁力仪的动态变化曲线，制订合理的预处理措施，提高中国地磁FHD质子矢量磁力仪的观测质量。

地震台；FHD质子矢量磁力仪；预处理；日期数据

地震台的主要工作是对相关数据进行收集和分析，在“中国地震台网前兆数据管理系统”中查看“观测数据统计”中的前一天数据，会显示数据已经采集。但是在数据系统中调入数据预处理时，发现所有或比较重要的数据显示为空值。通过研究实验发现，需要到仪器端进入原始数据的目录，删除相关的日期数据，然后再回传数据，这样才能采集到前一天的数据。另外，在采集数据的过程中还会受到很多外界因素的影响，降低了采集数据的准确性。观测台的工作人员在数据采集过程中要对干扰因素进行预处理，在日志中备注好干扰原因和处理措施，确保后续工作的正常进行，提高勘测数据的准确性。

1 当前FHD质子矢量磁力仪观测状况

很多城市的FHD质子矢量磁力仪自安装到运行已经有多年时间，每个省区的地震台站FHD质子矢量磁力仪观测人员都非常努力，拥有基本的干扰识别判断能力，能够在数据采集的过程中快速发现干扰源，进一步提高了数据观测的质量。但在当前的FHD质子矢量磁力仪观测工作中仍然存在着一些没有解决的问题。地磁FHD质子矢量磁力仪主要分布在城市中有人值守的地点，国家地震台规程研制开发的架设台点使用的FHD-1质子矢量磁力仪，仪器测量范围为20 000～70 000 nT、分辨率为0.1 nT[1]。

2 资料预处理分析

2.1 干扰源

观测台在使用FHD质子矢量磁力仪对数据进行采集与传递时会受到很多因素的干扰，主要干扰源是车辆干扰、基建工程干扰、交直流电切换干扰等，如表1所示。

表1 观测数据受干扰的内容以及预处理措施

数据异常分类存在的干扰情况预处理措施 尖峰脉冲干扰用前后2 min的数据线性插值代替2 min内的突跳数据 台阶跳动交直流供电切换；仪器附近存在铁磁性物体；受到直流电影响，仪器接地不良使用NULL代替台阶不明显的数据段，对台阶明显的数据段进行台阶改正 成片错误数据仪器发生故障；施工环境对仪器运转造成干扰可以全部用NULL代替

2.2 干扰情况与处理措施

2.2.1 尖峰

当地磁观测中的数据显示出尖峰时工作人员对其进行的处理大多是针对单点突跳的数据，2 min之内采集的突跳数据不能使用，最好选择突跳前后2 min的数据线性插值代替2 min之内的数据。另外，在对尖峰进行处理时需要注意选定1 min的数据，不然可能会导致数据删除[2]。

2.2.2 台阶跳动

台阶跳动产生的原因如表1所示，交直流电切换、FHD质子矢量磁力仪附近存在铁磁性的物体以及仪器放置不当、接地不良等是造成数据出现台阶跳动的主要原因，当出现台阶跳动时最常用、最简单、直接的方法就是去除台阶，利用预处理系统中的“预处理多台”功能对比变幅较小、不容易分辨出台阶突跳阶段的数据曲线，对比出数据的跳动时段，然后采用预处理措施进行解决。对原始数据的受干扰部分进行删除处理，删除处理之后的数据会与之前的存在较大偏差。研究人员判断和预处理各个时间段内受干扰的数据，经过研究实践发现经过处理后的数据与正常的数据曲线是一

样的，说明该预处理措施是正确、有效的。在数据预处理时不要对标定或接地不良的仪器进行预处理，因为预处理的数据不是天然磁场的真实变化。在处理因仪器接地不良和交直流电切换出现的台阶时需按照地磁台网中心的相关规定要求进行，处理台阶产生当天00：00时间的数据[3]。

2.2.3 错误数据处理

FHD质子矢量磁力仪资料的预处理工作中会遇到各种各样的问题，处理方式掌握不当也会造成数据的失真或丢失。在数据处理的过程中要尽可能地挽救有价值的数据，处理掉没有价值的数据。受到干扰产生错误数据时，必须用NULL代替，不能抱着侥幸心理。有很多研究数据已经受到干扰，但研究人员认为数据的完整率较高，可能还能用，所以就留了下来，但是到了后面的地磁台网中心评议时依然通过不了，所以一些无用的信息尽早处理干净。当数据受到施工环境或其他因素的干扰后，地磁台网中心这些天收集的数据全部作废，对不可用的数据要删除干净。

