0 引言

地震观测数据量大，以往人工读取已标注的震相数据后按照一定格式存储，工作繁琐而又繁重，且效率低下，易出错，因此能一次处理大量数据并得到既定数据格式成为首选方式（王利兵等，2011）。

现今地震系统广泛使用的数据处理软件MSDP形成的震相文件具有ASCII码和二进制2种格式，各有特点：ASCII码格式可以用任何文体编辑器查看，直观、易懂，是附带文件，只在存储震相时形成（李守勇等，2014）；二进制格式文件是MSDP程序读取和存储震相的文件，程序在打开波形时会自动加载同名的二进制震相文件，并且从数据库下载波形数据时同样会一起形成同名二进制震相文件。据此可知，二进制震相文件具有直接且易获性。除MSDP软件以外，暂无其他程序可以正确读取二进制震相文件数据。使用震相数据，需要根据格式要求人工录入与筛选，工作量大且易出错，数据利用率低。笔者经过震相文件数据对比、分析，最终获得二进制震相文件结构特点，进而研发相应读取软件。

1 震相文件结构 1.1 总体结构

震相文件由头段说明、震相数据、定位结果等部分构成。

头段说明主要描述震相数据字段名称和数据类型，共84个字节，前4个字节分别是“172” “237” “0” “5”。

震相数据按照头段说明结构依次存储震相仪器类型、到时、权重等各参数，长度与分向数量和震相数量有关。其中分向数据以“116” “0” “19”字节开始，以若干“112”和1个“120”结束；各震相数据以“115” “114” “0” “23”开始，各字段数据依次存储。

定位结果主要包括地震三要素等数据，以“115” “114” “0” “29”开始。

1.2 数据类型

震相文件中除字符型数据以ASCII码格式存储，其他数值型均以二进制格式存储，根据具体数据类型的不同，每个数据所占用的字节数不同，详见表 1。

（1）字节型、短整型、整型、长整型数据的第1个字节数值小于128为正数，直接按位权展开即得数值，大于或等于128为负数，按位权展开还需减去256。

（2）单精度型数据的第1个字节数值等于127且第2个字节数值小于128，或第1个字节数值小于127为正数。单精度型数据“1”的第1个字节数值等于63，第2个字节数值等于128，且其他2个字节为零；单精度型数据“-1”的第1个字节数值等于191，第2个字节数值等于128，且其他2个字节为零；第2个字节每增加128，单精度型数据绝对值增加1倍。

（3）双精度型数据的第1个字节数值等于127且第2个字节数值小于240，或第1个字节数值小于127为正数。双精度型数据“1”的第1个字节数值等于63，第2个字节数值等于240，且其他2个字节为零；双精度型数据“-1”的第1个字节数值等于191，第2个字节数值等于240，且其他2个字节为零；第2个字节每增加16，双精度型数据绝对值增加1倍。

1.3 数据字典

震相文件中包含1种特殊数据，前3个字节分别为“113” “0” “126”，后2个字节为编号，每个编号分别对应数据字典中的数据。数据字典中的数据来源于震相文件的字段名称或值。震相文件中出现新的字段或值时，将其编号后存入数据字典，之后出现相同的字段或值，便用对应编号替代。例如，震相文件中第1次出现震相初动“C”，便会存入数据字典，假如其编号为“0” “19”，则之后初动为“C”的位置将以“113” “0” “126” “0” “19”代替。

2 软件结构

震相数据提取软件为可执行文件“数据读取程序MSDPPHA.exe”，可以在Windows XP及以上版本的操作系统中运行，运行时震要调用同级目录中“cfg”目录下的台站参数文件“stationParaFile.txt”和地震参数文件“seisParaFile.txt”。

根据震相文件结构特点，利用Visual Basic语言编写震相数据自动读取软件, 软件界面见图 1，软件结构见图 2。该软件4个子程序分别对应窗口中的4个主菜单:震相文件目录、生成课题数据文件、设置、生成程序参数文件。

（1）震相文件目录菜单用于指定震相文件所在目录。将扩展名为“*.pha”的二进制震相文件放入同一个目录，程序运行时打开此目录，逐个打开震相文件并读取数据。

（2）设置菜单用于选定台站及生成的目标数据结构，见图 3。参数设置窗口中的台站为台站参数文件“cfg\stationParaFile.txt”中所有台站列表，用户可以根据实际情况选择相应台站数据参与处理。还可以选择需要形成的课题原始数据类型。

（3）生成课题数据文件菜单用于生成用户所需数据文件。选择此菜单，程序根据用户参数设置，将从震相文件中读取的数据按照课题要求的格式存储到指定文件。

（4）生成程序参数文件菜单用以将空格、制表符分割的台站参数转换为程序运行所需台站参数文件格式。

3 软件应用 3.1 地震报告

地震报告是许多地震研究的首选原始数据来源，因其数据较为齐全，可直接选取所需数据。由于研究目的不同，研究所需的地震范围也不同，此数据提取软件可以根据设定条件对地震目录进行筛选，进而自动生成地震报告，见图 4。

3.2 双差地震定位原始数据

双差地震定位算法（双差法）是精度较高的相对地震定位方法，适用于空间跨度较大的地震事件群体。利用该数据提取软件自动生成的双差定位原始数据文件，见图 5。

3.3 速度结构研究原始数据

为了研究大陆强震发生机理并预测地震，开展地壳及上地幔顶部速度结构研究，从而提供强震活动的地球深部构造背景，其中包括利用Pn波二维速度结构进行研究，需要上万条Pn波射线走时资料。利用该数据提取软件可以自动生成研究所需格式的原始数据文件，见图 6。

4 结束语

地震数据处理软件MSDP被广泛应用于地震研究，其二进制震相文件包含已标注震相的详细信息。充分掌握MSDP二进制震相文件的结构及特点，并根据各课题研究所需原始数据格式，研发相应数据自动读取程序，将研究人员从繁琐的数据格式转换中解脱出来，将大幅度提高地震研究的进程和准确度，有利于进行多方面、多角度的综合研究，促进地震预报工作的发展。