第五章測震臺(tái)網(wǎng)

第五章測震臺(tái)網(wǎng)內(nèi)容簡介第一節(jié)測震臺(tái)網(wǎng)設(shè)計(jì)第二節(jié)測震臺(tái)網(wǎng)傳輸鏈路第三節(jié)臺(tái)網(wǎng)中心建設(shè)第四節(jié)測震臺(tái)網(wǎng)運(yùn)行第五節(jié)測震臺(tái)網(wǎng)實(shí)例第六節(jié)流動(dòng)觀測與臺(tái)陣第七節(jié)地震預(yù)警技術(shù)測震臺(tái)網(wǎng)概況1、測震臺(tái)網(wǎng)：將測震臺(tái)站按照不同的觀測目標(biāo)需求組成的觀測網(wǎng)。2、測震臺(tái)網(wǎng)分類：

組網(wǎng)范圍，全球測震臺(tái)網(wǎng)、國家測震臺(tái)網(wǎng)、省級(jí)區(qū)域測震臺(tái)網(wǎng)、地方測震臺(tái)網(wǎng)；

針對(duì)特殊目的，專用測震臺(tái)網(wǎng)、流動(dòng)測震臺(tái)網(wǎng)；

記錄方式，模擬測震臺(tái)網(wǎng)、數(shù)字測震臺(tái)網(wǎng)；3、測震臺(tái)網(wǎng)的基本任務(wù)：完成地面運(yùn)動(dòng)波形實(shí)時(shí)連續(xù)檢測、觀測數(shù)據(jù)傳輸和匯集、地震事件分析和處理、數(shù)據(jù)管理與服務(wù)等。第一節(jié)測震臺(tái)網(wǎng)設(shè)計(jì)一、測震臺(tái)網(wǎng)構(gòu)成二、測震臺(tái)網(wǎng)布局三、專用儀器設(shè)備四、軟件功能設(shè)計(jì)第一節(jié)測震臺(tái)網(wǎng)設(shè)計(jì)一、測震臺(tái)網(wǎng)構(gòu)成4個(gè)以上測震臺(tái)站、數(shù)據(jù)傳輸網(wǎng)、臺(tái)網(wǎng)中心第一節(jié)測震臺(tái)網(wǎng)設(shè)計(jì)二、測震臺(tái)網(wǎng)布局1、臺(tái)網(wǎng)設(shè)計(jì)布局要求確定監(jiān)測的區(qū)域范圍確定測震臺(tái)網(wǎng)的監(jiān)測目的和監(jiān)測能力既要考慮當(dāng)前建設(shè)目的也要兼顧未來發(fā)展需要2、臺(tái)網(wǎng)分布原則由地震監(jiān)測能力、場地條件、定位需求、烈度速報(bào)能力、地震預(yù)警能力等因素。

（1）大體均勻分布原則

（2）重點(diǎn)目標(biāo)加密原則3、測震臺(tái)站數(shù)量和間距的估計(jì)

美國GSN全球測震臺(tái)網(wǎng)在我國境內(nèi)臺(tái)間距約1000km；國家臺(tái)網(wǎng)148個(gè)臺(tái)，臺(tái)間距約250km，其中華北地區(qū)約40km，西部地區(qū)100km；特殊目的的監(jiān)測臺(tái)網(wǎng)要求臺(tái)間距更小。

