第五章测震台网.

第五章测震台网内容简介•第一节测震台网设计•第二节测震台网传输链路•第三节台网中心建设•第四节测震台网运行•第五节测震台网实例•第六节流动观测与台阵•第七节地震预警技术测震台网概况1、测震台网：将测震台站按照不同的观测目标需求组成的观测网。2、测震台网分类：组网范围，全球测震台网、国家测震台网、省级区域测震台网、地方测震台网；针对特殊目的，专用测震台网、流动测震台网；记录方式，模拟测震台网、数字测震台网；3、测震台网的基本任务：完成地面运动波形实时连续检测、观测数据传输和汇集、地震事件分析和处理、数据管理与服务等。第一节测震台网设计•一、测震台网构成•二、测震台网布局•三、专用仪器设备•四、软件功能设计第一节测震台网设计一、测震台网构成4个以上测震台站、数据传输网、台网中心第一节测震台网设计二、测震台网布局1、台网设计布局要求确定监测的区域范围确定测震台网的监测目的和监测能力既要考虑当前建设目的也要兼顾未来发展需要2、台网分布原则由地震监测能力、场地条件、定位需求、烈度速报能力、地震预警能力等因素。（1）大体均匀分布原则（2）重点目标加密原则3、测震台站数量和间距的估计美国GSN全球测震台网在我国境内台间距约1000km；国家台网148个台，台间距约250km，其中华北地区约40km，西部地区100km；特殊目的的监测台网要求台间距更小。常规以监测为目的的测震台网台间距的估计参照一下4个方面：（1）根据监测区域（2）在初选位置根据供电、交通、通讯运维条件，进行调整（3）确定台站位置环境噪声水平。（4）对台网内特殊构造地区，可适当加密台站，以提高监测能力总结：台网均匀分布、监测能力及噪声水平、运维条件。第一节测震台网设计4、台网监测能力测震台网的监测能力是指台网监测震级下限的能力。第一节测震台网设计三、专用仪器配置测震台网专用仪器主要指地震仪和数据采集器。专用仪器的选择：根据台网的监测需要确定仪器的主要技术指标；仪器对环境的适应性；仪器运行的稳定性和可靠性；仪器厂商的技术支持能力。地震仪配置：根据监测目的，可配置不同观测频带和动态范围的地震仪。根据观测频带划分，常用的地震仪包括短周期地震仪、宽频带地震仪、甚宽频带地震仪与超宽频带地震仪。短周期地震仪主要用于记录地方震；宽频带地震仪、甚宽频道地震仪与超宽频带地震仪可用于记录地方震、近震、远震和极远震，但观测环境和安装条件要求高。数据采集器配置：主要考虑连接地震计数量、种类、数据传输通讯方式。第一节测震台网设计四、软件功能设计数据汇集、存储、交互分析、烈度计算、大震应急产出、信息交换和发布、台网运行监控。第二节测震台网传输链路数据链路：实现台站数据或台网数据的远距离、无失真、实时传输，主要基于现有公共数据网络来实现，主要由ADSL、SDH、MSTP、3G/4G、短波、超短波、扩频微波、卫星等。一、传输链路设计可根据传输要求、通讯条件、运维能力等选择不同的传输方式，单个台站的传输速率要求在9.6kbps。二、常用传输链路ADSL：运行在原有普通电话线上的高速宽带技术，可提供下行2~8Mbit/s,上行64~640kbit/s的传输速度。SDH：即同步数字体系，它提供了一个国际支持框架，使不同厂家生产的设备互通成为可能，核心特点是同步复用、标准光接口以及强大的网络管理能力。MSTP：基于SDH平台，特点是业务带宽配置灵活，MSTP上提供10/100/1000Mbit/s系列接口，主要应用于省级测震台网与国家地震台网之间的数据交换3G/4G传输：3G指的是第三代蜂窝移动通信系统（3G）的提出主要用于解决2G系统面临的问题，以多媒体数据业务为主要特征，最大程度的提高频段利用率，提供大容量、高速率的多媒体数据业务。3GVPDN组网方式在地震行业应用比较广泛，即虚拟拨号专用网，是一种拨号接入的虚拟专用拨号网业务第二节测震台网传输链路行业VPDN接入CDMA分组网的方式主要有两种，互联网接入和专线接入。4G技术包括TD-LTE和FDD-LTE两种制式。集3G与WLAN于一体，并能快速提高质量传输数据，4G能够以100Mbps以上的速度下载，并能满足几乎所有用户对于无线服务的要求。4G特点：通信速度快网络频谱宽，通信灵活，智能性能高，兼容性好。超短波传输：工作频率一般指30~300MHz，在地震行业将40MHz~400MHz称为超短波，主要用于点对点的实时数据流短距离传输，经批准可使用的的频点为47MHz和223MHz。微波传输：是一种“视距”传播，即直线传播，在设计时一是要考虑自由空间传播损耗，二是视距传播距离与天线高度的关系。扩频传输：主要应用于视距范围内点对点、一点对多点高速数据流传输。卫星传输：利用人造地球卫星作为中继站来转发或反射无线电波，在两个或多个地球站之间进行的通信。特点：通信距离远，覆盖面积大，通信频带宽，通信线路稳定可靠。第二节测震台网传输链路三、地震传输协议中国测震台网使用了国内外多种型号的数据采集器，一般都提供了两种接口的实时数据流输出，一种是遵循TCP/IP或UDP/IP协议的网络数据接口，另外一种是兼容RS232串行异步传输标准接口的实时数据流，为了规范数据流在台网间的使用和共享，自主开发了基于TCP/IP网络协议、用户层面的实时数据流交换协议NetSeisIP。