應急流動測震組網技術在遼寧大連普蘭店M4.6地震中的應用

燕 云，李秀麗，臧石磊，劉天龍，劉健男

（遼寧省地震局，遼寧 沈陽 110034）

0 引言

地震現場應急流動觀測是地震現場工作的必要手段，在已有固定地震臺站基礎上，為更有效監測地震事件、更精確記錄地面震動過程，將可移動的地震觀測設備臨時架設到地震現場或潛在地震危險區，通過無線傳輸或本地存儲方式采集地震觀測數據。該方法可用于大震前加密觀測，提高定位精度，對潛在大震區域地震活動背景進行動態跟蹤監測，亦可用于震后余震監測，記錄余震變化，為判斷地震發展趨勢提供依據[1]。“十三五”項目建設完成后，遼寧省內已建成綜合性強、布局合理的數字化測震觀測系統，基本滿足日常地震速報工作要求，但對于微震事件或局部地區的非天然地震事件的監測能力仍顯不足。因此，地震發生后，能夠快速趕往震中，并確定流動臺站布設點，安裝流動監測臺是地震現場應急的重要工作之一[2]。

1 大連普蘭店M4.6地震流動觀測啟動工作

據中國地震臺網正式測定：2023 年8 月23日18時19分在遼寧省大連市普蘭店區（39.42°N，122.20°E）發生M4.6 地震，震源深度8km。此次地震的震中位于大連市普蘭店區唐家房街道李溝村附近，震中距普蘭店區23 公里，距瓦房店市30 公里，距長海縣37 公里，距金州區55公里，距莊河市72公里，距大連市76公里，大連大部分地區有明顯震感。遼寧省地震局迅速啟動3 級地震應急響應，派出大連地震監測中心站1車3人，會同大連市地震辦公室現場工作隊1車4人先期趕赴震區，同時由程海生副局長帶隊的遼寧省地震局現場工作隊2 車13 人、流動觀測組2車8人也立刻趕赴震區，開展災情調查和流動臺網監測等應急工作。

2 流動臺網組建

2.1 流動臺站組網

流動臺網的組建是地震應急工作的重要組成部分，流動臺網的組建一般遵循布設區域應覆蓋地震破裂面兩側10 km 范圍及余震展布區域的規則。如果地理環境十分惡劣，人員無法到達，可根據環境條件適當調整，流動臺和現有固定臺要合理對震中形成包圍分布，同時還要考慮地震構造帶的走向，地震破裂方向和震中遷移情況等。同時，流動臺臺址的選擇應確定周圍環境無較高遮擋、山坡坡度平緩、遠離高壓線、無干擾源、無高速公路、鐵路、無地質災害危險[3]。經過對布設位置的實地堪選，選定了杏樹屯（L2102）、蟲王廟（L2103）、蓮山街道（L2104）、城子坦（L2105）四個環境噪聲低、安全性高、通信供電良好的觀測點架設流動臺。大連普蘭店M4.6 地震應急流動觀測聯合組網臺站的空間分布如圖1 所示，各應急流動觀測臺站的具體信息如表1所示。

圖1 大連普蘭店M4.6地震應急流動觀測聯合組網臺站空間分布圖Fig.1 Spatial distribution of emergency mobile observation joint network stations for Dalian Pulandian M4.6 earthquake

表1 流動觀測臺站信息表

2.2 流動臺站基本配置

圖2 遼寧流動臺網技術系統構成圖Fig.2 Composition diagram of Liaoning mobile network technology system

普蘭店M4.6 地震應急流動臺網的4 個流動臺均采用港震GL-PS2 型一體式短周期地震儀，地震計周期為2 s，通信設備采用廈門計訊物聯科技有限公司生產的TG451-LP01 型和廈門四信公司生產的F-NR100 型全網通無線4G 傳輸設備，供電方式主要由太陽能+蓄電池+交流電綜合供電。遼寧流動臺網技術系統構成如圖2所示。

2.3 流動臺站參數設置

流動臺參數配置主要包括：儀器設備參數以及臺網中心通信參數配置。

（1）流動臺儀器參數配置，主要是指現場技術人員，在流動臺架設完畢后對設備的名稱、臺站標識、臺站編號、設備IP 地址、采樣率等進行相應設置，其中最重要的采樣率應該設置為100 sps，在確定GPS 授時成功后，進行標定和觸發測試，四個流動臺地震計脈沖標定和正弦標定如圖3 所示，標定結算結果如表2 所示。現場所有工作完成后，現場技術人員向臺網技術人員報告臺站編號、經緯度、高程、IP地址、采樣率、設備型號、用戶名、密碼等信息，確定通信傳輸正常。