常規(guī)以監(jiān)測為目的的測震臺(tái)網(wǎng)臺(tái)間距的估計(jì)參照一下4個(gè)方面：

（1）根據(jù)監(jiān)測區(qū)域

（2）在初選位置根據(jù)供電、交通、通訊運(yùn)維條件，進(jìn)行調(diào)整

（3）確定臺(tái)站位置環(huán)境噪聲水平。

（4）對(duì)臺(tái)網(wǎng)內(nèi)特殊構(gòu)造地區(qū)，可適當(dāng)加密臺(tái)站，以提高監(jiān)測能力

總結(jié)：臺(tái)網(wǎng)均勻分布、監(jiān)測能力及噪聲水平、運(yùn)維條件。

第一節(jié)測震臺(tái)網(wǎng)設(shè)計(jì)4、臺(tái)網(wǎng)監(jiān)測能力測震臺(tái)網(wǎng)的監(jiān)測能力是指臺(tái)網(wǎng)監(jiān)測震級(jí)下限的能力。第一節(jié)測震臺(tái)網(wǎng)設(shè)計(jì)三、專用儀器配置測震臺(tái)網(wǎng)專用儀器主要指地震儀和數(shù)據(jù)采集器。專用儀器的選擇：根據(jù)臺(tái)網(wǎng)的監(jiān)測需要確定儀器的主要技術(shù)指標(biāo)；儀器對(duì)環(huán)境的適應(yīng)性；儀器運(yùn)行的穩(wěn)定性和可靠性；儀器廠商的技術(shù)支持能力。地震儀配置：根據(jù)監(jiān)測目的，可配置不同觀測頻帶和動(dòng)態(tài)范圍的地震儀。根據(jù)觀測頻帶劃分，常用的地震儀包括短周期地震儀、寬頻帶地震儀、甚寬頻帶地震儀與超寬頻帶地震儀。短周期地震儀主要用于記錄地方震；寬頻帶地震儀、甚寬頻道地震儀與超寬頻帶地震儀可用于記錄地方震、近震、遠(yuǎn)震和極遠(yuǎn)震，但觀測環(huán)境和安裝條件要求高。

數(shù)據(jù)采集器配置：主要考慮連接地震計(jì)數(shù)量、種類、數(shù)據(jù)傳輸通訊方式。第一節(jié)測震臺(tái)網(wǎng)設(shè)計(jì)四、軟件功能設(shè)計(jì)數(shù)據(jù)匯集、存儲(chǔ)、交互分析、烈度計(jì)算、大震應(yīng)急產(chǎn)出、信息交換和發(fā)布、臺(tái)網(wǎng)運(yùn)行監(jiān)控。第二節(jié)測震臺(tái)網(wǎng)傳輸鏈路數(shù)據(jù)鏈路：實(shí)現(xiàn)臺(tái)站數(shù)據(jù)或臺(tái)網(wǎng)數(shù)據(jù)的遠(yuǎn)距離、無失真、實(shí)時(shí)傳輸，主要基于現(xiàn)有公共數(shù)據(jù)網(wǎng)絡(luò)來實(shí)現(xiàn)，主要由ADSL、SDH、MSTP、3G/4G、短波、超短波、擴(kuò)頻微波、衛(wèi)星等。一、傳輸鏈路設(shè)計(jì)

可根據(jù)傳輸要求、通訊條件、運(yùn)維能力等選擇不同的傳輸方式，單個(gè)臺(tái)站的傳輸速率要求在9.6kbps。

二、常用傳輸鏈路

ADSL：運(yùn)行在原有普通電話線上的高速寬帶技術(shù)，可提供下行2~8Mbit/s,上行64~640kbit/s的傳輸速度。

SDH：即同步數(shù)字體系，它提供了一個(gè)國際支持框架，使不同廠家生產(chǎn)的設(shè)備互通成為可能，核心特點(diǎn)是同步復(fù)用、標(biāo)準(zhǔn)光接口以及強(qiáng)大的網(wǎng)絡(luò)管理能力。

MSTP：基于SDH平臺(tái)，特點(diǎn)是業(yè)務(wù)帶寬配置靈活，MSTP上提供10/100/1000Mbit/s系列接口，主要應(yīng)用于省級(jí)測震臺(tái)網(wǎng)與國家地震臺(tái)網(wǎng)之間的數(shù)據(jù)交換

3G/4G傳輸：3G指的是第三代蜂窩移動(dòng)通信系統(tǒng)（3G）的提出主要用于解決2G系統(tǒng)面臨的問題，以多媒體數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)為主要特征，最大程度的提高頻段利用率，提供大容量、高速率的多媒體數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)。3GVPDN組網(wǎng)方式在地震行業(yè)應(yīng)用比較廣泛，即虛擬撥號(hào)專用網(wǎng)，是一種撥號(hào)接入的虛擬專用撥號(hào)網(wǎng)業(yè)務(wù)第二節(jié)測震臺(tái)網(wǎng)傳輸鏈路行業(yè)VPDN接入CDMA分組網(wǎng)的方式主要有兩種，互聯(lián)網(wǎng)接入和專線接入。4G技術(shù)包括TD-LTE和FDD-LTE兩種制式。集3G與WLAN于一體，并能快速提高質(zhì)量傳輸數(shù)據(jù)，4G能夠以100Mbps以上的速度下載，并能滿足幾乎所有用戶對(duì)于無線服務(wù)的要求。

