0 引言

云县地震台2007年安装DSQ水管倾斜仪，2012年新增VP垂直摆倾斜仪，2套观测仪器均按正东西正南北方向架设在地震专用观测山洞内，间距小于10 m，自观测以来，2套观测仪器工作正常，观测质量在云南省内名列前茅，观测资料在地震监测预报研究中被广泛运用。2套观测仪器的结构和原理差别较大，但观测的物理量一致(郭国祥等，2013)。理论上，相同测点同物理量观测的2套观测仪器产出的数据应该是一致的，在云县地震台测点的观测结果是否一致，是作者比较关心的问题。本文运用云县地震台2013—2015年2套仪器的观测资料，从数据完整率、内在精度、年变幅度、相关性、形态特征等角度出发，对数据进行对比分析，检验观测数据是否同步、是否反映同一地域倾斜量的变化，以对2套观测仪器性能进行综合评价(荆红亮等，2006)。

1 台站概况

云县地震台位于云南省临沧市云县县城东郊，台站所在山势平缓，植被为灌木丛及杂草，地处南汀河断裂末端，海拔高度1 100 m。台站地处澜沧江西部与青藏断块川滇隆起部，主要受NNE向南汀河断裂带控制，西部是龙陵—腾冲地震带，南部是耿马—澜沧地震带，东南部是思茅—普洱地震带，东北部是景东—景谷地震活跃区。山体岩性为花岗岩，坚硬、完整。山洞进深约140 m，洞顶覆盖大于50 m，洞内年温差小于0.1℃。DSQ水管倾斜仪架设于2007年，NS向基线长14.23 m，EW向基线长19.16 m，斜边(SE—NW)为过道，基线长20.49 m，由外至内先后有8道密封保温门，测量墩为大理石墩，下部与地下基岩稳定粘合，支撑墩为高标号混凝土浇铸，观测墩按规范要求做隔震措施和泡沫保温层。VP垂直摆架设于2012年，位于进深100 m处的正东西向洞室，与山洞过道由一扇密封门隔离，观测墩为20世纪80年代支砌的大理石墩，下部与基岩完整融合，四周设隔震槽。云县地震台数字化形变观测仪器布设见图 1。

2 仪器工作原理 2.1 DSQ水管倾斜仪

DSQ水管倾斜仪利用连通管原理，通过传感器输出电压与液面、钵体位置的相对变化关系，根据式(1) 测定大地倾斜量(中国地震局监测预报司，2003)。

$\Delta \psi = \frac{{\Delta h}}{L}\left( {弧度} \right) = 0.206265''\frac{{\Delta h}}{L}$

(1)

式中，Δh为倾斜变化引起的水面上升或下降的变化量，L为基线长度。

2.2 VP垂直摆倾斜仪

垂直摆倾斜仪采用摆的铅垂原理，由柔丝、摆杆和重块3部分组成，摆在无振动条件下处于铅垂状态，当由于震动发生倾斜变化时，摆平衡位置发生变化，摆和支架之间的相对位置发生变化，电容式位移传感器动片和定片间距也相应发生变化，通过传感器将倾斜转换成电信号。

3 观测资料对比分析

云县地震台VP垂直摆倾斜仪架设于2012年底，资料使用时间为2013年1月—2015年10月，为方便对比研究，DSQ水管倾斜仪选用同期相应分量资料。

3.1 数据完整率对比(整点值)

表 1为云县地震台DSQ水管倾斜仪和VP垂直摆倾斜仪器整点值数据完整率统计，2套仪器观测数据平均完整率在99.6%以上，达到较高水平。

3.2 年变幅对比

对DSQ水管倾斜仪及VP垂直摆年变幅度，采用1年中观测数据最大值与最小值作差得到，统计2013—2015年观测数据年变幅度，结果见表 2。由表 2可见：2套仪器NS分量变化幅度整体较EW分量大，说明该测点NS向地倾斜较EW向激烈；2套仪器相同分量变化幅度相当。

3.3 格值变化

标定重复性是判定仪器稳定性的一个重要指标，按规范(中国地震局监测预报司，2003)，数字化观测仪器于年中和年末需各标定1次。2013—2015年，DSQ水管倾斜仪及VP垂直摆进行标定，格值统计见表 3。由表 3可知，2套观测仪器标定重复性均优于1%，达到学科组相关要求，说明云县地震台数字化形变观测仪器运行稳定。