（2）臺網中心通信參數配置，通過現場技術人員提供的信息，正確配置參數信息（經緯度、高程、采樣率、靈敏度、零極點、一體化因子等），流動臺的經緯度、高程決定了定位精度，靈敏度、零點、極點決定了地震分析計算的準確性[2]。

圖3 流動臺脈沖標定和正弦標定圖Fig.3 Pulsecalibrationandsinecalibrationdiagram ofmobile station

3 流動臺噪聲水平分析

為客觀真實地了解臺站背景噪聲現狀，保證地震計系統響應特性穩定，選取2023 年9 月四個流動臺無地震波形事件的無明顯干擾的1 h數據，流動臺記錄數據采用SEED 和DAT 格式，將其進行分道并轉換為ASC II 碼格式文本，并計算其1～20 Hz 頻帶地動噪聲均方根值（RMS值），這是衡量臺基背景噪聲水平的重要指標，四個流動臺1～20 Hz 頻帶范圍內環境地動噪聲水平值如表3 所示；根據實際儀器種類、零極點和增益參數，使用中國地震局港震機電技術有限公司童汪練研制開發的軟件，測算四個流動臺的地震動噪聲加速度功率譜密度值（PSD值），PSD 值是描述隨機信號（隨機信號只能用統計平衡量來表征）統計規律的重要特征參量，其物理意義為隨機信號功率在頻率上的分布，表現為一條功率密度和頻率的關系曲線[4]，四個流動臺噪聲功率譜密度曲線如圖4所示。

表2 流動臺標定結果

表3 流動臺臺基噪聲RMS平均值

圖4 流動臺噪聲功率譜密度曲線圖Fig.4 Acceleration noise power spectral density maps of mobile station

4 流動臺運行監測狀況

四個流動臺從8 月24 日架設完成至10 月8日為止運行良好，連續率均在99.84%以上，各臺站運行連續率情況如表4所示。

表4 流動臺運行連續率統計（%）

截至2023 年10 月8 日，流動臺運行期間共記錄到地震83次，其中M3.0～3.9 余震0 次，M2.0～2.9 余震1 次，M1.0～1.9 余震3 次，M1.0以下余震79次。

5 結語

大連普蘭店M4.6地震是遼寧省近10年內發生的較大地震，本次地震應急響應檢驗了遼寧省地震局現場流動組隊伍的實戰能力。流測工作組能夠迅速高效的完成本次應急響應任務，為地震應急工作提供強有力的保障。本次應急現場流動臺架設過程中總結出以下經驗：

（1）震中轄區中心站前突隊以及就近工作流動隊員組成第一梯隊，到達指定架設點，有效縮短了響應時間，較好地檢驗了中心站工作人員的流動臺架設能力和水平，發揮了流動組的機動性和靈活性；

（2）地震發生后，迅速與大連市地震辦取得聯系，根據現有資源，大連市地震辦在震中架設流動臺，擔負余震監測的同時，也起到了科普宣傳和地震信息的作用；

（3）通過此次應急響應，與地方相關部門的合作，從日常演練的座談交流轉變為實戰配合，取得了較好的效果，驗證了日常演練時加強與地方合作的重要性[5]；

（4）此次流動臺的架設點位有效的覆蓋了震區范圍，在提升了余震監測能力的同時，為震情趨勢研判提供了有效依據；

（5）通過對流動臺脈沖標定和正弦標定的計算，驗證了流動臺設備性能良好；通過對背景噪聲的計算分析，其1～20 Hz 頻帶地震動噪聲均方根值（RMS 值）最優達到了3.14 E-8m/s,通過其地震動噪聲加速度功率譜密度值（PSD值）曲線圖，可以看出流動臺布設的點位周圍干擾源較少，數據質量較高。

總之，此次地震處置中，遼寧流動測震組在我局各部門的通力協作下，高速高效的完成了流動臺架設任務，按照震后12 小時地震響應行動清單在規定時間內圓滿完成工作任務。