2.2.4 磁干扰

在FHD质子矢量磁力仪资料预处理的过程中，研究人员会对磁干扰进行台阶处理，通常磁暴起始阶段会出现尖峰，研究人员在处理这类干扰因素时可以将尖峰处理掉。有些研究人员将磁暴作为干扰因素，对数据曲线进行预处理，导致出现过度预处理问题[4]。将磁暴作为干扰对数据曲线进行错误处理就是对磁干扰进行过度处理。为了避免日后研究工作中再次出现这种情况，工作人员可以使用预处理软件内的“预处理多台”功能对比多台预处理的曲线，对数据进行正确处理。

3 日志填写

填写日志时可以填完一项后点击旁边的“自动复制”小方框，但在工作过程中会出现各种复杂的问题，工作人员在对应项目选项填写相关工作内容，每天检查日志的填写情况，防止出现遗漏。记录好没有处理的数据，为后续工作做好准备。查看事件产生的原因、事件类型与跟进人员，当事件类型一栏出现“原因不明”等词汇时需要及时核实情况，在日志中备注好相关信息，说明具体原因。工作人员处理干扰数据时，需要按照日志的不同记录项目填写相应的内容，填写完成后认真检查填写的内容，确保没有遗漏的项目[5]。日志处理人员匿名填写或者填写的不规范，台网中心会在评议中扣除相应的分数。

4 自检

自检过程如下：①逐项检查日志的各项内容，避免存在漏项问题；②对比相邻地磁台站的数据曲线，检查曲线的重合性与日变趋势是否一致；③国家地磁台网中心对日变曲线趋势不一致的地方进行评议；④由国家地磁台网中心检查评议是否通过，如果一审没有通过，就在二审时重新处理上报，二审不过就在月审继续上报，审核不通过会继续扣分[6]。在实际FHD质子矢量磁力仪的正常运行中常常出现地磁台数据缺数的问题，工作人员需要在采集前一天数据的同时收取当天8 h的数据，避免缺数的问题再次发生[7]。

在此次研究中对国家地磁台网中心“地磁数据预处理质量标注系统”评议结果进行对比分析，对FHD质子矢量磁力仪采取数据过程中造成干扰的因素进行研究，采取正确的预处理措施。有效的预处理措施能够减少干扰因素对FHD质子矢量磁力仪观测数据的影响，保证各台站观测数据的精准度，有利于后续观察工作的开展。研究人员需要根据国家地磁台网中心的相关规定并结合当地的实际情况，结合实例对FHD质子矢量磁力仪资料采集中的干扰原因进行预处理。只有通过不断学习与研究，才能提高中国的地震台FHD质子矢量磁力仪资料预处理水平。重点解决FHD质子矢量磁力仪预处理过程中的几点常见问题，比如日志填写不规范、原始数据出现尖峰信号、人为干扰信号处理不当、无法对错误数据进行有效预处理、无故缺数等。相关工作人员需要重视以上问题，尽可能地避免人为失误导致资料处理不当，有效地提高地磁观测的资料质量。

［1］陈永花.FHD质子矢量磁力仪资料预处理分析［J］.高原地震，2015，24（2）：45-49.

［2］邢伟伟，孙其贵，陈传华，等.FHD-1质子矢量磁力仪观测资料失真原因分析［J］.华北地震科学，2018，26（2）：60-64.

［3］贾华，高登平，王利兵，等.红山地震台地磁GM4仪与FHD-2B仪观测资料对比分析［J］.地震地磁观测与研究，2015（3）：98-104.

［4］陈传华，邢伟伟，林秀娜.FHD-1矢量质子磁力仪与温度相关性分析［J］.华北地震科学，2015，26（1）：30-34.

［5］中国地震局地震预测研究所，江苏省地震局，中国地震局应急搜救中心，等.DB/T 30.2—2014 地震观测仪器进网技术要求地磁观测仪第二部分：质子矢量磁力仪［S］.出版社不详，2008.

［6］张秀霞，蒋延林，赵卫红，等.高邮地震台质子矢量磁力仪观测与气温变化分析［J］.山西地震，2017（4）：16-19.

［7］李美，谭捍东.利用电磁台站观测数据推算汶川s8.0地震等效电偶矩［G］//第十一届中国国际地球电磁学术讨论会论文集.北京：中国地球物理学会，2013：1-7.

P318.6

A

10.15913/j.cnki.kjycx.2019.18.062

2095－6835（2019）18－0145－02

彭洪军（1987—），男，山东临沂人，主要从事地震观测工作与研究。

〔编辑：张思楠〕