那曲台阵GPS授时状况分析

那曲台阵GPS授时状况分析
钟卫星;张欢;叶青
【摘要】分析那曲台阵自2007年底建成以来到2014年3月的数据,对其数据完
整率进行初步统计,并通过选取记录到的地震事件的P波到时与理论到时的误差来
判断那曲台阵各子台GPS授时情况.通过分析表明,那曲台阵的系统数据连续率不到50％,各子台GPS授时在刚建台的一年左右时间里稳定正确,后续一段时间偏差比
较大,整体数据的可用性不高.
【期刊名称】《防灾减灾学报》
【年(卷),期】2016(032)004
【总页数】5页(P65-69)
【关键词】台阵;连续率;理论到时;GPS授时
【作者】钟卫星;张欢;叶青
【作者单位】佘山地震台,上海201602;佘山地震台,上海201602;佘山地震台,上海201602
【正文语种】中文
【中图分类】P315.61
从模拟地震观测到数字观测，地震事件的标识一直是地震观测中的关键技术之一。

当一个地震事件发生时，模拟观测时代是通过短波授时和校时为地震事件标识时间，而数字观测时代则是借助于精度更高的全球定位系统（Global Position System,
简称GPS）为地震事件标识[1]。

中国地震局地球物理研究所与北京市地震局合作于2004年8月在西藏那曲地区进行野外勘选并着手建设那曲台阵，该台阵建立在青藏铁路沿线海拔4500米处，这一世界上海拔最高的地震台阵于2007年8月至10月试运行并产出数据[2]。

它是由一个宽频带地震计和九个短周期地震计构成的同心圆环小孔径地震台阵。

台阵的数据汇集中心设在那曲地震台，数据经卫星信道实时传入中国地震台网中心，并通过2兆专用光纤将汇集中心数据实时传入拉萨数据处理中心。

那曲台阵建成近8年多，数据记录一直以来都存在问题，其中主要是数据记录不全和GPS授时等问题。

为了对该台阵记录数据的可用性有个总体评价，我们利用现有的从建台以来到2014年3月的数据对GPS授时情况进行了分析和总结。

任务来源为地震行业科研专项经费项目“中国全球地震台网建设预研”协作任务“现有地震台网对全球地震监测能力的分析及接入试验”。

在观测单位数据汇交后，中国地震科学台阵数据中心立即进行数据备份，对地震波形数据的连续性、元数据的正确性和地震台站运行率进行统计分析。

中国地震局地球物理研究所的田继枫老师用MATLAB编程对那曲台阵的数据连续率进行了统计分析。

从统计结果来看，各子台从2007年建台到2014年3月的数据连续率不够理想，数据完整率不到50%（图1）。

图中绿色代表各子台数据完整，黄色代表各子台数据不完整，红色代表无数据。

2.1 分析方法
利用中国地震台网中心提供的国家测震台站的数据测定，提供我国国内地区M5.0级以上，边境地区M6.0级以上和全球M7.0级以上地震的地震目录（表2选取的部分地震目录），计算出到达那曲台阵的P波的理论到时，和P波实际到时相比较，来判别GPS授时状态。

总共从几百多个地震中筛选了近100个地震，以约15天的步长初步判别GPS授时的状况，发现有问题的通过内插细化判定各子台GPS授时情况。

考虑到理论到时和实际到时有一定的误差，笔者认为P波实际到
时与与-P波理论到时误差小于 10秒，并结合其他子台是否同步来进行综合判定
该子台授时是否正确。

2.2 GPS授时分类
通过查验建台到2014年3月的数据，GPS授时情况大概分为以下三种情况：（1）授时准确：各子台数据完整，P震相实际到时与理论到时吻合，各子台一致。

以2007年10月24日印尼苏门答腊M7.0地震为例，P震相理论到时为21: 09: 55（世界时），各子台的P震相实际到时为21: 09: 53，与理论到时相差2秒左
右（图2）。

（2）各子台有偏差：各子台数据缺失，P波震相实际到时与理论到时有偏差，各
子台不一致。

以2010年05月28日瓦努阿图M7.0地震为例，P波震相理论到时为17: 27: 16，其中只有NA3、NB1、NB3、NB5四个子台有数据，除了NB5 子台P震相实际
到时与理论到时吻合相差2秒，其他三个子台分别相差33秒、181秒、39秒，
说明这三个子台的GPS授时有偏差（图3）。

（3）授时不准确：在理论到时到达的3个小时时间范围内，找不到P震相，无地震事件（图4）。

2.3 各子台GPS授时统计
由图5、图6可清楚的看出那曲台阵2007年10月至2014年3月GPS的授时状态的偏差程度。

其中，2008年5月除NB3子台有一段时间偏差和缺数外各子台
的GPS授时是准确的。

2008年7月至2008年12月期间NA0、NA1、NA3、NB1子台授时准确。

2009年1月后，除NA0到2010年5月授时准确外，那曲
台阵各子台的GPS授时基本上是不准确的。

以上研究表明，那曲台阵数据授时准确时段为2007年10月至2008年12月。

2009年后续的一段时间时常出现断记，整个台阵的数据丢失非常严重，GPS授时
除个别子台时好时坏外，绝大部分时间授时不准确的。

分析原因这是由于那曲台阵处于高海拔高寒地区，受制于气候条件恶劣，系统出现故障维护不方便而导致的。

【相关文献】
[1]刘桂生，罗新恒，张国育. TDE-324C地震数据采集器的设计[J]. 地震地磁观测与研究，2003，24（2）：10-17.
[2]郝春月, 郑重. 信号相关性方法在西藏那曲台阵设计中的应用[J]. 中国地震，2006，22（1）：34-42.。