4G特點(diǎn)：通信速度快網(wǎng)絡(luò)頻譜寬，通信靈活，智能性能高，兼容性好。

超短波傳輸：工作頻率一般指30~300MHz，在地震行業(yè)將40MHz~400MHz稱為超短波，主要用于點(diǎn)對(duì)點(diǎn)的實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)流短距離傳輸，經(jīng)批準(zhǔn)可使用的的頻點(diǎn)為47MHz和223MHz。

微波傳輸：是一種“視距”傳播，即直線傳播，在設(shè)計(jì)時(shí)一是要考慮自由空間傳播損耗，二是視距傳播距離與天線高度的關(guān)系。

擴(kuò)頻傳輸：主要應(yīng)用于視距范圍內(nèi)點(diǎn)對(duì)點(diǎn)、一點(diǎn)對(duì)多點(diǎn)高速數(shù)據(jù)流傳輸。

衛(wèi)星傳輸：利用人造地球衛(wèi)星作為中繼站來轉(zhuǎn)發(fā)或反射無線電波，在兩個(gè)或多個(gè)地球站之間進(jìn)行的通信。特點(diǎn)：通信距離遠(yuǎn)，覆蓋面積大，通信頻帶寬，通信線路穩(wěn)定可靠。第二節(jié)測震臺(tái)網(wǎng)傳輸鏈路三、地震傳輸協(xié)議

中國測震臺(tái)網(wǎng)使用了國內(nèi)外多種型號(hào)的數(shù)據(jù)采集器，一般都提供了兩種接口的實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)流輸出，一種是遵循TCP/IP或UDP/IP協(xié)議的網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)接口，另外一種是兼容RS232串行異步傳輸標(biāo)準(zhǔn)接口的實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)流，為了規(guī)范數(shù)據(jù)流在臺(tái)網(wǎng)間的使用和共享，自主開發(fā)了基于TCP/IP網(wǎng)絡(luò)協(xié)議、用戶層面的實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)流交換協(xié)議NetSeisIP。第三節(jié)臺(tái)網(wǎng)中心建設(shè)測震臺(tái)網(wǎng)中心建設(shè)包括場地建設(shè)、技術(shù)系統(tǒng)建設(shè)和輔助系統(tǒng)建設(shè)三部分；場地建設(shè)主要是土建、裝修和辦公設(shè)施建設(shè)，輔助系統(tǒng)建設(shè)是為臺(tái)網(wǎng)中心軟硬件正常運(yùn)行提供支撐，如供電、避雷、消防等，技術(shù)系統(tǒng)主要包括網(wǎng)絡(luò)計(jì)算機(jī)硬件支撐、軟件系統(tǒng)。一、設(shè)計(jì)與建設(shè)要求1、數(shù)據(jù)量分析2、數(shù)據(jù)處理分析3、中心選址4、信息處理系統(tǒng)設(shè)備配置5、機(jī)房設(shè)計(jì)第四節(jié)測震臺(tái)網(wǎng)運(yùn)行一、軟件部署數(shù)據(jù)匯集交換系統(tǒng)、地震參數(shù)自動(dòng)速報(bào)系統(tǒng)、人機(jī)交互處理系統(tǒng)、信息交換系統(tǒng)、分析編目系統(tǒng)、震源參數(shù)處理系統(tǒng)、數(shù)據(jù)存儲(chǔ)系統(tǒng)等。

1、臺(tái)站基本參數(shù)：經(jīng)緯度、高程、地震計(jì)、數(shù)采、臺(tái)基類型、傳輸方式等。

地震計(jì)方面參數(shù)包括靈敏度、零極點(diǎn)信息等。

數(shù)據(jù)采集器參數(shù)包括量程、采樣率等。

第四節(jié)測震臺(tái)網(wǎng)運(yùn)行2、網(wǎng)絡(luò)化數(shù)據(jù)傳輸參數(shù)：臺(tái)站IP、數(shù)據(jù)端口號(hào)等。

