区域地震台网历史震相数据整合与共享服务

SEISMOLOGICAL AND GEOMAGNETIC
OBSERV ATION AND RESEARCH
第41卷 第5期2020年 10月
Vol.41 No. 5Oct. 2020
地震地磁观测与研究
doi: 10. 3969/j. issn. 1003-3246. 2020. 05. 025
0 引言
地震台网震相报告是地震台网观测的重要产出成果，也是地震学研究领域的重要资料之一（代光辉等，2019），内容包括震相到时及地震发震时刻、震中位置、震源深度和震级等一系列地震事件相关参数，可以为地壳速度结构、震源参数等地球科学研究工作提供必不可少的数据支持（赵荣国，1993；梁珊珊，2015）。

我国是多地震灾害国家，也是世界上开展地震观测较早、地震研究普及且深入的国家之一。

新中国成立后，特别是1966年邢台地震后，党和国家高度关注地震监测预报工作，区域地震台网迅速发展，到1976年底，中国大陆地区29个省、自治区、直辖市均建成区域地震台网。

经过多年的不懈努力，我国区域地震台网积累了大量观测数据，由于时间跨度较长，观测资料的存储方式差别较大。

早期，震相数据填写在纸介质的“地震卡片”上；1975年以后，震相数据被编辑为“地震观测报告”；2000—2007年，进入模拟记录和数字记录并行阶段，纸介质的地震观测报告和电子版数据存放在各省地震局。

然而，由于纸介质震相数据自然老化日趋严重，保管技术不够完善，部分纸介质出现以下问题：被水浸泡后无法分离；受潮严重，字迹模糊；纸介质发黄变脆，无法重复查阅等。

因此，部分珍贵资料面临无法系统和深层挖掘利用的危险（许建生等，2008）。

随着现代信息技术的发展与普及，纸介质的历史资料已经无法满足当前计算机处理的需求，急需进行数字化转换。

为了方便珍贵历史资料的使用，中国地震局地球物理研究所2014年起组织各省地
区域地震台网历史震相数据
整合与共享服务
刘 伟1） 王庆良1） 王丽艳2） 柴旭超1） 王文青1） 朱飞鸿1）
1）中国西安710054中国地震局第二监测中心
2）中国贵阳550001贵州省地震局
摘要 区域地震台网震相数据是区域地震台网产出的重要成果，是开展地球科学研究的
重要资料。

整理全国31个省份1973—2008年区域地震台网纸质震相报告和地震卡片，按统一格式录入震相数据，建立数据共享服务系统。

文中系统阐述区域地震台网的发展过程、历史震相数据的整合、地震观测报告的主要内容及震级的测定方法，并介绍了历史震相数据共享服务系统和快速索引下载方法，为科研人员提供共享服务。

关键词 区域地震台网；震相数据；震级；数据共享
作者简介：刘伟（1992—），男，助理工程师，主要从事数字地震学、地震定位等研究工作通讯作者：王庆良（1962—），男，研究员，主要从事大地测量与地球动力学等研究工作。

E -mail ：wangql63@ 基金项目：中国地震局模拟地震资料抢救（项目编号：15203800000080003）本文收到日期：2020-09-08
201第5期刘伟等：区域地震台网历史震相数据整合与共享服务
震局进行区域地震台网历史震相数据的整合与录入工作，按照统一的数据格式，录入纸介质的“地震卡片”和“地震观测报告”。

2017年11月，中国地震局正式启动历史地震资料抢救项目，全面开展历史地震资料整理与数字化工作，中国地震局第二监测中心将中国地震局地球物理研究所整合的区域地震台网震相报告进行重新整理及结构化存储与共享。

本文主要阐述区域地震台网的发展过程、1973—2008年全国31个省区域地震台网震相报告的收集及震相报告内容，并介绍了数据资源共享服务系统，对震相报告数据进行数据库存储和快速索引下载，以便研究人员下载使用。

1 区域地震台网的发展
1966年以后，我国进入20世纪以来中国大陆地震活动的第四个活跃期，频繁发生的强震，客观上推进了我国的地震监测工作。

1966年邢台地震发生后，科研人员用时约10天就建成了中国第一个遥测地震台网——北京遥测地震台网。

该台网的建立不仅提高了北京及邻近地区地震活动的监测能力（M L≥2.0），而且为区域地震台网的建设提供了宝贵经验（阴朝民，2001）。

1975年海城地震以后，我国进行了较大规模的地震台网建设，相继建成华北、西南、西北、东北、华东、华南等主要地震区的6个区域地震台网。

到1976年底，中国大陆地区29个省、自治区、直辖市均建立区域地震台网，全国区域地震台站达260多个。

1985年以后，又在一些地震频繁发生的大中城市及人口稠密地区建立17个遥测地震台网，全国大部分地区的测震能力达M L 4.0以上，一些重点地区的地震监测能力达M L 2.0—3.0（焦远碧等，1990）。