第三节台网中心建设测震台网中心建设包括场地建设、技术系统建设和辅助系统建设三部分；场地建设主要是土建、装修和办公设施建设，辅助系统建设是为台网中心软硬件正常运行提供支撑，如供电、避雷、消防等，技术系统主要包括网络计算机硬件支撑、软件系统。一、设计与建设要求1、数据量分析2、数据处理分析3、中心选址4、信息处理系统设备配置5、机房设计第四节测震台网运行一、软件部署数据汇集交换系统、地震参数自动速报系统、人机交互处理系统、信息交换系统、分析编目系统、震源参数处理系统、数据存储系统等。1、台站基本参数：经纬度、高程、地震计、数采、台基类型、传输方式等。地震计方面参数包括灵敏度、零极点信息等。数据采集器参数包括量程、采样率等。第四节测震台网运行2、网络化数据传输参数：台站IP、数据端口号等。3、信号处理参数：设定自动触发各类参数。4、产出管理与服务：定义发布对象及内容。二、台网常规运行常规运行任务包括：运行维护、地震数据汇集与共享、地震速报、地震编目、大震应急产出、波形数据归档、运行月报年报。1、运行维护：系统网络维护、数据库管理、台站参数检查、在线检测、台基噪声计算、仪器维修、运行率统计。2、数据汇集共享：汇集台站数据、上传台网中心实现数据共享。3、地震速报4、地震编目：快报、正式报、观测报告。5、波形数据归档：事件波形、台站波形、台网波形、在线检测文件。6、运行月报、年报第五节测震台网实例一、省级区域测震台网1、系统结构：主要由台站和台网中心组成，其中台站又包括本区域台站以及通过共享系统接收的外围台站数据。第五节测震台网实例2、数据流程第五节测震台网实例3、专业软件系统jopens系统的模块主要包括：数据库服务、流服务、实时处理服务、人机交互、控制台、地震编目等。二、国家测震台网由国家测震台站、区域测震台网、全球地震台站及援外台站组成，主要功能是国内外大震速报、统一编目等。第五节测震台网实例三、专用台网第五节测震台网实例第五节测震台网实例四、国际测震台网美国全球测震台网（GSN）IMS国际地震监测系统美国的国家测震台网第六节流动观测与台阵用于地震现场的临时观测或者为某一科研项目开展的临时观测称为流动观测，用于流动观测的测震台网称为流动观测台网。流动观测台网包括以加强震后余震监测为目的的地震应急流动测震台网、以科学研究为主要目的的宽频带流动地震台阵。一、应急流动测震台网大震后由于固定台网台间距较大，不能满足余震跟踪和速报定位的需要，需要架设流动台网作为固定台网的补充，用以提高余震监测能力和定位精度。1、流动子台主要由地震仪、数采、通信系统、供电系统组成，通常选用短周期地震计、加速度计及六通道数据采集器，或短周期地震计和三通道地震计。流动子台布设地点具有不确定性，实际架设多采用无线传输模式或有线无线相结合模式，为了应对无公网可用的情况，往往采用超短波或扩频微波等方式。供电系统以太阳能供电为主，同时备有交流供电设备。第六节流动观测与台阵2、应急流动台网中心应急流动台网中心具有数据实时汇集、展示、处理及归档功能，同时满足向升级台网中心实时传输数据的需要，主要由适合野外工作的便携式服务器、笔记本、路由器、交换机组成，配备UPS及自发电功能。应急流动台网中心的软件一般配备JOPENS数据汇集处理软件和EQIM速报信息共享软件。第六节流动观测与台阵3、流动台站建设：由于流动观测点为临时性台站，且无人值守，所以台站建设以安全为首，包括设备防盗、防水、防风、保温、供电等，其次考虑噪声水平，观测点噪声水平再低，观测系统不能连续稳定工作是没有意义的！台基处理方式以向下挖坑为主，主要目的是降低噪声、保温。第六节流动观测与台阵二、宽频带流动地震台阵第六节流动观测与台阵1、宽频带流动地震台阵观测点的勘选选址：要符合项目布局要求，综合考虑台基噪声、通讯、供电、安全问题。流动观测与固定台站观测不同，观测点位置主要考虑观测工作需求。台基噪声可以采用仪器检测脉动方式，经验上要远离铁路、公路、工厂等噪声源，尽量离开住户、树林、河流等。根据台基地质情况考虑噪声源影响。完成观测点勘选后，需填写《台阵观测点勘选表》，内容需详实，是后期观测运维工作的重要基础。第六节流动观测与台阵中国地震局在2010年开始实施了“中国地震科学台阵探测”项目，计划在20多年的时间内分期在中国大陆进行地震台阵观测，对大陆下方整体的地壳与上地幔三维结构进行精细成像。（喜马拉雅计划）喜玛拉雅一期宽频带流动地震台阵观测任务覆盖面积70万平方公里，500个观测点，其中30个甚宽频带观测点，470个宽频带观测点，平均间距35公里。由7个协作单位完成。喜玛拉雅二期宽频带流动地震台阵观测任务覆盖面积100万平方公里，674个观测点，其中343个甚宽频带观测点，331个宽频带观测点，平均间距45公里。由11个协作单位完成。第六节流动观测与台阵第六节流动观测与台阵三、地震台阵地震台阵是为了监测微弱地振动信号而发展起来的一种地震观测系统，最初目的是为了探测远处地下核试验的地动信号。地震台阵是在一定的孔径范围内有规则排列一组地震仪获取有关震源及地球内部结构的信息，与测震台网结构相类似。我国目前已建成有西藏那曲、新疆和田、青海那木洪、福建福清和漳州、广东阳江、兰州、海拉尔等多个小孔径台阵。第七节地震预警技术第七节地震预警技术二、地震预警系统的构成第七节地震预警技术第七节地震预警技术