地震采集接收系统教材
地震资料采集(1)
• 钻井 • 放线和埋置检波器 • 线路检查 • 激发与记录
– 质量监测
• 提交的成果
– 野外数据带； – 仪器班报：磁带卷号、震源、排列 – 观测系统图； – 所有的与施工有关的数据
Portable Recording Units
Purpose Built Portable Units
• 端点放炮排列 • 中间放炮排列；
– 非纵排列
d o 1 23
x
L
– 交叉排列
间的
n
§2.2.2 一次覆盖连续观测
• 连续剖面法：检波器 • 图示
组沿测线均匀放置， 并等间隔放炮，对反
Ｏ1
Ｏ2
射界面进行连续观
测．
§2.2.3 共中心点方法
一．共中心点的概念
O3 O2 O1 M G1 G2 G3
R
对称于M点进行多次激发和接收，M点称为共中 心点。当界面水平时，该点也称为共反射点。
若界面倾斜
• 图示
O3 O2 O1 M G1 G2
G3
二. 多次复盖
• 概念：对被追踪的界面进行多次观测。 • 图示
O4 O3 O2 O1
1. 多次复盖观测系统参数
• 道间距 x
• 道数 N＝７
• 偏移距 x
第一节 陆地施工基本情况介绍
• 地震队的组成：
– 测量组：完成地震测线的布设。
• 用经纬仪定向和测高程 • 用测绳量距离 • 激发点位置埋设注明测线号和桩号的小木桩 • 数据记录本、测线地物草图、测线布置平面图
– 钻井组：使用炸药震源的地震队一般有一到 四个钻井组，负责在测线的每个爆炸点上钻 井。爆炸井的深度一般打到潜水维观测系统
第四章 地震数据采集
4.滤波参数
• 图4-10中所给出的Ac、As、fc、fs四个参数是设计滤波器时必须知道的几项技术指标，只要知 道了这些指标和选用的滤被器类型，就可用查表或套公式的办法计算出满足这些指标的滤波 器的各个元件值。 一般，高低通滤波器的截止频率和陡度两个参数． 而且截止频率通常规定为幅颠特性曲线下降至最大值的－3dB处频率。 截止频率被认为是通领带的边界频率。若两个频率f1和f2满足以下关系； • • •
2．最大允许输入幅度
3 地震仪的动态范围
四、前放增益的设计和选择
• 1．前放增益的设计
• • A 离震源的远近 B 检波器组合的灵敏度G会因使用的检波器型号及组合方式不同而不同。 因此采集系统固定增益Kg应分为几档.
2．前放增益的选择
• 地震仪的固定增益有好几档供仪器操作员选择，那么实际使用时，究竞 选高档好还是选低档好
高通滤波器对面波的压制效果
3、低通滤波器
• 采集电路中设置低通滤器的目的是为了让所需要记录的地震信号 频率全部通过而且不受采样产生的假藏干扰。 • 低通滤波器又称为去假频滤波器。
假频现象
•
截频和陡度应满足的技术要求
1、在采样周期不变即不增加数据采集和处理工作量的情况下，选取较小
的截频系数q可设计截频fh较高的去假频滤波器 ，这有利于提高勘探分辨率。 2、滤波器陡度取得太大，就会使薄层反射的分辨率降低。70dB/oct 3、假频衰减D可选取在70dB左右。 4、地震仪的采样周期和去假频滤波器截频fh都应分为几档供选择。
1、最小允许输人幅度
• 当检波器送来的地震信号比采集系统的等效输入噪声还低时，那 么，这个地震信号就势必被采集系统内部吸声所淹没。 • 因此通常把采集系统的等效输入噪声定为地震仪的最小允许输 • 入幅度．即 VIMIN＝VIN
地震预警信息接收系统设计
文章编号:１００１￣８９５６(２０１８)０２￣０１２８￣０６中图分类号:Ｐ３１５.６９㊀㊀文献标识码:Ａ㊀㊀地震预警信息接收系统设计①王辉山ꎬ黄鹤凌ꎬ林岩钊ꎬ张树君(福建省地震局ꎬ福建福州３５００００)摘要:基于ＰＣ的地震预警信息接收系统是使用Ｃ/Ｓ架构研发的用于接收地震预警消息的运行在个人电脑的客户端软件ꎮ在地震发生后ꎬ该系统从地震预警推送平台实时接收预警消息ꎬ并在客户端完成用户所在地地震预警时间提醒㊁预估地震影响程度(地震烈度)㊁历史事件回放等功能ꎮ该系统使用ＭＶＣ设计模式ꎬ实现业务模型与界面表现层的低耦合ꎬ增强了系统的灵活性和可扩展性ꎮ使用ＭＱＴＴ通讯协议实现与服务器的长连接ꎬ保证了消息推送的时效性ꎮ基于开源ＧＩＳ架构的ＧｅｏＴｏｏｌｓ组件更方便实现地图展示及空间属性查询ꎮ随着地震预警发布与接收系统的广泛应用ꎬ该系统也为其他行业地震预警接收系统的研发提供参考依据ꎮ关键词:地震预警ꎻ消息推送ꎻＭＶＣꎻＧｅｏＴｏｏｌｓｄｏｉ:１０.