探讨如何规范记录前兆观测数据跟踪分析事件

解真，郭鹏昆，宋昭，王静，罗娜，张明哲，田勤

(河北省地震局红山基准台，河北 邢台 054000)

0 引 言

为提高前兆观测数据的成果转化率，更好地为地震预测预报提供可靠依据，自2012年中国地震局组织前兆观测数据跟踪分析(以下简称数据跟踪分析)试点工作，经过不断的完善工作思路和内容，于2014年正式在全国地震台网开展数据跟踪分析工作，并将此项工作成果列入月资料检查和年资料评比内容中。台网的数据跟踪分析工作是以台站的工作为基础开展的，由台站工作人员运用数据跟踪分析软件对观测数据进行分析，形成数据跟踪分析事件记录[1]。

数据跟踪分析软件涵盖了形变、重力、电磁和流体4大学科的观测资料，涉及多种观测手段。跟踪分析事件包括文字描述和图件，通过查看记录到的跟踪分析事件，非前兆数据处理人员也可以直观的了解数据异常变化的具体形态及原因。当前，部分台站的跟踪分析事件记录仍存在起止时间错误、影响因素选择错误、图件标注错误、描述过于简单等问题，不仅影响事件记录的质量，还会影响非前兆数据处理人员对观测数据变化的判定和深入了解。为了进一步提高事件记录的质量，为数据异常判断提供可靠依据。本文将从跟踪分析事件的数据类型、图件绘制、标注、文字描述等方面进行探讨如何规范记录跟踪分析事件。

1 选取数据类型

记录跟踪分析事件时应选取合适的数据类型，应能明显反应出观测数据受到的影响情况。目前，可用于跟踪分析事件的数据类型包括：原始数据、预处理数据和产品数据。为了更好的表现出影响因素对观测数据的影响，一般根据以下规则来选择：(1)地震事件，数据类型优先选择原始数据，原始数据包含更多的信息。(2)原始数据缺数事件，数据类型应选择原始数据，可以直观体现出原始数据缺测，例：怀来东良地震台TJ-2体积式钻孔应变仪2018年6月2日9时9分至15时17分仪器死机造成数据缺测事件，如图1所示。(3)除了地震和原始数据缺数事件，数据类型优先选择预处理数据。(4)对于进行去除台阶、尖峰、错误数据等预处理的数据，应原始数据与预处理数据进行对比分析。(5)当同一时间段出现多个不同类别事件时，可分别选择预处理数据、原始数据和产品数据记录事件。

图1 原始数据缺数事件曲线

2 事件分类与范围

2.1 事件类型

根据影响前兆观测数据动态变化的具体情况，可将其动态变化分为：正常动态、观测系统、自然环境、场地环境、人为干扰、地球物理事件和不明原因。相应的事件类型可分为：正常事件、观测系统故障事件、自然环境干扰事件、场地环境干扰事件、人为干扰事件、地球物理事件和不明原因事件，其中正常事件作为一种特殊事件，单独归为一类[2]，本文主要针对非正常事件探讨如何记录事件。

每种事件类型中均包含多个影响因素，不同的影响因素之间也有诸多内在联系，例如：雷击可造成供电故障、数采故障，进洞可造成温度、湿度变化，以上影响因素容易选错，进而导致事件归类错误。事件的影响因素是引起数据异常变化的最直接原因，需要具体分析事件，根据其最直接原因来选择影响因素、归类事件。挑选典型的易归类错误的事件，进行分析，选择事件类型的归类详见表1。

表1 事件归类分析

数据出现异常变化时，尽量查明影响因素，只有在排除前六类事件类型的影响因素后，仍无法确定影响因素时，才可归为不明原因，添加不明原因事件记录[4]。不明原因事件的影响因素可分为：长期不明原因、中短期不明原因、疑似故障或干扰和疑似前兆异常。对出现不明原因的数据进行多方面论证，对比同台多套或者多台同套观测仪器的数据变化，判断数据的异常是否为疑似地震前兆异常。并需要对不明原因事件持续关注，继续跟踪，随着数据的积累和进一步的落实，若明确了事件的影响因素，需撤销不明原因事件，重新添加相应的事件记录。

