台站测震资料中干扰的滤除

丁勇 徐文海

摘要：本文通过设计滤波器的方法滤除成都地震监测中心站测震资料中干扰，提高了测震资料的信噪比。证明了滤波器在干扰处理中能够发挥重要作用。

关键词：测震资料;波形干扰;滤波器

0 前言

地震观测是研究地震和地球内部结构的重要手段，也是地震学理论体系建立和发展的重要基础，数字地震记录已成为现代地震研究的基石[1]。若干扰对数字地震记录的质量造成了显著影响，进而会对于震相的分析与识别造成干扰，使得测震分析工作增加更多的难度和工作量，如何快速有效地完成对干扰的去除就显得十分必要。成都地震监测中心站测震数据记录质量较差，2～4Hz频率范围的干扰已成为成都地震台测震资料中的固有干扰，2011年开始出现且现今广泛存在于成都地震台5.5级及以下且震中距大于20°的远震波形、4.5级及以下的近震波形内[2]。本文通过设计滤波器并将滤波器应用于成都地震监测中心站的测震资料，以此分析滤波器是否能够在测震资料的干扰处理中发挥重要作用。

1 成都地震监测中心站基本情况

成都地震基准台（现成都地震监测中心站）位于四川盆地西北部，距成都市中心约40 km，台基岩性为白垩系砾岩。该台为参加国际地震资料交换的地震基本台网I类台。成都地震监测中心站（原郫县地震台）于1971年5月开始筹建，l973年10月维开克光记录地震仪正式投入观测。1974年5月65型地震仪被四川省地震局调出，同时架设一套DD-1型微震仪。1980年5 月架设基尔诺斯式地震仪，1981年底又架设763型长周期地震仪。1999年开始数字化台站的基建工作，在地下十余米处的完整基岩上开凿出摆墩，安装JCZ-1拾震器。洞室采用双层拱混凝土结构。新修了数字化机房。2000年7月24日进行仪器安装调试，8月1日试记，年底通过验收，2001年1月1日正式记录。通过一年多的运行，该系统稳定、可靠，彻底解决了原记录地方震和近震初动不清的问题，使该台地震监测能力有了很大的提高。2012 年1月8日成都基准地震台（现成都地震监测中心站）在同一仪器墩上加装了一套综合性能更优秀的JCZ-1T型地震计，设计思路是替换已使用了12年的 JCZ-1型地震计。2019年6月将故障的EDAS-24IP型地震数据采集记录器更换为更先进的EDAS-24GN型地震数据采集记录器。2020年3月在测震观测室架设GL-CS120型甚宽频带地震计进行辅助观测，扩充了测震资料的数据量。

成都站是龙门山地震带和四川中北部地区唯一的多学科综合型观测台站。近几年，随着“中国数字地震观测网络建设项目”、“东半球空间环境地基综合监测子午链项目”、“中国地震局背景场项目”、“汶川地震灾后恢复重建项目”、“芦山地震灾后恢复重建项目”、台站优化改造、标准化建设项目的相继完成，成都站已建成一个基础设施完善、观测设备现代化、科研技术力量强劲的综合台站。成都站测震数据以及地磁数据均参与国际资料交换，服务于全球地震定位及地磁场空间变化研究。成都和松潘测震观测系统运行稳定、观测资料记录连续、震相分析准确、后续震相丰富，其观测资料精度和分析水平在国内始终处于前列，為中国地震台网以及地震数据库提供了大量、可靠的波形资料和震相分析资料，为地震监测、科学研究及防震减灾事业做出了应有的贡献。成都台作为离5.12汶川地震最近的国家级台站，并且拥有全四川唯一一套周期360秒的超宽频带地震计，所记录的宝贵地震资料广泛地应用于国内外对汶川地震的科学研究。

2 大量的台站及测震数据

成都地震监测中心站的主责主业分为3部分，一是围绕地震危险区地震活动态势及未来地震形势的严峻性，不断提升区域地震监测预报综合能力。将日常监测预报工作与重点监视防御区的强化短临跟踪工作相结合，开展地震震情监视跟踪和年度地震趋势会商工作。二是制定针对性监测业务拓展方案。以“基础设施共用、监测成果共享”为指导思想，以专业台与市州局共促区域性地震监测事业发展为基点，与市县防震减灾部门协同合作，共建共享，利用我站技术力量优势和地方良好的监测基础资源，优化区域监测台网布局，提升区域地震监测能力。

三是推动地震预警项目开展。组织人员开展预警项目建设实施指导服务和验收工作，目前已完成辖区60余个站点的验收工作。待地震速报与预警项目建设全面完成后，成都站将承担所辖片区内284个预警台共计305台预警仪器的运行维护工作。

3 测震资料中干扰的处理

3.1 滤波器处理示例

文中以成都地震监测中心站测震资料中的随机干扰作为处理实例。图1是2018年2月27日10点JCZ-1T记录到的一段随机干扰，是由于测震观测室内的脚步振动促发的脉冲型干扰。此类干扰的特点是频率高、振幅大、衰减快。我们可以采用低通滤波器的方法进行去噪。文中设计的通带截止频率为2Hz，窗函数选择的是哈明窗。由图2、图3所示，滤波器的设计满足要求，能够有效去除高频的干扰。这也说明采用设计滤波器的方式去噪是可行的。

3.2 地震波形中的实际应用

近震选取的是2016年07月27日19时59分记录于JCZ-1T的四川平武ML2.5级地震（垂直分向）。根据原始波形可发现，波形整体信噪比较低，干扰对于地震波形的影响较大。文中通过设计带阻滤波器滤除2～4Hz频率范围，通过滤除前后对比发现，地震波形的信噪比得到了提升，证明滤波器在测震资料的去噪工作中具有积极的意义。

4 结论

通过上述研究可以得到以下结论：

（1）滤波器是一种有效处理测震资料中干扰的方法。通过分析波形的频谱，可以得到干扰相关的频率区间，通过设计合适的滤波器便可以滤除干扰，提高测震资料的信噪比。

（2）在实际应用中分析地震波形中存在的干扰并能进行有效的处理，改善波形数据的质量，既为测震分析工作提供了便利和帮助，也能作为台站工作人员进行基础研究的工具，还能促进台站的测震工作人员在日常工作中积累对于测震资料中干扰的了解与认识。这对今后测震工作更好的开展有积极的意义。

参考文献：

[1] 李兴泉，吴朋，邵玉平，等. 2018.数字地震仪频响特性与地动噪声功率谱计算[J].地震地磁观测与研究，39（1）：96-101.

[2] 何思源，李贵元.关于成都地震台测震资料中2～4 Hz干扰频率范围的研究[J].内陆地震，2019，33（1）：82-84.

[3] 蔡亚先，吕永清，周云耀等. 1995. JCZ-1超宽频带地震计[J]. 地壳形变与地震，15（3）：3-5.