１６２５６/ｊ.ｉｓｓｎ.１００１￣８９５６.２０１８.０２.００５㊀㊀中国是世界上地震灾害最严重的国家之一ꎮ地震作为一种破坏性惨烈的自然灾害ꎬ其灾难性㊁不可预测性ꎬ对经济社会的稳定和发展构成严重威胁ꎬ给国家经济和人民生命财产安全带来巨大的危害和损失ꎮ２００８年的汶川８.０级大地震㊁２０１０年的玉树７.１级大地震以及２０１３年的雅安７.０级地震都充分说明了地震灾害的严重性ꎮ地震预警系统可实时接收监测台网的波形数据计算地震动信息ꎬ并对地震可能造成的破坏范围和影响程度快速评估ꎬ争取在破坏性地震波到达城市和重大工程场地前进行地震预警提醒ꎬ为实施紧急处置措施提供可靠依据ꎮ地震预警系统是减轻地震灾害的有效手段[１]ꎮ事实证明ꎬ有效地利用地震预警信息ꎬ公众可以在危急来临前及时采取必要的避震措施以减少人员伤亡和经济损失ꎮ根据日本实时地震情报利用协会的研究结果ꎬ如果破坏性地震波到达之前有２ｓ的预警时间ꎬ死亡人数能减少２５％ꎬ如果有５ｓ的预警时间ꎬ死亡人数能减少８０％ꎮ基于ＰＣ的地震预警信息接收系统主要针对个人电脑用户ꎬ通过极快速接收地震预警消息ꎬ达到一定的减灾效果ꎮ１㊀系统总体设计当破坏性地震发生ꎬ该系统将地震预警信息发送给相应区域的用户ꎬ在预警时间充足的情况下ꎬ将极大减轻地震对人员造成的伤害ꎬ同时对于无破坏的区域也可大大减轻当地居民的恐第３２卷㊀第２期２０１８年㊀㊀６月㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀内陆地震ＩＮＬＡＮＤ㊀ＥＡＲＴＨＱＵＡＫＥ㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀Ｖｏｌ.３２㊀Ｎｏ.２Ｊｕｎ.㊀２０１８①收稿日期:２０１７￣０１￣１８ꎻ修回日期:２０１７￣０３￣２８.作者简介:王辉山(１９８０~)ꎬ男ꎬ工程师ꎬ２００６年毕业于东北石油大学土木工程专业ꎬ主要从事地震应急及震害预测方面的工作.Ｅ￣ｍａｉｌ:ｗｈｓｓｈｙ２００８＠１６３.ｃｏｍ慌情绪[１￣２]ꎮ系统总体功能包括预警数据接收㊁用户所在地震仪器烈度预估㊁地震预警时间估计㊁Ｐ波/Ｓ波走时动态显示与预警倒计时㊁区域烈度分布图展示等ꎮ其中ꎬ数据接收模块主要根据福建省地震局地震预警发布平台提供的数据接口ꎬ从发布平台接收数据ꎬ并把数据连接状态(如在线㊁断线等)反馈给服务器ꎮ系统总体功能如图１所示ꎮ图１㊀系统功能设计Ｆｉｇ.１㊀Ｓｙｓｔｅｍｆｕｎｃｔｉｏｎｄｅｓｉｇｎ２㊀系统关键技术２.１㊀ＭＶＣ设计模式ＭＶＣ是模型㊁视图㊁控制器的缩写ꎬ一种软件设计典范ꎬ用一种业务逻辑和数据显式分离的方法组织代码ꎬ将业务逻辑聚集到一个部件里面ꎬ在界面和用户业务数据的交互能被改进及个性化定制的同时而不需要重新编写业务逻辑ꎬ降低了模块间的耦合度[３]ꎮ由于模型返回的数据不带任何显示格式ꎬ因而这些模型可被直接应用于窗口ꎮ由于一个应用被分离为３层ꎬ因此有时改变其中的一层即可满足应用的改变ꎬ应用的业务流程或业务规则改变时只需改动ＭＶＣ的模型即可ꎮ控制层把不同的视图㊁模型组合在一起完成不同的请求ꎬ因此控制层包含了用户请求权限的概念[４￣５]ꎮ以系统中地图展示功能为例ꎬ控制器中数据内容包括地图绘制的指令ꎬ如图层加载㊁重新渲染等ꎮ模型层根据具体业务数据ꎬ如地震位置㊁烈度分布等内容ꎬ生成业务数据文件ꎬ视图层负责地图展示ꎮ相互依赖关系如图２所示ꎮ图２㊀ＭＶＣ各层相互依赖关系Ｆｉｇ.２㊀ＩｎｔｅｒｄｅｐｅｎｄｅｎｔｒｅｌａｔｉｏｎｓｈｉｐｏｆｔｈｅＭＶＣｌａｙｅｒｓ９２１２期㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀王辉山等:地震预警信息接收系统设计㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀２.２㊀客户端与服务器通讯模块ＰＣ端预警信息接收系统采用ＭＱＴＴ通讯协议与预警信息推送平台实现消息通讯ꎮＭＱＴＴ是一种轻量级高效消息传输协议ꎬ传输速度快ꎬ使用带宽窄[６－７]ꎮ地震预警推送平台需要保持大数据量的用户连接ꎬ消息中间件采取ＩＢＭＭｅｓｓａｇｅＳｉｇｈｔ设备ꎬ可支持百万级设备同时连接ꎬ同时处理上千万非持续化消息ꎮ通过主题的发布/订阅模式ꎬ客户端系统从发布平台接收预警消息ꎬ同时将客户端系统状态(上线㊁在线㊁离线等)发送给消息推送平台ꎮＰＣ用户终端与推送服务器可设置心跳包时长ꎬ通过长连接模式实现将预警消息极快速向客户端推送ꎬ同时客户图３㊀推送模式通讯流程㊀Ｆｉｇ.