福建省图书馆

一、数据库建设与分析
  1996年起，省地震局依据重点项目建设规划，针对尚未形成统一的网络数据库管理模式的实际情况，完成部分前兆观测资料的补录。之后专门设立“地震分析预报数据库系统”子专题，重点解决前兆观测资料录入网络数据库的问题；同时将地震目录也转入网络数据库中，以方便管理使用。网络数据库建设基本完成地倾斜、地应力、跨断层短水准、地磁、电磁波、水化学、水位等定点前兆观测资料以及流动跨断层短水准、流动重力、流动地磁等观测资料的收集、整理和入库等工作，完成福建省及其邻近地区地震目录、全国地震目录和全国强震历史地震目录的入库工作。尤其是“十五”期间新增大量的数字化前兆观测仪器，但数据格式不统一。为方便、快速地分析处理前兆观测资料，专门开发了前兆观测资料分析处理和数据库管理软件系统SODE、测震分析处理和数据库管理软件SuperSeis、网络式会商管理软件系统EPCS。软件系统的建成应用，方便了日常分析预报工作。
  经过系统建设，各地震台站观测的前兆资料已基本上实现数字化记录，时间采样率一般为分钟值。数据的传输一般由省地震局监测中心通过电话拨号或网络传输的形式从台站的观测仪器上获取，再经值班人员分门别类添加到专门的数据库中，供分析预报人员分析处理使用。地震目录则由监测中心编目人员定期传送到内部网络FTP服务器上，由省地震局预报中心测震分析人员自行转入地震目录数据库中管理和使用。
  预报分析人员可从各类数据库中提取各自学科所需的观测资料进行多种方法的分析处理工作。前兆学科可根据关注角度的需要而对观测资料进行分钟值、时均值、日均值、月均值等的时间进程变化分析，处理方法有原始值、差值、固体潮、相关法、相对变化、绝对变化等。测震学科可根据需要进行空区、条带、集中度等空间异常的扫描分析处理，也可对地震强度、频度、b值、缺震、小震调制比、集中度、分维、熵等参数进行时间进程方法的扫描分析处理，提高分析预报工作的效率。
  二、前兆异常识别
  利用前兆观测资料做震情分析，主要是从大量的日常监测资料中提取和识别与地震孕育、发展有关的前兆异常信息，并据此对未来的地震趋势做出判断。对前兆的异常识别，一般先进行监测资料处理，然后再根据以往的震例及各种前兆机理进行震情分析判断。
  （一）监测资料处理
  1.大地形变测量资料
  地壳形变测量资料包括跨断层短水准、地倾斜、钻孔线应变、体应变等观测资料。
  （1）跨断层短水准
  1995年开始采用国家地震局推广使用的“DDPS”软件系统，用低通滤波方法对长趋势异常进行识别，对异常信息进行速率、频次合成，以提高异常信息的置信度；2000年后则利用小波分析提取异常。主要应用实用化攻关成果软件对观测值进行拟合计算以排除雨量、温度、地下水等干扰因素，绘制相应的拟合曲线、残差曲线和断层运动模式图。对个别场地也采用直接图示法或高程变化分析法。对定点跨断层水准资料处理主要采用多元线性回归法、动态灰箱法、褶积滤波法（①动态灰箱法、褶积滤波法等：水准测量资料处理的一种方法。）、带控制项的自回归模型（CAR模型）法、卡尔曼滤波等。
  （2）地倾斜
  1996—2005年期间，模拟地倾斜观测逐渐被数字化地倾斜观测（数字化水管倾斜仪、数字化垂直摆倾斜仪）所代替，资料预报分析处理方法仍沿用传统的方法。
  地倾斜观测受多种因素干扰，观测环境改变、仪器因素及人为干扰均会影响观测结果，资料处理较为复杂，主要是应用实用化攻关软件完成。
  （3）线应变
  1996—2005年，全省地震前兆线应变观测手段仅有伸缩仪一种，只在两个地震台站先后安装。观测资料处理主要提取形变速率、方向上的变化，这些变化可以从形变观测数据直接取得。资料处理主要是采用形态分析判别法，同时亦采用拟合、滤波、潮汐变化分析等处理方法方法排除干扰，提取异常。
