知网刘春国;李正媛;吕品姬;叶青;张素琴;韦进;唐磊
【摘 要】为进一步提升我国地震前兆台网的管理水平,对数字化地震前兆台网观测数据质量进行快速而科学合理的评价,在现有各学科评比办法的基础上,开展了台网数据质量评价方法研究.通过研究获得了1套包含观测数据的完整性、噪声水平、固体潮汐效应、一致性等多方面的数据质量评价指标,在此基础上,采用规范化处理与加权平均等方法建立起台网数据质量评价方法.应用分析显示,评价结果基本能够反映台网的数据质量实际状况.%In order to further improve the management level of the National Earthquake Precursory Observation Networks of China,and evaluate rapidly and scientifically the quality of digital observation data on the basis of the current subject evaluation methods,the data quality evaluation method of the Earthquake Precursory Observation Networks are studied.A set of data quality evaluation index associated with data integrity,noise level,solid tidal effect,consistency and other aspects is obtained,and then the data quality evaluation method of the Earthquake Precursory Observation Networks is established with the help of
standardized treatment and weighted average methods.Application results show data quality indexes of the evaluation method is relatively comprehensive and reasonable.The evaluation results are basically consistent with the actual situation of the networks data quality.The evaluation method has been used in the national regional precursory network appraisal work.The study lays a foundation for the rapid assessment and quality classification of the Earthquake Precursory Observation Networks.
【期刊名称】《中国地震》
临床流行病学【年(卷),期】2017(033)001
【总页数】10页(P112-121)
【关键词】地震前兆台网;数字化观测数据;质量评价
【作 者】刘春国;李正媛;吕品姬;叶青;张素琴;韦进;唐磊通信与信息管理
【作者单位】中国地震台网中心,北京市西城区三里河南横街5号 100045;中国地震台网中
心,北京市西城区三里河南横街5号 100045;中国地震局地震研究所,武汉43007;中国地震台网中心,北京市西城区三里河南横街5号 100045;中国地震局地球物理研究所,北京 100081;中国地震局地震研究所,武汉43007;中国地震局地壳应力研究所,北京 100085
【正文语种】中 文
【中图分类】P315
0 引言
“十五”数字地震观测网络项目完成后，地震前兆台网已发展成为以数字化观测为主、人工及模拟观测为辅的大台网。数字化观测手段包括水位、水温、气氡、气汞、氦气、地倾斜、地应变、重力、地磁、地电阻率、地电场等十几种，采样间隔为秒、分钟或小时。目前，基于地震行业网络的前兆台网技术系统已建成，通过该系统，数字化观测数据每天准实时从台站、区域中心自动汇集到国家前兆台网中心前兆数据库，数据量达1.1GB／天。
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前兆观测技术系统的自动化、网络化要求台网管理工作自动化、高效化，还要求各区域前兆台网中心、各学科台网中心和国家台网中心的台网管理人员快速掌握台网数据的质量状
况，以便及时捕捉台网运行问题并作出快速反应，快速根据质量的优劣对观测数据进行分级服务。