自1996年开始，中国地震局进行“中国数字地震监测系统”建设（刘瑞丰等，2008），地震监测由模拟观测记录向数字观测记录转变。

到2000年底，建立了北京、上海、辽宁、昆明、成都、兰州等20个区域遥测数字地震台网（阴朝民，2001），可以快速测定网内M L≥2.5地震、国内M S≥6.0地震及国外M S≥7.0地震的参数，且能够监测网内M L≥1.5地震，并在各省地震局组织下编辑台网观测报告（刘瑞丰等，2003）。

2003年起，中国地震局开展“中国数字地震观测网络”建设，2007年底项目完成后，建成由685个台站组成的31个区域数字地震台网，基本覆盖我国地震活动频繁、经济发达及人口密集地区。

至此，我国区域地震监测由模拟观测记录完全转化为数字观测记录（刘瑞丰等，2008）。

2 历史震相数据整合
2.1 数据整理与录入
震相是指具有不同振动性质（如纵波和横波）和不同传播路径（如直达波和反射波）的地震波在地震图上的特定标志。

因此，震相是地震图上具有特定意义的波动记录。

震相数据是从地震记录图读取的数据，主要包含：使用的仪器、震相及其到时、震中距、地动位移及相应的周期、测定的震级值等。

区域地震台网的震相数据由本台网各台站记录且能够确认的震相名称、震相到时、初动方向及清晰度、震级值等多组数据组成，以地方震和近震的震相为主，兼顾记录清晰的国内M S≥5.0地震的初至震相及其到时和初动符号，主要震相为 Pn、Sn、Pg、Sg、P、S、Lg1、Lg2等。

区域地震台网震相报告数据主要由地震事件震相数据和台站技术参数组成。

调查发
地震地磁观测与研究41卷202
现，各省建立区域地震台网并投入使用的时间不同，产出的震相报告起始时间存在差异，且在各省发生的地震数量差异明显，构成各省区域地震台网的台站数量也相差较大，具体震相报告统计信息见表1。

收集整理全国31个省级区域地震台网1973—2008年记录的234 739次地震，涉及台站1 594个。

表1 区域地震台网震相报告的统计信息
Table 1 Statistics of the seismic phase data of regional seismic networks 省（区）、直辖市年份地震数量台站数量省（区）、直辖市年份地震数量台站数量安徽1976—2008 4 62750辽宁1980—200815 64155
福建1980—200816 98869内蒙古1990—20087 31444
甘肃1990—2000 6 48146宁夏1990—2008 4 67724
广东1990—20088 774114青海1990—2008 6 69142
广西1980—2002 3 17121山东1975—2008 5 37336
海南2000—200895516山西1986—200811 30576
河北1989—200822 147151陕西1990—2000 1 27420
河南1981—2008 2 88734上海1983—2008 1 17026
黑龙江1973—2008 1 90311四川1990—200846 958213
湖北1980—2007 2 75185天津1985—2001 2 33458
湖南1987—200875223西藏2001—200812 30027
吉林1990—200882411新疆1980—200815 43752
江苏1982—2008 4 83541云南1985—200824 988193
江西1990—2008 1 15024浙江1988—2008 1 03232
注：北京市数据并入河北地震台网，重庆市数据并入四川地震台网，贵州省数据并入云南地震台网地震事件震相数据由地震事件基础信息和震相到时数据构成。

其中：地震事件基础信息包括地震发震时刻、震中位置和地震震级；震相到时数据包括记录台站代号、记录事件类型、记录通道代码、初动清晰度及方向、震相名称、震相到时、震级名称、震级值、振幅类型、振幅名称、振幅值、周期、震中距、S-P值等。

图1给出所收集震相报告中记录的地震分布，由图可见，我国地震分布广泛，但主要分布在青藏高原及周边地区、新疆地区、华北地区以及台湾地区，而华东、华南、东北等地区发生的地震相对较少。

青藏高原东部地区的宁夏、甘肃、青海、四川和云南构成了贯穿中国大陆的南北地震带，是中国大陆地震活动的活跃区域；新疆地区的地震主要受天山断裂带和昆仑山断裂带控制，集中分布于2条明显的带状区域；华北地区的地震活动频次仅次于南北地震带，且华北是我国人口稠密、大城市集中地区，地震灾害威胁严重；台湾地区则是我国地震活动频繁地区，且强震不断。

中国大陆地处欧亚板块的东南部，被印度板块、太平洋板块和菲律宾板块所挟持，中国台湾地区则是欧亚板块与菲律宾板块的边界，板块之间的相对运动和板内的动力作用控制了中国地震的空间分布格局（邓启东，2003；张培震，2013）。