3、信號(hào)處理參數(shù)：設(shè)定自動(dòng)觸發(fā)各類參數(shù)。4、產(chǎn)出管理與服務(wù)：定義發(fā)布對(duì)象及內(nèi)容。二、臺(tái)網(wǎng)常規(guī)運(yùn)行

常規(guī)運(yùn)行任務(wù)包括：運(yùn)行維護(hù)、地震數(shù)據(jù)匯集與共享、地震速報(bào)、地震編目、大震應(yīng)急產(chǎn)出、波形數(shù)據(jù)歸檔、運(yùn)行月報(bào)年報(bào)。

1、運(yùn)行維護(hù)：系統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)維護(hù)、數(shù)據(jù)庫管理、臺(tái)站參數(shù)檢查、在線檢測、臺(tái)基噪聲計(jì)算、儀器維修、運(yùn)行率統(tǒng)計(jì)。

2、數(shù)據(jù)匯集共享：匯集臺(tái)站數(shù)據(jù)、上傳臺(tái)網(wǎng)中心實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)共享。

3、地震速報(bào)

4、地震編目：快報(bào)、正式報(bào)、觀測報(bào)告。

5、波形數(shù)據(jù)歸檔：事件波形、臺(tái)站波形、臺(tái)網(wǎng)波形、在線檢測文件。

6、運(yùn)行月報(bào)、年報(bào)第五節(jié)測震臺(tái)網(wǎng)實(shí)例一、省級(jí)區(qū)域測震臺(tái)網(wǎng)1、系統(tǒng)結(jié)構(gòu)：主要由臺(tái)站和臺(tái)網(wǎng)中心組成，其中臺(tái)站又包括本區(qū)域臺(tái)站以及通過共享系統(tǒng)接收的外圍臺(tái)站數(shù)據(jù)。第五節(jié)測震臺(tái)網(wǎng)實(shí)例2、數(shù)據(jù)流程第五節(jié)測震臺(tái)網(wǎng)實(shí)例3、專業(yè)軟件系統(tǒng)

jopens系統(tǒng)的模塊主要包括：數(shù)據(jù)庫服務(wù)、流服務(wù)、實(shí)時(shí)處理服務(wù)、人機(jī)交互、控制臺(tái)、地震編目等。二、國家測震臺(tái)網(wǎng)由國家測震臺(tái)站、區(qū)域測震臺(tái)網(wǎng)、全球地震臺(tái)站及援外臺(tái)站組成，主要功能是國內(nèi)外大震速報(bào)、統(tǒng)一編目等。第五節(jié)測震臺(tái)網(wǎng)實(shí)例三、專用臺(tái)網(wǎng)第五節(jié)測震臺(tái)網(wǎng)實(shí)例第五節(jié)測震臺(tái)網(wǎng)實(shí)例四、國際測震臺(tái)網(wǎng)

美國全球測震臺(tái)網(wǎng)（GSN）IMS國際地震監(jiān)測系統(tǒng)美國的國家測震臺(tái)網(wǎng)第六節(jié)流動(dòng)觀測與臺(tái)陣用于地震現(xiàn)場的臨時(shí)觀測或者為某一科研項(xiàng)目開展的臨時(shí)觀測稱為流動(dòng)觀測，用于流動(dòng)觀測的測震臺(tái)網(wǎng)稱為流動(dòng)觀測臺(tái)網(wǎng)。流動(dòng)觀測臺(tái)網(wǎng)包括以加強(qiáng)震后余震監(jiān)測為目的的地震應(yīng)急流動(dòng)測震臺(tái)網(wǎng)、以科學(xué)研究為主要目的的寬頻帶流動(dòng)地震臺(tái)陣。一、應(yīng)急流動(dòng)測震臺(tái)網(wǎng)大震后由于固定臺(tái)網(wǎng)臺(tái)間距較大，不能滿足余震跟蹤和速報(bào)定位的需要，需要架設(shè)流動(dòng)臺(tái)網(wǎng)作為固定臺(tái)網(wǎng)的補(bǔ)充，用以提高余震監(jiān)測能力和定位精度。1、流動(dòng)子臺(tái)主要由地震儀、數(shù)采、通信系統(tǒng)、供電系統(tǒng)組成，通常選用短周期地震計(jì)、加速度計(jì)及六通道數(shù)據(jù)采集器，或短周期地震計(jì)和三通道地震計(jì)。流動(dòng)子臺(tái)布設(shè)地點(diǎn)具有不確定性，實(shí)際架設(shè)多采用無線傳輸模式或有線無線相結(jié)合模式，為了應(yīng)對(duì)無公網(wǎng)可用的情況，往往采用超短波或擴(kuò)頻微波等方式。供電系統(tǒng)以太陽能供電為主，同時(shí)備有交流供電設(shè)備。第六節(jié)流動(dòng)觀測與臺(tái)陣2、應(yīng)急流動(dòng)臺(tái)網(wǎng)中心

