第五章測震臺網(wǎng)

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

組網(wǎng)范圍，全球測震臺網(wǎng)、國家測震臺網(wǎng)、省級區(qū)域測震臺網(wǎng)、地方測震臺網(wǎng)；

針對特殊目的，專用測震臺網(wǎng)、流動測震臺網(wǎng)；

記錄方式，模擬測震臺網(wǎng)、數(shù)字測震臺網(wǎng)；3、測震臺網(wǎng)的基本任務(wù)：完成地面運動波形實時連續(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)測震臺網(wǎng)設(shè)計一、測震臺網(wǎng)構(gòu)成二、測震臺網(wǎng)布局三、專用儀器設(shè)備四、軟件功能設(shè)計第一節(jié)測震臺網(wǎng)設(shè)計一、測震臺網(wǎng)構(gòu)成4個以上測震臺站、數(shù)據(jù)傳輸網(wǎng)、臺網(wǎng)中心第一節(jié)測震臺網(wǎng)設(shè)計二、測震臺網(wǎng)布局1、臺網(wǎng)設(shè)計布局要求確定監(jiān)測的區(qū)域范圍確定測震臺網(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、烈度速報能力、地震預(yù)警能力等因素。

（1）大體均勻分布原則

（2）重點目標(biāo)加密原則3、測震臺站數(shù)量和間距的估計

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

常規(guī)以監(jiān)測為目的的測震臺網(wǎng)臺間距的估計參照一下4個方面：

（1）根據(jù)監(jiān)測區(qū)域

（2）在初選位置根據(jù)供電、交通、通訊運維條件，進行調(diào)整

（3）確定臺站位置環(huán)境噪聲水平。

（4）對臺網(wǎng)內(nèi)特殊構(gòu)造地區(qū)，可適當(dāng)加密臺站，以提高監(jiān)測能力

總結(jié)：臺網(wǎng)均勻分布、監(jiān)測能力及噪聲水平、運維條件。

第一節(jié)測震臺網(wǎng)設(shè)計4、臺網(wǎng)監(jiān)測能力測震臺網(wǎng)的監(jiān)測能力是指臺網(wǎng)監(jiān)測震級下限的能力。第一節(jié)測震臺網(wǎng)設(shè)計三、專用儀器配置測震臺網(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)臺網(wǎng)的監(jiān)測需要確定儀器的主要技術(shù)指標(biāo)；儀器對環(huán)境的適應(yīng)性；儀器運行的穩(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、遠震和極遠震，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數(shù)量、種類、數(shù)據(jù)傳輸通訊方式。第一節(jié)測震臺網(wǎng)設(shè)計四、軟件功能設(shè)計數(shù)據(jù)匯集、存儲、交互分析、烈度計算、大震應(yīng)急產(chǎn)出、信息交換和發(fā)布、臺網(wǎng)運行監(jiān)控。第二節(jié)測震臺網(wǎng)傳輸鏈路數(shù)據(jù)鏈路：實現(xiàn)臺站數(shù)據(jù)或臺網(wǎng)數(shù)據(jù)的遠距離、無失真、實時傳輸，主要基于現(xiàn)有公共數(shù)據(jù)網(wǎng)絡(luò)來實現(xiàn)，主要由ADSL、SDH、MSTP、3G/4G、短波、超短波、擴頻微波、衛(wèi)星等。一、傳輸鏈路設(shè)計

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

二、常用傳輸鏈路

ADSL：運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，核心特點是同步復(fù)用、標(biāo)準(zhǔn)光接口以及強大的網(wǎng)絡(luò)管理能力。

MSTP：基于SDH平臺，特點是業(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)用于省級測震臺網(wǎng)與國家地震臺網(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，即虛擬撥號專用網(wǎng)，是一種撥號接入的虛擬專用撥號網(wǎng)業(yè)務(wù)第二節(jié)測震臺網(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于無線服務(wù)的要求。

4G特點：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，主要用于點對點的實時數(shù)據(jù)流短距離傳輸，經(jīng)批準(zhǔn)可使用的的頻點為47MHz和223MHz。

微波傳輸：是一種“視距”傳播，即直線傳播，在設(shè)計時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。

擴頻傳輸：主要應(yīng)用于視距范圍內(nèi)點對點、一點對多點高速數(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，在兩個或多個地球站之間進行的通信。特點：通信距離遠，覆蓋面積大，通信頻帶寬，通信線路穩(wěn)定可靠。第二節(jié)測震臺網(wǎng)傳輸鏈路三、地震傳輸協(xié)議