3.4 相关性分析

统计2013年1月—2015年10月DSQ水管倾斜仪及VP垂直摆相同分量整点值观测数据相关系数，见表 4。由表 4可知，在长达34个月的时间里，NS、EW分向均值达到高度相关指标( > 0.84)，说明2套仪器的观测结果基本一致。

3.5 资料精度

运用EIS2000软件提供的Venedikov调和分析方法，对DSQ水管倾仪和VP垂直摆2013年1月—2015年10月记录的整点值数据，计算其NS、EW分量的潮汐因子误差，结果见表 5。从表 5可知，2套仪器潮汐因子稳定性相当，各分量潮汐观测精度均达到较高水平；NS分量稳定性均比EW分量差，可能与云县区域地质构造有较大关系。

3.6 形态特征 3.6.1

月变形态对比。以2014年7月DSQ水管倾斜仪与VP垂直摆观测数据为例，数据进行归零处理，对比分析分钟值数据，发现数据的变化趋势相同、形态一致、变化幅度相当，均能清晰记录半日波固体潮汐及地震事件，说明2套仪器性能稳定，记录数据可以反映真实的地面倾斜信息(崔庆谷等，2014)。2014年7月31日12时33分，云南宾川发生M 3.4地震，震中距约160 km，VP垂直摆分钟值数据明显记录到此地震事件，而DSQ水管倾斜仪反映不明显，说明VP垂直摆对较近的小地震事件反应更加灵敏，见图 2。分析认为，DSQ水管倾斜仪频带为36 s—DC(周云耀等，2010)，VP垂直摆频带为2 s—DC，2种仪器带宽差异较大，是导致对地震事件反映不太一致的根本原因。

3.6.2

年变形态对比。图 3为2013年1月—2015年10月DSQ水管倾斜仪和VP垂直摆NS分量和EW分量日均值曲线，在长达34个月的记录中，2套观测仪器相同分量的曲线变化形态及趋势基本一致，且变化幅度相当，能够真实反映观测区域地倾斜变化特征。

3.7 年变趋势分析

纵观2013—2015年云县地震台地形变观测仪器记录，发现观测数据年变趋势具有较强的规律性，在此以2014年VP垂直摆年变日均值曲线为例，分析年变趋势规律性成因。

2014年云县台地倾斜观测典型记录见图 4，由图中NS、EW分量曲线可见，6月NS分量观测数据达最大值后朝反方向变化，7—8月漂移速率达最大值，9月底至10月初数据反向变化；EW分量于6月达最小值后朝反方向变化，7—8月漂移速率达最大，9月底至10月初数据达最大值后朝反方向变化。为此分析云县地震台辅助观测的气象三要素数据(图 5)，以期发现该台地倾斜观测数据曲线规律性变化的原因。由图 5可知：① 每年6—9月云县温度变化处于较低水平，因观测仪器安装在山洞内，洞室温度年变化小于0.1℃，由温度变化引起地倾斜规律变化的可能性较小；② 每年6—9月，云县气压变化水平与其他月份相当，气压变化与地倾斜趋势变化相关性较小；③ 云县为亚热带季风气候，每年5月中下旬至6月初进入雨季，9月底至10月初雨季基本结束，降雨与地倾斜趋势变化呈现较强的相关性。经分析，云县地震台山体岩性为花岗岩，降雨渗入山体，导致山体载荷发生变化，每年6—9月为降雨旺季，载荷变化较大，导致地倾斜变化速率较大，9—10月雨季结束，故地倾斜观测数据变化趋势朝反方向变化。

4 结论

综上所述，可以得出以下结论：① 云县地震台DSQ水管倾斜仪和VP垂直摆倾斜仪自观测以来运行正常，具有较强的稳定性，观测数据完整率较高，内在精度达到较高水平，均能清晰记录固体潮汐及地震事件，观测数据真实可靠；② 云县地震台2套数字化地倾斜仪器观测数据月、年变形态和趋势基本一致，变化幅度相当，能真实反映监测区域大地倾斜的变化特征(罗宏江等，2006)，分析2套仪器记录数据发现，测点区域NS分向地倾斜运动较EW分向激烈；③ 地倾斜年变趋势特征与降雨量之间呈现较强的相关性，表明年变趋势受降雨影响较大，在分析年变趋势异常时，应充分考虑降雨造成的干扰。