  （4）钻孔体应变
  1996—2005年，全省有5个地震台先后安装了钻孔体应变仪器，钻孔体应变主要影响因素是环境及仪器。观测资料处理主要提取形变速率及幅度上的变化，这些变化可以从形变观测数据直接获取。资料处理主要是采用形态分析判别法，同时亦采用拟合、滤波、潮汐变化、固体潮改正分析等处理方法排除干扰，提取异常。
  2.地下流体资料
  2000年以前，地震地下流体监测资料都是模拟观测，主要包括地震地下水动态监测资料和地震水文地球化学监测资料。2000年后，省地震局先后改造并新建了26个数字化地下流体观测井，新增数字化地下水温观测资料及—批数字化水位、气氡观测资料。其中水位、水温均是分钟采样，即每分钟测一个数据；气氡则每小时测一个数据，因此获取的信息量大大增加。
  （1）地下流体物理量
  1996—2005年，全省地下流体物理量主要观测的是水动态及水温。数字化观测和模拟观测资料一致性较好，但数字化观测资料数据量大，且影响因素更多，如停电、雷击、仪器故障、死机等均会影响测值；资料处理工作内容也更多，主要有三种：①每天及时接收数据并进行分析前资料预处理：根据资料要连续和稳定的要求，停电、雷击、仪器故障、死机、仪器维修、仪器标定等引起的测值突变或产生的无效数据做缺数处理；对少数缺数的断点，采用插值法补上；对突跳和阶跃现象做原因分析，确认为观测的偶然事件可将突跳值做缺数处理，若系阶跃，则由SODE软件自动调整基线，将阶跃前后的观测值归算到同一水平；同时将所有这些情况记录到工作日志中。②将原始数据（包括未经格式转换的org文件和经格式转换的qzh文件）、已处理数据、工作日志均入库保存并备份。③原始数据的日常处理、干扰因素排除与异常判定处理由数据处理软件SODE和EIS2000完成。
  （2）地下流体化学量
  长期以来，地下流体化学量主要观测项目有水氡、水电导率、PH值、水质阴离子组分、水质阳离子组分、水溶性二氧化硅等。1998年11月，气相色谱仪器发生故障无法修复，1999年初，水质阳离子组分分析资料停测。2000年以来开展数字化气氡观测。
  水化资料处理工作主要有三项：①资料的预处理，根据连续、稳定的质量要求，首先对资料进行可靠性检查，对断记或因测试条件（包括仪器K值标定、溶液标定、电极标定等）、观测环境条件变更引起数据突变的要给予补缺、校正等预处理，并将数据及时录入数据库并备份。②利用科技攻关软件EIS2000进行日常数据计算及图件绘制，计算主测项和辅助测项的日均值、五日均值、旬均值、月均值，绘制相应曲线。③在此基础上采用回归分析（多元线性回归分析：如水氡、气氡主要对气温、降雨等做相关分析；电导率主要对降雨、流量等做相关分析）、相关矩平分析、差分分析等方法进行分析处理，排除干扰以便提取对地震预报有用的信息。
  3.重力、地磁资料
  （1）重力
  1996—2005年期间，省地震局在厦门台和漳州台安装重力仪，资料处理采用经典、自由网、拟稳等平差方法对观测的重力段差进行平差，绘制相应的重力段差时序变化图、剖面图、重力点值变化趋势图、高差随时间变化图、重力变化等值线图、重力变化梯度场图像、重力变化梯度场的散度分布图像等。
  （2）地磁
  流动地磁测点39个，定点地磁台站5个。地磁资料包括1977年投入正式使用以来的流动地磁观测资料和80年代之后建成的固定地磁台网观测资料，对比台仍选为邵武地震台，通化台仍选设厦门天马形变台和龙岩地震台两处。
  地磁资料的分析处理主要是：对流动地磁资料点值通化处理，并按不同区域绘出地磁场三维变化图，判断地磁场上升区及下降区的位置；地磁变化梯度场分析：根据流动地磁资料绘制地磁变化梯度图、地磁变化等值线图和地磁变化梯度场的散度分布图分析地震前区域地磁变化梯度场在空间分布上表现出的某些特征；绘制各定点地磁差值变化曲线以判断地磁场趋势变化，结合差分法、相关分析、差值等方法识别异常。