中國測震臺網(wǎng)使用了國內(nèi)外多種型號的數(shù)據(jù)采集器，一般都提供了兩種接口的實時數(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)接口的實時數(shù)據(jù)流，為了規(guī)范數(shù)據(jù)流在臺網(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、用戶層面的實時數(shù)據(jù)流交換協(xié)議NetSeisIP。第三節(jié)臺網(wǎng)中心建設(shè)測震臺網(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)是為臺網(wǎng)中心軟硬件正常運行提供支撐，如供電、避雷、消防等，技術(shù)系統(tǒng)主要包括網(wǎng)絡(luò)計算機硬件支撐、軟件系統(tǒng)。一、設(shè)計與建設(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、機房設(shè)計第四節(jié)測震臺網(wǎng)運行一、軟件部署數(shù)據(jù)匯集交換系統(tǒng)、地震參數(shù)自動速報系統(tǒng)、人機交互處理系統(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)存儲系統(tǒng)等。

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

地震計方面參數(shù)包括靈敏度、零極點信息等。

數(shù)據(jù)采集器參數(shù)包括量程、采樣率等。

第四節(jié)測震臺網(wǎng)運行2、網(wǎng)絡(luò)化數(shù)據(jù)傳輸參數(shù)：臺站IP、數(shù)據(jù)端口號等。

3、信號處理參數(shù)：設(shè)定自動觸發(fā)各類參數(shù)。4、產(chǎn)出管理與服務(wù)：定義發(fā)布對象及內(nèi)容。二、臺網(wǎng)常規(guī)運行

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

1、運行維護：系統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)維護、數(shù)據(jù)庫管理、臺站參數(shù)檢查、在線檢測、臺基噪聲計算、儀器維修、運行率統(tǒng)計。

2、數(shù)據(jù)匯集共享：匯集臺站數(shù)據(jù)、上傳臺網(wǎng)中心實現(xiàn)數(shù)據(jù)共享。

3、地震速報

4、地震編目：快報、正式報、觀測報告。

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

6、運行月報、年報第五節(jié)測震臺網(wǎng)實例一、省級區(qū)域測震臺網(wǎng)1、系統(tǒng)結(jié)構(gòu)：主要由臺站和臺網(wǎng)中心組成，其中臺站又包括本區(qū)域臺站以及通過共享系統(tǒng)接收的外圍臺站數(shù)據(jù)。第五節(jié)測震臺網(wǎng)實例2、數(shù)據(jù)流程第五節(jié)測震臺網(wǎng)實例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)、實時處理服務(wù)、人機交互、控制臺、地震編目等。二、國家測震臺網(wǎng)由國家測震臺站、區(qū)域測震臺網(wǎng)、全球地震臺站及援外臺站組成，主要功能是國內(nèi)外大震速報、統(tǒng)一編目等。第五節(jié)測震臺網(wǎng)實例三、專用臺網(wǎng)第五節(jié)測震臺網(wǎng)實例第五節(jié)測震臺網(wǎng)實例四、國際測震臺網(wǎng)

美國全球測震臺網(wǎng)（GSN）IMS國際地震監(jiān)測系統(tǒng)美國的國家測震臺網(wǎng)第六節(jié)流動觀測與臺陣用于地震現(xiàn)場的臨時觀測或者為某一科研項目開展的臨時觀測稱為流動觀測，用于流動觀測的測震臺網(wǎng)稱為流動觀測臺網(wǎng)。流動觀測臺網(wǎng)包括以加強震后余震監(jiān)測為目的的地震應(yīng)急流動測震臺網(wǎng)、以科學(xué)研究為主要目的的寬頻帶流動地震臺陣。一、應(yīng)急流動測震臺網(wǎng)大震后由于固定臺網(wǎng)臺間距較大，不能滿足余震跟蹤和速報定位的需要，需要架設(shè)流動臺網(wǎng)作為固定臺網(wǎng)的補充，用以提高余震監(jiān)測能力和定位精度。1、流動子臺主要由地震儀、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、加速度計及六通道數(shù)據(jù)采集器，或短周期地震計和三通道地震計。流動子臺布設(shè)地點具有不確定性，實際架設(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)對無公網(wǎng)可用的情況，往往采用超短波或擴頻微波等方式。供電系統(tǒng)以太陽能供電為主，同時備有交流供電設(shè)備。第六節(jié)流動觀測與臺陣2、應(yīng)急流動臺網(wǎng)中心

應(yīng)急流動臺網(wǎng)中心具有數(shù)據(jù)實時匯集、展示、處理及歸檔功能，同時滿足向升級臺網(wǎng)中心實時傳輸數(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、交換機組成，配備UPS及自發(fā)電功能。

應(yīng)急流動臺網(wǎng)中心的軟件一般配備JOPENS數(shù)據(jù)匯集處理軟件和EQIM速報信息共享軟件。第六節(jié)流動觀測與臺陣3、流動臺站建設(shè)：由于流動觀測點為臨時性臺站，且無人值守，所以臺站建設(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)流動觀測與臺陣二、寬頻帶流動地震臺陣第六節(jié)流動觀測與臺陣

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