３㊀Ｃｏｍｍｕｎｉｃａｔｉｏｎｐｒｏｃｅｓｓｏｆｐｕｓｈｍｏｄｅｌ㊀端也可以将断线消息推送到服务器ꎮ以下为推送模式(ＰＵＳＨ)下消息通讯流程示意图(图３)ꎮ客户端与服务器的数据通信还包括本地时间校正ꎮＰＣ机时间有可能出现与服务器时间不一致的情况ꎬ地震预警信息接收系统要发挥工作ꎬ需要保证时间上与服务器的一致性才能正确计算预警时间ꎮ服务器定期向客户端推送时间校正消息ꎬ本系统接收消息并计算本机时间与服务器的时间差ꎮ通过这一流程ꎬ即使本机操作系统时间与服务器不一致也能正确计算预警时间ꎮ另外ꎬ客户端从服务器上定时获取软件版本信息ꎬ数据通信内容包括版本号和软件升级包地址ꎮ客户端检测到有新版本发布时能够自动关闭自身程序ꎬ完成下载升级后再自动重新运行本系统ꎮ２.３㊀基于Ｇｅｏｔｏｏｌｓ实现地图绘制及空间查询通常基于组件开发的桌面应用系统在运行时需要在客户机上安装相应的运行环境ꎬ安装过程复杂并且大大影响开发成本ꎮ本系统采用开源工具Ｇｅｏｔｏｏｌｓ作为地图显示及空间查询组件ꎮＧｅｏｔｏｏｌｓ是使用Ｊａｖａ语言编写的开源ＧＩＳ工具包[８－９]ꎮ它起源于１９９６年英国利兹大学的一个硕士研究项目ꎬ到目前最新版本Ｇｅｏｔｏｏｌｓ１５.０已经发展了近２０年之久ꎮ它最初的目的是提供一个可以创造交互式的地理可视化客户端ꎬ现在它作为开放地理基金会(ＯＳＧｅｏ)最初支持的项目之一ꎬ已经发展成为一个实现标准ＯＧＣ规范接口的功能完善的ＧＩＳ工具包ꎮ它主要提供各种ＧＩＳ算法ꎬ并对各种空间数据格式进行读写与显示[１０]ꎮＧｅｏｔｏｏｌｓ可将多个图层进行叠加显示ꎬ显示时按照图层所处的不同层次由低层到高层分别进行符号化渲染ꎮ图层显示模块基于数据访问模块基础之上ꎬ对结果要素对象集进行符号０３１㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀内㊀陆㊀地㊀震㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀３２卷化处理㊁地理/屏幕坐标转换㊁绘图类绘制ꎬ最后在设备上显示ꎬ地图绘制原理如图４所示ꎮ图４㊀Ｇｅｏｔｏｏｌｓ地图绘制原理Ｆｉｇ.４㊀ＰｒｉｎｃｉｐｌｅｏｆＧｅｏｔｏｏｌｓｍａｐｄｒａｗｉｎｇＧｅｏｔｏｏｌｓ还能快速实现空间查询功能ꎬ如根据地震经纬度快速查询到所在地名信息ꎮ以下示例代码为根据ｔａｒｇｅｔＰｏｉｎｔ点的经纬度查找Ｓｈａｐｅｆｉｌｅ文件中相应的 ｌｏｃａｔｉｏｎ 地名属性ꎮＳｉｍｐｌｅＦｅａｔｕｒｅＳｏｕｒｃｅｆｅａｔｕｒｅＳｏｕｒｃｅ＝ｄａｔａＳｔｏｒｅ.ｇｅｔＦｅａｔｕｒｅＳｏｕｒｃｅ()ꎻＦｅａｔｕｒｅＣｏｌｌｅｃｔｉｏｎｃｏｌｌｅｃｔｉｏｎ＝ｆｅａｔｕｒｅＳｏｕｒｃｅ.ｇｅｔＦｅａｔｕｒｅｓ()ꎻＦｅａｔｕｒｅＩｔｅｒａｔｏｒｉ＝ｃｏｌｌｅｃｔｉｏｎ.ｆｅａｔｕｒｅｓ()ꎻＳｉｍｐｌｅＦｅａｔｕｒｅｆｅａｔｕｒｅ＝(ＳｉｍｐｌｅＦｅａｔｕｒｅ)ｉ.ｎｅｘｔ()ꎻＧｅｏｍｅｔｒｙｓｏｕｒｃｅＧｅｏｍｅｔｒｙ＝(Ｇｅｏｍｅｔｒｙ)ｆｅａｔｕｒｅ.ｇｅｔＤｅｆａｕｌｔＧｅｏｍｅｔｒｙ()ꎻｉｆ(ｓｏｕｒｃｅＧｅｏｍｅｔｒｙ.ｃｏｎｔａｉｎｓ(ｔａｒｇｅｔＰｏｉｎｔ)){Ｓｙｓｔｅｍ.ｏｕｔ.ｐｒｉｎｔｌｎ((ｆｅａｔｕｒｅ).ｇｅｔＡｔｔｒｉｂｕｔｅ( ｌｏｃａｔｉｏｎ ))ꎻｒｅｔ＝ｔｒｕｅꎻ}３㊀系统应用实例基于ＰＣ的地震预警信息接收系统已在福建省地震局试运行ꎬ期间成功接收了多次地震预警事件ꎬ最为典型的为２０１６年２月６日台湾高雄６.４级地震ꎮ系统接收预警消息并估算此次地震对福建省各地影响ꎬ用不同颜色等级标注ꎮ同时估算了地震波到达福州市的剩余时间并配合声音报警提醒ꎮ系统运行界面如图５所示ꎮ４㊀结论基于ＰＣ的地震预警信息接收系统充分利用电磁波比地震波传播快速的原理ꎬ向较远用户区域发送地震预警消息ꎬ能起到减轻地震灾害的作用ꎮ目前该软件系统已经安装在福建全省各县地震办公室㊁地震台站㊁市地震局㊁新闻媒体等近１００个预警信息发布节点ꎬ所有用户均１３１２期㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀王辉山等:地震预警信息接收系统设计㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀图５㊀台湾６.