2.2 事件起止时间

事件起止时间是指观测数据出现异常变化的起止时间，应根据事件的具体情况来确定。一般根据以下规则：(1)选用分钟值、时值和日值数据时，相应的起止时间应分别准确到分钟、时和日。(2)选用世界时、当地时数据时，相应的起止时间应采用世界时、当地时，在事件文字描述中也应保持一致。(3)对于未结束的事件，结束时间应为空，并且应持续关注、跟踪分析，及时更新事件记录，事件一旦结束，应进一步完善事件记录，并填写结束日期。

2.3 事件合并

(1)同一仪器相近时间内有多个同种影响因素的事件建议合并为一条事件，例：2018年10月11日张家口地震台DSQ水管倾斜仪南北分量、东西分量和北西分量分别记录到巴布亚新几内亚发生的M7.1级地震和千岛群岛发生的M6.6级地震，数据曲线出现高频震荡；涉县地震台SS-Y型铟瓦棒伸缩仪洞体应变观测东西分量在2018年06月10日17时54分至19时20分和11日16时32分至21时58分受气压干扰，曲线出现畸变，最大变化幅度分别为99.1×10-10、148.6×10-10，洞体应变观测北南分量未受影响(图2)。

图2 多次记录到相同影响因素的事件曲线

(2)同一仪器同一时间段内有多个属于同种事件类型但不同的影响因素的事件应合并为一条事件记录。例：2018年11月29日怀来东良地震台水管倾斜仪因更换垂直摆东西向、南北向摆体，整理线路，东西向、南北向曲线出现台阶和多次突跳变化；因人为进洞更换垂直摆东西向、南北向摆体，北东向向曲线出现台阶和多次突跳变化，东西向、南北向和北东向均进行相应的缺数处理和台阶处理。

3 图件绘制与标注

3.1 图件时长范围

记录跟踪分析事件时选取的图件时间长短，一般需要在主事件前后保留足够长的正常背景，可直观表现出数据的异常变化及其特征，前后尽量保留一倍时长的正常数据曲线，且不易过长。对于长期趋势性事件，需进行年度曲线对比。对于18点以后记录到的同震事件，为了完整表现出记录的同震信息，建议选取上后一天的观测数据，例：辛集冀21井观测站ZKGD3000-NL型水位仪记录到2018年1月23日17时31分41秒阿拉斯加湾(55.96°N，149.13°W)M8.0地震，震源深度10 km，震中距6 925 km。静水位数据于23日17时47分至21时33分记录到此次地震水震波，变化形态为震荡型，最大变化幅度为0.045 5 m，如图4所示。

图3 同一时间段内多次记录到同种事件类型的事件曲线

3.2 图件绘制

(1)绘制同轴对比图

对于进行去除台阶、尖峰、错误数据等预处理的数据记录事件时，绘制的图件可以采用该仪器的原始和预处理数据的同轴对比图，不仅一定程度上减少了图件标注的步骤，还可以更直观的对比看出数据异常变化的形态、幅度大小等。例：隆尧红山地震台GM-4磁通门磁力仪，2019年11月11日20时44分至11月16日16时22分受宁东线高压直流输电干扰影响(位于红山地震台西南方约40 km)，Z分量观测数据产生台阶，台阶量为20.7 nT，按照规范要求，对台阶进行了处理，D分量、H分量未受影响，如图5所示。

