浙江区域地表背景噪声分析.DOC

浙江省地震台网台站地动噪声分析 刘洋君，沈晓健，陈吉锋，张明 （中国杭州 310013 浙江省地震局(） 摘要：介绍了浙江省数字地震台网的基本情况，详细阐述了功率谱分析的计算方法，并对各台站地动噪声计算分析。结果表明各台站的台址环境和观测仪器的性能基本优良，能够适应宽频带地震观测要求。部分台址观测条件由于受到人为因素的影响，可以有针对性地对部分台站进行环境改造，为地震监测预报创造更好条件。 关键词：数字地震台网；功率谱分析；地动噪声；功率密度谱；宽频带 0引言 影响地震记录的因素基本可归结为震源机制、地震波传播路径、地震台台址及台网的观测系统（孙晴等，2007）。目前尚无法控制和改变震源机制、地震波传播路径对地震记录产生的影响，只有通过选择优良的台址和提高观测仪器的性能，降低观测系统的噪声水平来提高台网的地震监控能力和获取更加真实的地震记录。其中，选择优良的台址是达到这一目标的最直接的手段。 评价台址质量的重要技术指标之一就是台基噪声水平。它包括环境噪声和人为干扰脉动噪声。台基的噪声反映了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的性能，而且还与台基的噪声背景有关，因此，分析数字地震台的噪声水平及特征、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。浙江省数字地震台网始建于国家九五计划期间，本文拟分析浙江数字地震台网各台站的台基噪声。 1．浙江数字地震台网概况 浙江省数字地震台网始建于国家九五重大科技项目建设期间，经过“十五”及“十一五”的建设与完善，至20年底，初步建成一个由3个国家数字测震台、个区域数字测震台组成的浙江区域数字测震观测台网，台站平均间距50100km左右，实现了全省地震监测台网观测数据流的汇集、数据的统一分析处理。这些台站架设宽频带地震计，架设地震计，配置了大动态24位数据采集器。为了保障台网的监测能力，通讯传输信道采用了多种模式，既有SDH专线，又有通过组建VPN虚拟网络，还保留了部分DDN专线传输方式，避免了使用单一传输方式容易导致台网所有台站出现断记的问题。各台站直接把地震数据实时传送到省，实现在测震台网部系统网络平台下的实时数据汇集与处理。测震台网部数据处理系统则采用基于java环境下用Suse inux操作系统的opens地震处理软件包，在线提供地震数据共享与交换服务，并通过网络平台快速发布地震信息，同时在Mysql数据库中实现测震台网地震观测数据的存储与备份。全部建成的28个宽频带区域数字地震台站（包括国家台）建台勘选时，台站确定点观测环境都比较好，适合进行宽频带数字地震观测。但随着我国经济建设的迅速发展，原来台站四周的干扰因素逐渐增多，一些台站地震观测受到了明显干扰，致使观测仪器的灵敏度不断降低。目前我们已经把计算地动噪声功率谱作为数字地震台网资料分析处理的一项日常工作，这样便可以得出台站观测环境的变化情况，为台站的环境保护能起到一定的积极作用。 2 台基噪声的分析计算 2.1 资料的选取 为客观对台站进行地动噪声分析和评价，在资料选取时，分别在白天和夜晚选取样品记录。白天选取的时段为12～16时，夜晚选取的时段为O0～04时，同时确保所选的噪声数据样本没有地震记录，如遇有地震、标定或其它干扰，则把噪声样本的时间延后至正常地动噪声部分。 2.2 资料预处理 （1）去直流分量。在数字地震记录中有直流偏移，也就是说，在记录的信号中包含有直流分量，它不表示地面运动，在实际应用时需对资料进行去直流处理，具体方法是对整个记录取平均，将平均值作为直流偏离量，记录的每个点减掉直流偏离量。数学公式可表示为： 式中，表示每个采样点的值，N为记录长度的总采样个数。 （2）仪器响应扣除。数字地震观测系统是由地震计拾取地面运动，数据采集器对地震计拾取的信号进行数字采样，通过专用通讯线路将数据传回台网中心。数字地震观测系统的传递函数为： 式中，为地震计的速度灵敏度，单位是；是归一化常数；是复零点；是复极点。L为零点个数，M为极点个数。 3 地动噪声功率谱计算 噪声功率谱分析是根据所采用的数字地震仪类型及其零点和增益参数，计算出该台基的地噪声功率谱密度曲线，并给出全球地动噪声最小模型(NLNM)和最大模型(NHNM)功率谱密度曲线，该模型由美国人皮特生统计全球平均噪声得出，并由童汪练在程序中给出。本文中选取28个宽频带地震台的连续48小时数据进行处理后参加计算，得到各频率范围段的地动噪声功率谱密度(dB)均值，并绘制了各台的48小时地动噪声功率谱密度曲线。 3.1 计算方法 地动噪声有效值计算,地动噪声记录有效值e计算采用如下公式 地动噪声速度有效值计算采用下式换算： 式中，为地震计的速度灵敏度，单位是；P为数据采集器输入允许峰一峰电压值，单位是V；G为数据采集器的设