７级地震系统运行界面示意图Ｆｉｇ.５㊀ＳｅｉｓｍｉｃｓｙｓｔｅｍｏｐｅｒａｔｉｏｎｉｎｔｅｒｆａｃｅｏｆＴａｉｗａｎｅａｒｔｈｑｕａｋｅｗｉｔｈＭＳ６.７连通到行业专用网络中ꎬ暂时尚未向普通大众用户开放安装ꎮ系统基于ＪＡＶＡ运行环境ꎬ可跨平台运行ꎮ编译后的软件安装方便ꎬ直接拷贝到本机打开运行ꎮ当出现掉线情况时ꎬ服务器也会收到离线消息ꎬ便于实时监控各个终端软件的运行状态ꎮ本软件设计采取Ｃ/Ｓ模式ꎬ能够发挥客户端的强大地图绘制和渲染功能ꎬ便于后续功能扩展ꎮ预警处理系统产出的其他数据信息通过服务器加工处理ꎬ产出的数据产品(包括地震参数速报图㊁烈度速报图㊁震动图等)也可以分时段㊁分区域推送到客户端ꎮ这也是本软件设计的后续扩展功能ꎮ该系统作为地震预警信息接收软件的原型ꎬ可为各种专用终端软件及行业地震预警业务软件(如高铁㊁核电站等)提供参考ꎬ随着地震预警信息发布服务的展开ꎬ地震预警接收系统的建设将会有更大空间ꎮ参考文献:[１]㊀张红才ꎬ金星ꎬ李军ꎬ等.地震预警系统研究及应用进展[Ｊ].地球物理学进展ꎬ２０１３ꎬ２８(２):７０６－７１９.[２]㊀陈旭ꎬ张力文.地震预警信息发布体系与应对策略研究[Ｊ].电子科技大学学报ꎬ２０１４ꎬ１６(１):２０１４(１):６－１０.[３]㊀丁睿ꎬ王小明.地震业务数据库自动监控与管理系统设计实现[Ｊ].大地测量与地球动力学ꎬ２０１５ꎬ３５(２):３４９－３５２.[４]㊀张原ꎬ张昭ꎬ刘蕊.基于ＭＶＣ设计模式的虚拟实验平台模块化设计[Ｊ].计算机工程与科学ꎬ２０１３ꎬ３５(８):１２５－１２９.[５]㊀尼俊红ꎬ张丽ꎬ张淼ꎬ等.基于Ａｊａｘ和ＭＶＣ的电力通信告警系统的设计实现[Ｊ].计算机应用与软件ꎬ２０１３ꎬ３０(８):２２６－２２７.[６]㊀贾军营ꎬ王月鹏ꎬ王少华.基于ＭＱＴＴ协议ＩＭ的研究和实现[Ｊ].计算机系统应用ꎬ２０１５ꎬ２４(７):９－１４.[７]㊀钟良骥ꎬ桂学勤ꎬ廖海斌ꎬ等.基于ＭＱＴＴ的物联网平台设计与分析[Ｊ].郧阳师范高等专科学校学报ꎬ２０１４ꎬ３４(６):５２２３１㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀内㊀陆㊀地㊀震㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀３２卷－５５.[８]㊀王太宁.基于ＧｅｏＴｏｏｌｓ的开源ＧＩＳ应用的研究与实践[Ｄ].大连:大连理工大学ꎬ２０１０.[９]㊀冯亦参.基于Ｇｅｏｔｏｏｌｓ实现ＷｅｂＧＩＳ应用软件[Ｊ].微计算机信息ꎬ２００６ꎬ２２(１１):２６０－２６１.[１０]雷兵.地理信息查询工具Ｇｅｏｔｏｏｌｓ的设计与实现[Ｊ].测绘科技动态ꎬ１９９８(３):２０－２４.ＤＥＳＩＧＮＯＦＥＡＲＴＨＱＵＡＫＥＥＡＲＬＹＷＡＲＮＩＮＧＩＮＦＯＲＭＡＴＩＯＮＲＥＣＥＩＶＩＮＧＳＹＳＴＥＭＷＡＮＧＨｕｉ￣ｓｈａｎꎬ㊀ＨＵＡＮＧＨｅ￣ｌｉｎｇꎬ㊀ＬＩＮＧＹａｎ￣ｚｈａｏꎬ㊀ＺＨＡＮＧＳｈｕ￣ｊｕｎ(ＦｕｊｉａｎＥａｒｔｈｑｕａｋｅＡｇｅｎｃｙꎬＦｕｚｈｏｕ３５００００ꎬＦｕｊｉａｎꎬＣｈｉｎａ)Ａｂｓｔｒａｃｔ:ＥａｒｔｈｑｕａｋｅｅａｒｌｙｗａｒｎｉｎｇｍｅｓｓａｇｅｓｒｅｃｅｉｖｉｎｇｓｙｓｔｅｍｂａｓｅｄｏｎＰＣｉｓｄｅｖｅｌｏｐｅｄｕｓｉｎｇＣ/Ｓｓｔｒｕｃｔｕｒｅ.ＲｕｎｎｉｎｇｏｎｔｈｅＰＣｃｌｉｅｎｔꎬｔｈｉｓｓｏｆｔｗａｒｅｉｓｄｅｓｉｇｎｅｄｔｏｒｅｃｅｉｖｅｅａｒｔｈｑｕａｋｅｅａｒｌｙｗａｒｎｉｎｇｍｅｓｓａｇｅｓ.Ａｆｔｅｒｔｈｅｅａｒｔｈｑｕａｋｅꎬｔｈｅｓｙｓｔｅｍｒｅｃｅｉｖｅｓｔｈｅｗａｒｎｉｎｇｍｅｓｓａｇｅｆｒｏｍｔｈｅｅａｒｔｈｑｕａｋｅｅａｒｌｙｗａｒｎｉｎｇｐｌａｔｆｏｒｍｂｙｒｅａｌ￣ｔｉｍｅｐｕｓｈａｎｄｒｅｍｉｎｄｔｈｅｕｓｅｒｔｈｅｔｉｍｅｌｅｆｔｆｏｒｅｓｃａｐｉｎｇａｃｃｏｒｄｉｎｇｔｏｔｈｅｌｏ￣ｃａｔｉｏｎｏｆｔｈｅｕｓｅｒ.Ｉｔａｌｓｏｈａｓｔｈｅｆｕｎｃｔｉｏｎｏｆｅｓｔｉｍａｔｉｎｇｔｈｅｅａｒｔｈｑｕａｋｅｉｎｔｅｎｓｉｔｙａｎｄｒｅｐｌａｙｉｎｇｔｈｅｐａｓｔｅａｒｔｈｑｕａｋｅｅａｒｌｙｗａｒｎｉｎｇｅｖｅｎｔ.