用数据跟踪软件绘制同轴对比图的具体步骤见图6。若同轴对比图出现数据曲线压制较严重的情况，则不建议使用此方法绘制图件。

图4 地震事件曲线

图5 高压直流输电干扰的事件曲线

图6 绘制同轴对比图的步骤

(2)添加辅助曲线

对于事件影响因素与辅助测项有关的事件，应同时绘制与主测项异常变化关联性强的辅助测项。现有的辅助测项为：温度、气压和降雨，主要存在于自然环境干扰事件中，图件需添加相应的辅助测项。例：受气压影响的事件，图件上应添加相应时间段气压的观测数据曲线，如图2(b)所示。

对于地震事件，若曲线上记录的地震信息不清晰或不明显，建议添加其一阶差分曲线，如图4所示。

3.3 图件标注

图件的标注可分为方框标注和文字标注。一般根据以下规范来标注：(1)图件方框的起止范围应与事件的起止时间一致，不可横切数据曲线，不可超出图件边框。(2)文字标注内容应为事件的影响因素，建议与在跟踪分析软件上选择的影响因素一致，不可遮挡数据曲线。(3)标注地震时，建议用跟踪分析软件上的自动标注地震功能，跟踪分析软件增加了读取地震基本要素的功能，通过选择对应的地震信息，图件可自动标注地震，即方便了标注又准确、高效。(4)若当前事件的图件中包含其他类型事件必须用不同颜色标注，例：隆尧大柏舍地震台ZD9A-2B地电场仪在2018年11月4日和5日分别记录到场地环境事件和地球物理事件，如图7所示，其中图7(a)为场地环境事件的图件，图7(b)为地球物理事件的图件。

图7 图件标注示例

4 文字描述

跟踪分析事件记录中的文字描述应能描述完整的事件发展及其结果，包括：仪器、测项或测道、数据异常变化的原因、起止时间、变化形态、变化幅度、排查过程、结果与处置说明等内容。

一般根据以下规范：(1)观测环境事件和场地环境事件应写明具体的处置措施。(2)对于场地环境事件，设备漏电需描述具体的漏电设备，工程影响需描述具体工程，例如：基建工程、开挖工程等。并且应尽量详细描述干扰源情况，例如：干扰源方位、干扰源到台站的距离、干扰源特点(包括持续时间、强度、规律性、频次)等。(3)不明原因事件记录的文字描述，应包括充分论证排除观测系统、自然环境、场地环境、人为干扰和地球物理事件的影响，首次分析发现、并归类为不明原因的事件，必须在7日内给出再分析结果，并对该事件描述进行修改。(4)对于需添加辅助测项的事件，若该台站无相应的辅助观测仪器，需在描述中写明。(5)若一套仪器有多个测道或测项的观测数据，且只有部分测道或测项的观测数据受到影响出现异常变化，应对其他测道进行简要描述，例：张家口台DSQ水管倾斜仪北西向因2018年7月2日9时26分至11时00分进洞维修水平摆仪，造成曲线出现突跳，做突跳处理，变化幅度为3.53 ms；南北向、东西向正常。

并且，对于长期存在的场地环境事件(轨道交通干扰除外)、长期不明原因事件，建议进行异常核实，提交核实报告；对于疑似前兆异常事件，需要进行异常核实，提交核实报告。

5 结 论

数据跟踪分析工作仍在不断的探索中发展，跟踪分析事件记录是跟踪分析工作的关键环节和工作结果的具体体现，各学科对跟踪分析事件的规范和要求也在不断的完善，能够简单、清晰、明了的记录跟踪分析事件是跟踪分析工作人员的工作目标。

一条完整的事件记录包含选取数据类型、影响因素、图件绘制、文字描述等，涵盖内容较多，涉及面广。本文通过探讨规范化记录跟踪分析事件，进一步明确了如何选择合理的数据类型、选择正确的影响因素、规范的绘制图件、简明扼要的编写文字描述等，不断挖掘、充分利用跟踪分析软件的分析功能，进一步提高事件记录质量，以期为台站的跟踪分析工作提供参考，以期更好为会商、地震预测预报等工作提供基础资料。