  （3）电磁波
  1989年开始陆续建成的10个电磁波台观测资料，受仪器故障和环境影响，至2005年只有6个台的电磁波能正常工作。电磁波资料的分析处理主要是：①收集电磁波场强、变化持续时间资料，记录在报表上，并输入电脑保存并备份；②绘制场强逐日变化图、变化持续时间逐日变化图件及电磁波的方位变化等参数图件，在排除干扰基础上提取异常，结合以往震例对地震趋势做出一定程度的预测。
  （二）前兆学科异常提取
  1.大地形变
  异常识别主要依据点位的自然条件和观测精度，对单线的水准测量资料采用直接的处理方法，画出垂直形变速率图、等值线图和应变分布图、水平位移矢量图等图件。当局部地区的构造单元运动速率明显改变，出现垂直形变高梯度带或高应变积累区，其运动速率或应变积累速率超出允许值，就划为形变异常区。
  跨断层短水准主要是用傅立叶级数对观测高差进行拟合，用残差（①残差：测定值与按回归方程预测的值之差。）的两倍均方差作为异常判别的指标。该方法已获得一些震例的支持。主要有天马东点1992年11月26日龙岩4.7级地震前出现低值异常，开始回升时发震；惠安梅岭2—3测段在1994年9月16日台湾海峡7.3级地震前超限0.61mm；1995年2月25日晋江5.3级地震及1997年5月31日永安5.2级地震前明显处于高值，恢复过程中发震；2002年8月福清三山场地1—2测段之间快速下降超限1.51mm，随后发生了2003年12月10日台湾宜兰7.0级地震。
  定点跨断层短水准资料，主要通过低通滤波方法对长趋势异常进行识别，短临异常采用动态灰箱法、广义回归法、褶积滤波法、CAR模型法进行识别。2000年以来也用小波分析跨断层短水准资料。1999年惠安ML4.8级地震、2004年厦门海外ML4.5级地震、2005年海峡ML5.0级地震均是在天马东点小波分析曲线趋势下降到阶段低点并开始转折回升的过程中发震。
  地倾斜一般采用形态法判别异常。震例有莆田台地倾斜SN向，1997到1999年年变规律被打破，NS向持续北倾，随后发生了1999年台湾南投地震；2003年3月后又出现NS向持续北倾，随后在2003年12月10日台湾宜兰发生7.0级地震。
  体应变主要是采用形态分析判别法提取异常。
  2.地下流体
  （1）地下流体物理量
  1999年代以前，主要用滑动平均法、褶积滤波、维纳滤波、回归分析等方法提取地震地下水位前兆。2000年，科技攻关开发EIS2000软件，其分析处理资料功能增强，使水位观测资料能够应用潮汐变化分析、水位变差分析及气压、潮汐改正方法提取异常。
  形态分析法应用最为普遍，主要提取上升、下降、阶变、脉冲—振荡和固体潮（②固体潮：在日、月引潮力的作用下，固体地球产生的周期性形变的现象。）畸变等五种异常形态：
  上升型一般是对应较大的地震，由于福建发生的地震规模不大，故这种异常较少出现。2000年以来全省水位阶变型变化主要是同震阶变，永春井、南靖井、尤溪井、安溪井、南安2号井等对世界巨震、台湾强震或省内中强地震时会出现不同幅度的阶升或阶降。
  脉冲—振荡是福建水位出现最为频繁的一种现象，对世界巨震、台湾强震或省内中强地震许多水位井均有此类反应。
  地下水温的异常提取主要是用形态分析法，提取水温速率及幅度上的变化，同时也利用水温变化趋势的改变提取异常。2000年数字化水温观测点建立以来，福建地区未发生中强地震，还没有此类震例。水温对世界大震亦有同震效应，南靖井、仙游井、宁德井在2004年12月26日印尼9.0级巨震时都出现同震阶跃的效应。