ＴｈｅｓｙｓｔｅｍｕｓｅｔｈｅＭＶＣｄｅｓｉｇｎｐａｔｔｅｒｎｔｏａｃｈｉｅｖｅｌｏｗｃｏｕｐｌｉｎｇｂｅｔｗｅｅｎｔｈｅｂｕｓｉｎｅｓｓｍｏｄｅｌａｎｄｔｈｅｕｓｅｒｖｉｅｗ.ＵｓｉｎｇｔｈｅＭＱＴＴｐｒｏｔｏｃｏｌꎬｔｈｅｃｌｉｅｎｔｋｅｅｐｓｔｈｅｒｅａｌ￣ｔｉｍｅｃｏｎｎｅｃｔｉｏｎｗｉｔｈｔｈｅｓｅｒｖｅｒｓｉｄｅａｎｄｍａｋｅｓｔｈｅｍｅｓｓａｇｅｓ￣ｒｅｃｅｉｖｉｎｇｔｉｍｅｌｙ.ＴｈｉｓｓｏｆｔｗａｒｅｕｓｅＧｅｏＴｏｏｌｓꎬｔｈｅＧＩＳｏｐｅｎ￣ｓｏｕｒｃｅｃｏｍｐｏｎｅｎｔｓꎬｔｏｄｉｓｐｌａｙｔｈｅｍａｐａｎｄｔｈｅｓｐａｃｉａｌａｔｔｒｉｂｕｔｅｓ.Ｗｉｔｈｔｈｅｗｉｄｅｌｙｕｓｅｏｆｔｈｅｅａｒｔｈｑｕａｋｅｅａｒｌｙｗａｒｎｉｎｇｍｅｓｓａｇｅｓｓｅｎｄｉｎｇａｎｄｒｅｃｅｉｖｉｎｇｓｙｓｔｅｍꎬｔｈｉｓｍｅｎｔｉｏｎｅｄｓｙｓｔｅｍｃａｎｐｒｏｖｉｄｅａｒｅｆｅｒｅｎｃｅｆｏｒｔｈｅｄｅｖｅｌｏｐｍｅｎｔｏｆｏｔｈｅｒｓｏｆｔｗａｒｅ.Ｋｅｙｗｏｒｄｓ:ＥａｒｔｈｑｕａｋｅｅａｒｌｙｗａｒｎｉｎｇꎻＭｅｓｓａｇｅｐｕｓｈꎻＭＶＣꎻＧｅｏＴｏｏｌｓ３３１２期㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀王辉山等:地震预警信息接收系统设计㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀。
第三章 地震资料采集方法与技术
二、海上施工概况
3.常用震源为空气枪
将压缩空气瞬间 释放于水中，形 成气泡，产生强 烈振动。
空气枪
充气准备激发
激发
二、海上施工概况
单个 气枪 信号
空气枪阵列
阵列 信号
气枪间距10 米，允许范围内 减小气枪间距 每个气枪附近 有水听器，检测 压力和气枪性能
二、海上施工概况 4.常用检波器为水听器
为压力检波器
一、陆地施工概况
(b) 如下情况面波相对较强： ●地表疏松区（沙漠、黄土、淤泥） 强烈吸收有效波能量 ●在疏松层中激发或者药量过大 激发频率降低、面波强 ●爆炸井井较浅时 产生的面波强
(c)压制面波的方法 选择合理激发条件、组合参数
一、陆地施工概况
（3）浅层折射波 主要特点： ●同相轴为直线 ●能量较强 ●频率接近有效波
一、陆地施工概况 （三）生产工作 1.地震测量
把设计中的测线实际布置到工区，在地 面上定出各激发点和各检波点的位置。 （测量组完成）
一、陆地施工概况 3.地震波的接收
使用地震检波器、电缆线和野外地震仪等设备 ●按测线上的桩号，摆好排列 ，插好检波器 ●排列摆好后，检查线路通畅与否 ●然后通知爆炸组放炮，激发和接收地震波 ●分析单炮记录，记录合格后，可转移到下一排列 继续工作 （放线组、
一、陆地施工概况
（4）侧面干扰波 在地表起伏大的地区，地震波传播到地表面形
成反射传播到检波器形成侧面干扰波。
一、陆地施工概况
（5）工业电干扰波 50hz正弦干扰波
黄土塬区
山区
一、陆地施工概况
（6）虚反射
R 地面
R 地面
S
界面
(a) 地面产生
S
潜水面 界面
《地震资料采集》课件
地震仪器的组成和工作原理
地震仪：用于记录地震波信号，包括加速度计、速度计和位移计等
地震计：用于测量地震波的振幅和频率，包括机械式地震计和电子式地 震计
地震波接收器：用于接收地震波信号，包括地震波接收天线和地震波接 收器
地震波处理系统：用于处理地震波信号，包括地震波滤波器、地震波放 大器和地震波记录器
地震监测系统：实时监测地震活动，为 地震预警提供数据支持
地震应急响应系统：在地震发生后，提 供应急响应和救援支持
地震资料采集系统的关键技术
地震波信号采集技术：通过地震波信号采集设备，如地震仪、地震传感器等，实时监测地震 波信号。
数据传输技术：通过有线或无线网络，将地震波信号传输到数据处理中心。
数据处理技术：对采集到的地震波信号进行预处理、特征提取、模式识别等数据处理，以获 取地震参数和地震预警信息。
目的：地震资料采集的目的 是为了更好地了解地震的发 生机制、预测地震、减轻地 震灾害损失。
地震资料采集的方法和流程
地震资料采集的方法：包括地震波观测、地震震源观测、地震震中观测等。