目前，了解数据质量情况的唯一渠道是各学科每月、每年开展的观测资料质量评比工作。尽管各学科的每个测项各自都有一套完整的评价指标，但直接采用该评价体系存在3个方面的问题：
（1）学科评比标准中的评比对象为具体的某个台站的某个测项，缺少包括多学科、多测项的台网综合质量评价方法。
（2）评比时间较长，无法实现快速评价，即现有评价指标包括定量、半定量和定性等3种指标，其中，半定量、定性指标占比较大，完成1个中等大小的台网（如有70套左右观测仪器的湖北台网）的月评比至少需要3天，年评比时间则更长。
（3）学科评比的结果是对数据质量（包括观测数据的连续性和有效性、噪声水平、观测精度、动态波形等）、运行维护、数据预处理与分析、产出应用等4个方面的综合反映，不同学科的数据质量分值占测项评比总分的比例差异较大，如年评比中水位数据质量分值所占比例为75%，而地电阻率数据质量分值则占60%。
为了能对整个前兆台网的数据质量进行快速而科学的评价，需要研究1套新的评价指标和台网数据质量评价方法。该方法的评价对象限定为观测数据，评价指标从各学科已有的、成熟的数据质量指标（表1）中选取，对于定量化程度较低的运行维护、数据预处理与分析、产出应用等方面的指标，其优劣最终都会不同程度地体现在数据质量上，故不再作为指标引入。在对前兆台网数据质量进行评价时须均衡考虑各学科、各测项数据质量分值所占的比例。
表1 现有学科评比办法中数字化测项数据质量指标注：根据2015年发布的电磁学科、地下流体学科、地壳形变学科等观测资料质量评比办法。水位 完整率、M2潮汐因子、M2观测精度、动态特征水温 完整率、动态特征、内在质量气氡／气汞／氦气 完整率、动态特征、内在质量重力 连续率、完整率、Nakai检验百分比、调和分析精度摆式倾斜／水管倾斜 连续率、完整率、M 2潮汐因子均方误差、相对噪声水平、M 2潮汐因子外精度洞体应变 连续率、完整率、M 2潮汐因子相对中误差、相对噪声水平体应变 连续率、完整率、M2潮汐因子相对中误差分量应变 连续率、完整率、M2潮汐因子相对中误差、自检内精度地磁相对观测 连续率、完整率、背景噪声地电阻率 连续率、完整率、连续率、观测精度地电场 连续率、完整率、相关系数、差值
1 数据质量指标
对于服务于地震预测的前兆台网而言，数据质量优秀的基本标准是观测数据能真实反映观测量，动态变化背景清晰，具有记录到地震、构造活动或其他地球物理事件的能力。因此要求数据质量指标应能满足观测数据的连续性或完整性、动态稳定与噪声水平、观测精度等方面的评价需求，此外，为了实现快速评价，最好能够根据前兆数据库已存储信息快速自动计算。
收集地下流体、形变、电磁学科的观测资料评比办法 ①中国地震局监测预报司，2015，地壳形变学科、电磁学科、地下流体学科观测资料质量评比办法，从中提取数字化观测项目（水位、水温、气氡、气汞、氦气、摆式倾斜（包括水平摆、垂直摆和钻孔倾斜等）、水管倾斜、洞体应变、体应变、分量应变、重力、地磁、地电阻率、地电场等共计14种观测手段）的所有数据质量指标（表 1）。
养殖场消毒制度通过对表1质量指标的评价内容及其计算方法进行分析，对以下情形进行了处理：
（1）对部分指标进行了取舍
水位动态变化特征指标中标准差与水位M 2波观测精度之间存在矛盾，水位M 2观测精度反映了水位潮汐与体应变理论固体潮的相对误差，基本能评价水位动态变化的噪声水平，故不再采用标准差这一动态变化特征指标。地电阻率、地电场的连续率与完整率指标均是对数据连续性的评价，完整率是有效数据占应产出数据的比例，反映有效数据的连续性；而连续率则是仪器产出数据占应产出数据的比例，反映观测系统产出数据的能力，从数据应用的角度及现有观测技术水平来看，完整率更实用，故舍弃连续率指标。
（2）对实质相同而命名不同的指标进行了名称统一
潮汐因子相对中误差：在水位评比办法中称为观测精度，规范名称为潮汐因子相对中误差。
潮汐因子中误差：在重力评价办法中称为调和分析精度，在形变评比办法中称为潮汐因子均方误差，统一规范名称为潮汐因子中误差。
（3）对一些指标笼统的名称规范为与评价方法相关的名称
水温的动态变化特征指标规范命名为标准差，而气氡、气汞的动态变化特征指标规范命名
为相对标准差；水温、气氡、气汞等的内在质量指标均重新命名为超差数。
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倾斜的相对噪声水平即变形监测数据常用的质量检验方法——均方连差（岳建平等，2010）规范为均方连差；地电阻率观测精度规范为月相对标准差。
经过筛选与规范，共有14个数据质量指标成为前兆台网数字化测项的数据质量评价指标，指标分值仍采用学科评比办法中的相应指标分值（表2）。
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