  （2）地下流体化学量
  1996—2005年，除了前期常用的“看图识字”法、线性趋势分析法、回归分析法、相关矩平分析法、原始数据曲线标准差分析法、差分法、自适应阈值法等分析方法分析外，还结合水井（或泉）的构造条件及水文地球化学环境从机理上进一步分析发生异常的可能性，并用同一地质单元或构造单元上水井（或泉）同步出现异常来加大异常判识的可靠性。在异常判别标准差控制线方面更为灵活，不再固定以2倍或3倍等整数倍标准差作为控制线，只要重复性好，震例多任何非整数倍均可作为异常控制线。具有良好年动态的水井（或泉）常用去趋势法提取异常，华安汰内井和泉州四至井的氟离子就是采用非整数倍作为异常控制线，1990年以来台湾发生的6次7级以上地震中，有5次地震前均能提取到异常。
  映震效能较好的测项，依然沿用传统的“看图识字”法，以对比曲线变化形态的“鼓包”、“突升、突降”变化作为异常判别标准。甚至单点突跳或多点突跳也可以用来作为识别异常的方法。
  此外，测值不稳、持续在高值震荡亦是我们提取异常的指标。1994年9月16日台湾海峡7.3级地震、1995年2月25日晋江海外5.3级地震、1997年5月31日永安西南5.2级地震前，华安汰内井的水电导率均出现大幅振荡。
  3.重力、地磁、电磁波
  （1）重力
  采用经典、自由网、拟稳等平差方法对重力段差进行平差处理后绘制相应的点位重力变化趋势图，高差随时间变化图、重力段差时序变化图等。以平差精度的三倍中误差作为异常判别指标，结合区域的地形、地下水、季节变化、海潮等情况进行异常的综合分析。随着计算机新技术的发展，目前可以画出重力变化等值线图、重力变化梯度场图像、重力变化梯度场的散度分布图像等更为直观的变化图以帮助我们识别地震前各测值的空间变化情况，帮助我们迅速捕捉地震前区域重力变化梯度场在空间分布上表现出的某些异常特征。
  （2）地磁
  流动地磁采用常规通化方法、对比差值法、滑动平均改正法对资料进行处理后，用差值滑动平均改正法的二倍残差均方差作为异常的识别指标。同时亦采用形态分析法绘制各测点地磁差值变化曲线以判断地磁场趋势变化。随着计算机新技术的发展，可以画出更为直观的变化图以帮助识别地震前各测值的空间变化情况，如通化处理后点值资料按不同区域绘出地磁场三维变化图，可判断地磁场上升区及下降区的位置；绘制地磁变化梯度图、地磁变化等值线图、地磁变化梯度场的散度分布图可分析地震前区域地磁变化梯度场在空间分布上表现出的某些特征。
  70年代，定点地磁异常识别采用“红绿灯”法、磁暴二倍法、差值法。80年代后，经过清理攻关和实用化攻关，差值法在本省得到普遍运用。主要考虑两台站之间的观测值的差值为—常数，一般以±3NT（①NT：磁化强度单位）为异常识别标准，在无干扰和仪器故障情况下，趋势变化超过±3NT以上可做中强地震预报依据。另外还有二阶差分求加速度法，即对单个台站磁偏角月值进行二阶差分求加速度计算，以加速度值出现正弦波形态作为识别异常标准。
  （3）电磁波
  主要是根据以往震例，用原始曲线法分析震前电磁波场强、变化持续时间方面的变化规律，在排除干扰的基础上提取异常，结合以往震例对地震趋势做出一定程度的预测。震例：1999年9月21日台湾南投发生7.6级地震前，莆田台接收到累计时间为34天的异常，最大场强8000μV/m（②μV/m：磁场场强单位。），平静1天后发震；福州台记录到累计时间为23天的异常，最大场强8112μV/m，平静15天后发震。2002年3月31日台湾花莲海外发生7.5级地震前，莆田台记录到累计时间为17天的异常，最大场强8200μV/m，平静25天后发震；福州台记录到累计时间为16天的异常，最大场强3830μV/m，平静3天后发震。