地震资料采集的流程：包括地震资料采集前的准备、地震资料采集过程中的操作、地震 资料采集后的处理等。
地震资料采集的设备：包括地震仪、地震波接收器、地震震源观测仪等。
地震资料采集的重要性：地震资料是地震科学研究的基础，对于地震预测、预警 和防灾减灾具有重要意义。
地震资料采集的发展历程：从早期的人工观测到现代的自动化观测，地震资料采 集技术不断发展，提高了地震资料的准确性和时效性。
地震资料采集的现状：目前，地震资料采集技术已经广泛应用于地震科学研究 和防灾减灾领域，但仍然存在一些挑战和问题，需要进一步研究和改进。
地震资料采集的应用：包括地震预测、地震预警、地震灾害评估等。
地震野外数据采集技术与方法PPT演示课件
55
k(
j)
nபைடு நூலகம்
e j (k 1)t
k 1
sin nt
2
sin t
j n1
e 2 t
2
(3.7.3)
式(3.7.3)是组合的综合特性,它是频率和 时间差t的函数,显然组合因子k的幅角
n 1t
无论是垂向分辨率还是横向分辨率，
都是与子波的频率成分、频带宽度和相位
特征等因素有关，子波的波长越短，分辨
率越高，频带越宽，分辨率越高，在频谱
相同的情况下，零相位子波具有较高的分
辨率，这是因为零相位子波，频带较宽，
振动延续时间最短所致。
35
图3.5-4 表示宽度不等的砂岩体横向分辨模型
36
（一）分辨率与频率成分的关系 • 分辨率不依赖于单频谐波的频率，单频
图3.4-4
13
14
图3.4.3 阻尼系数与检波器固有振动的关系
15
图3.4-4 不同型号检波器的寄生噪声
16
土壤表面与检波器底面的接触，构成了 检波器—土壤振动系统，并存在一个谐振频 率，在检波器插在刚性岩石上时，谐振频率 高，在软的岩石上，谐振频率低。检波器与 地面的耦合情况也影响谐振频率，使输出响 应发生强烈畸变。为此需将检波器埋的正、 直、紧，尽量使其与地面耦合好。
正比，故又叫速度检波器；见图3.4-1
7
8
9
检波器的特性及参数
3. 该结构对于水平方向的运动，线圈与磁 铁之间没有相对运动，因此没有输出。
(二）检波器的特性及参数 1．检波器具有自己的固有频率，固有频率
地震数据采集实验指导书
实验二地震数据采集实验
一实验目的和要求
通过实验了解地震数据的采集方法和观测系统的设计方法。
二实验内容
1 了解地震数据的采集方法。
2 地震观测系统的设计。
3 实验观测结果的分析。
三实验仪器设备
Suumit数字地震仪、100hz地震检波器12串、锤击震源1个、地震采集站6个，皮尺1个。
四实验步骤
1 画出合适的观测系统（单边激发，每炮12道接收，每炮12道接收，共12炮，道间距为2m），合理设置仪器参数。
2 将检波器、采集站、击发锤、炮线和仪器连接，检查仪器的相关参数。
3 用击发锤多次敲击地面，产生地震波，由检波器接收并转化为电信号，通过电缆传输到仪器中，进行重复叠加后记录到磁盘上，获得一张地震记录。
4 打印地震记录。
5 根据直达波时距曲线为直线、反射波时距曲线近似为双曲线的特点，在地震记录中识别出直达波和反射波。
6 向前移动检波器排列，并重复2、3、4和5步骤。
五实验结果
1 说明地震数据采集方法，并绘制地震观测系统的综合平面图。
（1）画出观测系统（非物探专业不用画）
（2）按照观测系统布置好检波器和震源，并用锤击的方式激发地震波。
（3）根据不同类型地震波的特点识别地震记录中的各种波。
六实验小结体会。
第四章 地震数据采集系统及 相关技术
第四章 地震数据采集系统及相关技术第一节 地震数据采集系统组成地震勘探技术、电子技术、计算机技术及信息技术共同推动了地震数据采集仪器的不断发展和更新换代，共经历了模拟光点地震仪、模拟磁带地震仪、集中式数字地震仪和分布式遥测地震仪。
一、 集中式地震数据采集系统：上个世纪70年代中期，数字地震仪的出现，把地震勘探带入了一个崭新的时代， 出现了以DFS －V 和SN338为代表的集中式数字地震仪。
集中式地震数据采集仪器成功用于野外地震勘探约20年。
集中式地震勘探数据采集系统的最大特点是：采用IFP 与14位逐次逼近型A/D 转换器，IFP 采用3～4位增益码，A/D 转换器采用15位（1位符号位，14位尾数）逐次逼近型，集中式数字地震仪动态范围理论上可达168dB ，但实际考虑仪器噪声等因素的影响，仪器的系统动态范围一般不超过120dB 。