台站技术参数记录了台站的基础信息，是震相报告中不可缺少的基础数据，包括台网代号、台站代码、台站名称、台站纬度、台站经度、台站海拔、台基岩性、仪器型号、数采型号、灵敏度、标定日期、台站运行日期、备注信息等。

由于时间跨度较大，因部分台站变迁、重建或台站代码重新编排，收集的台站技术参数存在不唯一现象，对1 594条台站技术参数进行了重新整理。

台站分布见图2。

65˚70˚75˚80˚85˚90˚95˚100˚105˚110˚115˚120˚125˚130˚135˚140˚145˚E
南海诸岛
20˚N
15˚
10˚
5˚
110˚115˚120˚E0˚65˚70˚75˚80˚85˚90˚95˚100˚105˚110˚115˚120˚125˚130˚135˚140˚145˚E
南海诸岛
20˚N
15˚
10˚
5˚
110˚115˚120˚E0˚
地震地磁观测与研究41卷
2042.2 震级的测定与统计
区域台网震相报告中记录的地震以近震为主，并给出震级值、振幅以及周期值。

由于单台测定震级可能存在较大误差，报告中采用多台测定取平均值的方式，以保证计算震级的稳定性，减少震级的不确定性。

测定的震级类型为地方性震级M L 和面波震级M S 。

地方性震级M L 由里克特于1935年提出，根据伍德—安德森地震仪记录的S 波（或Lg 波）最大振幅测定。

我国地震台网测定地方性震级时使用DD -1短周期记录，利用S 波（或Lg 波）的最大振幅测定，计算公式为
)(lg μL ΔR A M +=
（1）
式中，A μ = (A μ+ A μ)/2，
以微米（μm ）为单位；A N 、A E 分别为南北向和东西向S （Lg ）波最大振幅；R (Δ)为量规函数
（表2），对测算震级至关重要，其物理意义是补偿地震波随距离的衰减。

表2 量规函数R (Δ)表
Table 2 Calibration function R (Δ)
Δ/km 0—1550100250500750 1 000R (Δ)
1.8—
2.0
3.0
3.4
4.1
4.8
5.2
5.3
地方性震级M L 可用来测定小地震的大小，但是当震中距超过1 000 km 或者震级较大时，地方性震级M L 不再适用（刘瑞丰等，2015），则需要测定面波震级M S 。

我国M S 震级的测定采用以北京地震台为基准的面波震级公式（郭履灿等，1981），计算公式如下
5.3lg 6
6.1lg max
S ++
=ΔT A M
（2）
1°＜ Δ ＜130°
式中，A 是两水平分向面波地动位移的矢量和，以微米（μm ）为单位；T 是相应的周期，
以秒（s ）为单位；Δ为震中距离，以度
（°）为单位。

在收集的区域地震台网观测报告中，
0.1级以上地震234 597次，震级—频度分布见图3。

由图3可见，观测报告中记录的地震以4级以下的中小地震为主，以1—3级地震居多。

在区域地震台网建设
初期，台站数量较少，分布稀疏，密度较小，台网监测能力不足，记录的1级以下地震相对较少。

3 数据共享服务
为实现区域地震台网震相报告资料数据共享，依托中国模拟地震资料抢救项目信息平台（Chai et al ，2020），设计区域地
图3 震级频度分布
Fig.3 Distribution of magnitude frequency
1
2
34
5
6
6+
震级
012
3
4
56789
10
地震数/104
图5 地震震相报告数据查询下载界面
Fig.5 Query and download interface of seismic phase data
地震地磁观测与研究41卷
206下载的震相报告分为2部分：①地震事件的主要信息，包括发震日期、发震时刻、纬度、经度、震级和台网代码；②震相信息，包括记录台站代码、P 波到时、S 波到时、震中距等详细信息，震相报告结构见表3。

表4和表5分别描述了地震事件信息和震相数据信息中每一项信息的数据内容、类型和所占列宽。

例如：“A1”表示数据宽度为1列的字符型信息；“F6.3”表示数据宽度为6列、小数点后保留3位的浮点型数据；其他格式与之类似。

区域地震台网震相下载报告见图6，图中头段部分为各个字段数据信息的说明，其
余部分为震相报告的正式内容，具体格式见表4、
表5。

表5 震相数据行格式
Table 5 Format of earthquake phase
位置数据格式数据内容描述
1—5A5台站代码
7A1记录类型，D 为位移、V 为速度、A 为加速度9—11A3通道代码
17A1初动清晰度及方向，I 为尖锐，E 为平缓，N 为未测量。