應(yīng)急流動(dòng)臺(tái)網(wǎng)中心具有數(shù)據(jù)實(shí)時(shí)匯集、展示、處理及歸檔功能，同時(shí)滿足向升級(jí)臺(tái)網(wǎng)中心實(shí)時(shí)傳輸數(shù)據(jù)的需要，主要由適合野外工作的便攜式服務(wù)器、筆記本、路由器、交換機(jī)組成，配備UPS及自發(fā)電功能。

應(yīng)急流動(dòng)臺(tái)網(wǎng)中心的軟件一般配備JOPENS數(shù)據(jù)匯集處理軟件和EQIM速報(bào)信息共享軟件。第六節(jié)流動(dòng)觀測與臺(tái)陣3、流動(dòng)臺(tái)站建設(shè)：由于流動(dòng)觀測點(diǎn)為臨時(shí)性臺(tái)站，且無人值守，所以臺(tái)站建設(shè)以安全為首，包括設(shè)備防盜、防水、防風(fēng)、保溫、供電等，其次考慮噪聲水平，觀測點(diǎn)噪聲水平再低，觀測系統(tǒng)不能連續(xù)穩(wěn)定工作是沒有意義的！臺(tái)基處理方式以向下挖坑為主，主要目的是降低噪聲、保溫。第六節(jié)流動(dòng)觀測與臺(tái)陣二、寬頻帶流動(dòng)地震臺(tái)陣第六節(jié)流動(dòng)觀測與臺(tái)陣

1、寬頻帶流動(dòng)地震臺(tái)陣觀測點(diǎn)的勘選選址：要符合項(xiàng)目布局要求，綜合考慮臺(tái)基噪聲、通訊、供電、安全問題。流動(dòng)觀測與固定臺(tái)站觀測不同，觀測點(diǎn)位置主要考慮觀測工作需求。臺(tái)基噪聲可以采用儀器檢測脈動(dòng)方式，經(jīng)驗(yàn)上要遠(yuǎn)離鐵路、公路、工廠等噪聲源，盡量離開住戶、樹林、河流等。根據(jù)臺(tái)基地質(zhì)情況考慮噪聲源影響。完成觀測點(diǎn)勘選后，需填寫《臺(tái)陣觀測點(diǎn)勘選表》，內(nèi)容需詳實(shí)，是后期觀測運(yùn)維工作的重要基礎(chǔ)。第六節(jié)流動(dòng)觀測與臺(tái)陣中國地震局在2010年開始實(shí)施了“中國地震科學(xué)臺(tái)陣探測”項(xiàng)目，計(jì)劃在20多年的時(shí)間內(nèi)分期在中國大陸進(jìn)行地震臺(tái)陣觀測，對(duì)大陸下方整體的地殼與上地幔三維結(jié)構(gòu)進(jìn)行精細(xì)成像。（喜馬拉雅計(jì)劃）喜瑪拉雅一期寬頻帶流動(dòng)地震臺(tái)陣觀測任務(wù)覆蓋面積70萬平方公里，500個(gè)觀測點(diǎn)，其中30個(gè)甚寬頻帶觀測點(diǎn)，470個(gè)寬頻帶觀測點(diǎn)，平均間距35公里。由7個(gè)協(xié)作單位完成。喜瑪拉雅二期寬頻帶流動(dòng)地震臺(tái)陣觀測任務(wù)覆蓋面積100萬平方公里，674個(gè)觀測點(diǎn)，其中343個(gè)甚寬頻帶觀測點(diǎn)，331個(gè)寬頻帶觀測點(diǎn)，平均間距45公里。由11個(gè)協(xié)作單位完成。第六節(jié)流動(dòng)觀