()20log DR =⨯记录的最大不失真电平理论（dB ）最小有效电平()max min ()20log 6DR G G n =⨯+⨯理论()20logDR =⨯记录的最大不失真电平系统（dB ）仪器系统等效输入噪声电平其中：min max ~G G 为IFP 放大器的增益范围，n 为模数转换器的位数。
二、分布式遥测地震数据采集系统把数据采集系统中的放大器、滤波器、A/D转换器、数据传输控制逻辑以及整个控制用CPU做在一个小箱体内，称为“采集站”，将采集站放置在检波点上，每个采集站用小线与1～8道检波器连接，各采集站用数字大线或以无线方式与中央控制主机相连，构成分布式（Distributed）数据采集系统。
⒈由于受到采样间隔和大线重量的限制，集中式地震仪生产道数一般不超过120道，适应不了三维地震勘探对道数的要求。
而分布式遥测地震仪的道数可达到上千道甚至上万道，完全能够满足三维地震勘探的需要。
⒉集中式数字地震仪的检波器通过大线与采集系统连接，由于大线上传输的是模拟信号，传输的距离又比较远，因此，信号易受各种干扰因素的影响。
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多 路 转 换 开 关 大 线 滤波器 低噪声前 置放大器 模 拟 滤波器 瞬 时 浮 点 放 大 器
DFS－V和SN338
模 数 转 换 器
数 据 传 输 接 口
逻 辑 控 制
数 字 磁 带 机
一、集中控制式地震数据采集系统
1. 专用集中控制式地震数据采集系统 （1）检波器：将地面振动信号换成模拟 电压信号，该信号经模拟信号传输大线 送至大线滤波器。 （2）大线滤波器：滤除共模干扰和高频 干扰，滤波之后的信号送低噪声前置放 大器。
一、集中控制式地震数据采集系统
1.
专用集中控制式地震数据采集系统 数 字 磁 带 机 反 格 式 编 排 器 数 字 自 动 增 益 控 制 数 模 转 换 器 反 多 路 转 换 开 关 回 放 滤 波 器 显 示 记 录 仪
一、集中控制式地震数据采集系统
1.
专用集中控制式地震数据采集系统
为监视记录在磁带中的数据的质量， 在完成数据记录后还需要进行数据回放。 回放主要包括反格式编排、自动增益控 制、D/A转换、反多路转换、回放滤波等 处理，最后用绘图仪形成回放记录。符 合质量要求的数据磁带需要送计算中心 完成最后的处理与解释。
2.IFP型采集站存在的问题
2、影响仪器动态范围的主要因素是模拟电路本底噪 声幅值和仪器最大不失真信号的幅值 就目前集成电路工艺和技术来说，对于传统的积分 型A/D转换器、逐次逼近型A/D转换器和直接比较型A/D转 换器，由于电路本身噪声特性的影响，其分辨率很难达到 18位，因此，直接使用传统A/D转换器的仪器系统，其动 态范围难以达到110 dB 。
二、分布式遥测地震仪数据采集系统
2.IFP型采集站存在的问题
3、IFP结构的采集站使用了大量模拟器件和数字器件， 电路结构十分复杂，功耗也比较大，这些都不符合现 代电子技术集成化、数字化、低功耗（低电源电压）、 高性能的要求。因此，需要一种新型结构的地震数据 采集站，以适应现代高分辨率地震勘探的需要
指 令
二、分布式遥测地震仪数据采集系统
2.IFP型采集站存在的问题
1、影响地震仪频率特性的因素主要是模拟电路及A/D 转换之前采样速率的限制。 其高频响应主要取决于多路转换开关的采样频率。 设采样频率为 fs ，有效信号中的最高频率为 fmax ， IFP的 单道调整时间为 tc ，地震道数为 N ；考虑到采样定理 fs ≥2 fmax的要求，取fs =4 fmax，系统的高截止转折频率fc= fmax，则有
一、集中控制式地震数据采集系统
2.计算机集中控制式地震数据采集系统
检 波 器 大 线 滤波器 低噪声前 置放大器 模 拟 滤波器 多 路 转 换 开 关 大 线 滤波器 低噪声前 置放大器 模 拟 滤波器
SN358和MDS15B
模 数 转 换 器 数 据 传 输 接 口 数 字 磁 带 机
检 波 器
二、分布式遥测地震仪数据采集系统