C 为短周期记录，初动向上；D 为短周期记录，初动向下；U 为长周期记录，初动向上；R 为长周期记录，初动向下22—23A2震相名称
25—34A10震相到时日期，YYYY-MM-DD 36—45A10震相到时时刻，HH:MM:SS.S 50—51A2震级名称55—57F3.1震级值，X.X
62—63A2振幅类型，D 为位移，V 为速度，A 为加速度，SD 为仿真位移
67—69A3振幅名称，垂直向S 波最大振幅为SMZ 、南北向S 波最大振幅为SME 、东西向S 波最大振幅为SMN
71—78F8.3振幅值，XXXX.XXX ，单位：位移为μm ，速度为μm/s 80—85F6.2周期值，XXX.XX 86—92F5.1震中距，单位km 95—98
F4.1
S -P 值，单位s
目前，该系统已被部署在中国模拟地震资料抢救项目信息平台（中国地震局第二监测中心）网站http://10.7.207.86:8089，用户可向该机构申请VPN 账号，登录系统查询并下载震相报告。

表3 地震震相报告的结构Table 3 Format of the seismic phase data
头段信息
地震事件信息Event_1
震相信息1 Event_1.Phase_1震相信息2 Event_1.Phase_2
… …
地震事件信息Event_2震相信息1 Event_2.Phase_1震相信息2 Event_2.Phase_2
… …… …
表4 地震信息行格式
Table 4 Format of earthquake information
位置数据格式数据内容描述1A1#号，地震事件信息标识3—12A10发震日期，YYYY-MM-DD 14—23A10发震时刻，HH:MM:SS.S 25—30F6.3震中纬度，单位：°32—38F7.3震中经度，单位：°
40—42F3.1震级值，X.X 44—45
A2
台网代码，AA
图6 区域地震台网震相报告
Fig.6 Report on seismic phase data of regional seismic networks
结束语
震相数据是研究地球内部构造的基础资料。

利用震相数据可以测定发震时刻、震中位置和震源深度等地震基本参数。

文中收集1973—2008年全国31个省份区域地震台网震相报告，重新整理并以计算机通用格式进行数字化，建立数据资源共享服务系统，为科研人员提供历史震相数据的共享服务。

目前，国内一些大学、科研院所利用我们提供的历史震相数据，开展川滇地区地壳与上地幔速度结构、火山地热异常区的深部精细结构、全国分区地震走时表研制及西南地区地震定位、全国分区地方性震级量规函数测定等研究，已取得一些重要成果（王丽艳等，2016；刘瑞丰等，2019）。

区域地震台网震相数据是地震台网观测产出的重要成果，也是科研工作必不可少的重要资料。

随着模拟地震资料抢救工作的不断推进，将进一步收集整理尚未数字化的历史地震震相报告，为地震科研工作提供可靠数据。

31个省级地震台网中心的研究人员整理了地震观测资料，在此表示衷心的感谢。

208
地震地磁观测与研究41卷
许建生，许康生，隗永刚，等. 北京国家地球观象台历史地震记录图抢救和共享[J]. 地震地磁观测与研究，2008，29（3）：102-106.阴朝民. 防震减灾技术系统的建设与发展[J]. 地震地磁观测与研究，2001，22（6）：1-12.
张培震，邓启东，张竹琪，等. 中国大陆的活动断裂、地震灾害及其动力过程[J]. 中国科学：地球科学，2013，43（10）：
1 607-1 620.
赵荣国. 世界地震观测报告的历史和现状[J]. 地震地磁观测与研究，1993，14（3）：37-43.
Chai X C, Wang Q L, Mu L Y, et al. Rescue work and progress of analog seismograms in China[J]. Seismological Research Letters, 2020, 91(5): 2 704-2 718.
Arrangement and sharing of historical seismic phase data of China regional seismic network
LIU Wei1)，WANG Qingliang1)，WANG Liyan2)，CHAI Xuchao1)，WANG Wenqing1) and ZHU Feihong1)
1) The Second Monitoring and Application Center, China Earthquake Administration, Xi’an 710054, China
2) Guizhou Earthquake Agency, Guiyang 550001, China
Abstract
The seismic phase data of the regional seismic network is an important result of seismic network observation and indispensable data for seismic scientific research. We have collected the papery seismic phase data of the regional seismic networks from 1973 to 2008 in 31 provinces of China, reorganized and digitized them into a common computer format. This paper introduces the development process of the regional seismic networks and the collection of seismic phase data, explains the main contents of the seismic phase data, and the methods for measuring magnitudes that used in the report. A data resource sharing service system is designed for the storage and query of seismic phase data, which provided service for scientific researchers.
Keywords: regional seismic network，seismic phase data，magnitude，data resource sharing。