随着计算机技术在地震仪中应用的不断深入，人 们把数据采集系统中的放大器、滤波器、A/D转换器、 数据传输控制逻辑以及整个控制用CPU做在一个小箱体 内，称为“采集站”，将采集站放置在检波点上，每 个采集站用较短的模拟信号线（一般称为“小线”） 与1～8道检波器连接，各采集站用数字信号线（数字 大线）或以无线方式与中央记录主机相连，当各采集 站和记录主机之间合理组合时，可以构成分布式数据 采集系统。由于数据采集部件在检波点而不在仪器车 上，因此，这类系统又被称为“遥测地震仪”。
IFP型采集站
检 波 器
线 路 滤 波 器
线 路 滤 波 器
前 置 放 大 器
前 置 放 大 器
高通、 陷波、 低通滤 波器
检 波 器
高通、 陷波 低通滤 波器
多 路 转 换 开 关
去 前 端
瞬时 浮点 放大 器
A/D 转 换 器
数 据 存 储 器
采集站控制电路 （CPU）
数 据 传 输 接 口
数 据
瞬 时 浮 点 放 大 器
通用计 算机及 控制记 录程序
前端各种控制
一、集中控制式地震数据采集系统
2.计算机集中控制式地震数据采集系统
数 字 磁 带 机
通用 计算机 回放 控制
打印机
显示记 录仪
一、集中控制式地震数据采集系统
3.集中控制式地震数据采集系统问题
一般情况下，集中控制式数字地震仪的 检波器通过模拟信号线（一般称为“大线”） 与采集系统连接，由于大线上传输的是模拟 信号，传输的距离又比较远，因此，信号易 受各种干扰因素的影响。同时，由于采样间 隔和大线重量的限制，集中控制式地震仪中 一条大线电缆一般不超过120道。
一、集中控制式地震数据采集系统
上个世纪70年代中期，数字地震仪的出现， 把地震勘探带入了一个新的时代， 出现了以DFS
－V和SN338为代表的集中专用控制式数字地震仪。 新技术、新器件不断应用到数字地震仪的设计和
到了80年代，随着电子技术和计算机技术的发展，
生产中，又出现了以SN358和MDS16为代表的计算
一、集中控制式地震数据采集系统
（3）前置放大器：对微弱的地震信号进行放大， 以利于后续滤波处理；放大后的信号送高通滤 波器、低通滤波器、陷波器进行模拟滤波处理。 （4）模拟滤波器：对放大之后的信号进行高通 滤波器、低通滤波器、陷波器进行模拟滤波处 理；滤除高频、低频和工业干扰。同时为防止 采样过程中产生假频干扰，还要用大陡度去假 频滤波器对信号进行滤波处理，然后再送入多 路转换开关进行时分复用转换并同时完成采样。
二、分布式遥测地震仪数据采集系统
3. 24位Δ －∑A/D型采集站
检 波 器
输入 滤波 器
前置 放大 器
24位 Δ－ ΣA/D
检 波 器
输入 滤波 器
前置 放大 器
24位 Δ－ ΣA/D
逻 辑 控 制 电 路
指令 译码 器
指 令 数 据 传 输 接 口
数据 编码 器
数 据
机集中控制式数字地震仪。
一、集中控制式地震数据采集系统
所谓集中控制式系统是指整个仪器系 统的控制部分采用统一的数字逻辑电路完 成。根据控制逻辑所采用的电路形式，集 中控制式地震仪又可分为专用集中控制式 数据采集系统和计算机集中控制式数据采 集系统。
一、集中控制式地震数据采集系统
1.
检 波 器
专用集中控制式地震数据采集系统
1 1 1 fc f s 4 4 tc N
二、分布式遥测地震仪数据采集系统
2.IFP型采集站存在的问题
2、影响仪器动态范围的主要因素是模拟电路本底噪 声幅值和仪器最大不失真信号的幅值
一般情况下，对于n位A/D转器，其动态范 围DR为：
DR 20log2 6.02n
n
二、分布式遥测地震仪数据采集系统
一、集中控制式地震数据采集系统
（5）多路转换开关：完成时分复用转换并同 时完成采样；经过多路合一的各道信号的子样 送瞬时浮点放大器（IFP）进行可变增益。 （6）瞬时浮点放大器:（对于小信号自动调整 选择较大增益，对于大信号自动选择较小增益） 的放大，然后将IFP调整后的模拟信号送15位 逐次逼近型A/D转换器进行模数转换；对产生 的3位增益码和15位A/D转换的尾数送格式编排 电路按照规定的格式进行编排，编排的结果送 数字磁带机记录。
二、分布式遥测地震仪数据采集系统 采集站1 采集站2 采集站n 野外数字大线 计算机1 计算机2
VME总线控制
网络接口 采集控制 磁带机接口
标准计算机网络总线 磁带机 绘图仪
其它接口
绘图仪接口
SN368和MDS16
二、分布式遥测地震仪数据采集系统
美国的DFS－Ⅶ、MDS－16和法国SN368
1.