0 引言

形变观测是地震地球物理观测3大学科之一。《地球物理站网运行管理技术要求》（中震测函〔2022〕19号）和《定点形变站网运行管理技术细则》对地震形变观测提出了新的规范和要求。根据中国地震局台站改革需要，由中心站统一负责下属子台观测工作，每个值班员可能需要同时处理几个形变台站的观测数据，工作量增大，且需适应新规范要求，工作中几个细节问题更加突出：

（1）观测日志检查。台站通过数据处理系统完成前一天每台仪器每个测项分量数据预处理并填写观测日志，日志中每一个处理事件都有严格的规范要求。形变学科在几个前兆学科中预处理相对较多，是一项要求细致而繁复的工作。多位研究者开发了适合省级地震台网中心质量监控的管理软件（王建国等，2013；程冬焱等，2016；王莉森等，2016），用于监控数据产出、缺测及送达情况，但不能自动判断数据预处理和日志描述是否对应，缺测具体情况是否在日志中描述，日志格式是否规范，填报文字、数值是否准确或正确。

（2）工作日志检查。地震前兆数据管理系统中的数据服务只提供单天单台的工作日志查询模式。工作日志要求对工作情况作简单概述，虽然填写要求不复杂（多为固定模式，习惯性录入），但作为台站几十个测项运行情况的总结，内容繁琐（每日情况不同，每项内容均需检查复核）。

（3）校准表填报。格值计量标校是形变观测的一项重要内容。在新管理细则中，校准表增加了标前格值、格值误差、是否启用等单元格，与目前台站常用形变观测仪器自动校准生成的校准表有明显区别。另外，对校准幅度、读数量程、重复性精度、格值误差、格值取位等提出了具体指标要求，需严格执行。

（4）月报填报。按照要求，2023年形变月报采用新格式并通过网络平台在线填报。报表按仪器套数填报，具体内容可从各测项分量的原始数据、预处理数据和观测日志、工作日志中统计、分析归类获得。各项表格素材填报完成后，才能进行网页上传。

为适应新的工作要求，通过对近几年来地壳形变资料检查中存在的问题、错情和经验进行总结，应用计算机语言编制形变日志检查和报表软件。该软件应用以来，错情明显减少，工作效率显著提高，形变观测质量整体提升，可以为地震研究提供更好的服务。

1 开发环境

形变日志检查和报表软件开发采用Visual Basic程序进行设计，使用风格符合用户视窗操作习惯，应用宏语言VBA（杨晓亮，2005）和结构化查询语言SQL完成功能设计。设计遵循模块化理念，并充分利用Windows操作系统提供的各类系统调用函数，以提高软件运行效率（刘高川等，2008；李井冈等，2008；周克昌等，2010）。计算机装有Oracle10g以上客户端，应用Microsoft ado Data Control 6.0控件OLEDB提供的字符串，连接省地震局或中心站地震前兆台网中心数据管理库，根据《地震前兆数据库结构规范》（中国地震局，2013），遵循其各种命名规则和代码表，实现数据库查询操作。

2 流程设计

该软件默认登录河北省地震前兆Oracle数据库，如需更换，可在登录文本框中依格式修改服务器地址、用户名和密码。工作模式可选择单台模式（图 1）和台网模式（图 2）。

单台模式除可进行排列显示外，增加了观测日志检查、工作日志检查、仪器校准表、月报表填写等功能，主要功能结构见图 1。台网模式是对全省形变台站所有测项进行列表，可任意选择任意台站、任意测项、任意日段显示其观测日志和工作日志，可按首字段进行升序或降序排列，如图 2所示，列出2023年9月1日—3日河北省12个形变台站的工作日志。

3 功能实现 3.1 检查观测日志

观测日志表用于存放台站观测日志条目，每个条目为一条记录，分为17个字段。一个测项分量一天可有多个日志条目。软件主要分5类进行检查。观测日志检查结果示例见图 3。

（1）原始数据缺测。应用select语句查询选中台站的测点、测项分量、日期的原始数据QZDATA.QZ_01_DYS数据表，检查是否入库或缺测，若有缺测，则确定缺测的开始时间startDate1和结束时间endDate1，统计缺测xx分钟；查询该台站、测点、测项分量、日期的观测日志表，检查在StartDate字段中是否有startDate1，endDate字段中是否有endDate1，evtDesc字段中是否有“缺测xx”的字符，以此判断缺测情况是否填入观测日志。

缺测主要由仪器故障、数采故障、标定调零维修等原因造成，对于较长时间（> 1 h）的缺测，因省地震局台网中心的数据扫描把关，需填写监控日报。检查发现，因电源、数采、钟差等不确定因素造成几分钟至几十分钟的短时缺测，常疏忽漏填。

（2）数据预处理。主要判断该测项分量是否进行预处理，以及填写是否完整。查询该测项的原始分钟值数据表，得到全部分钟值数据；查询预处理分钟值数据，将二者相减，由差值变化判断数据是否进行突跳、缺数或台阶处理。需要注意的是，数据库中原始数据和预处理数据并不完全一致，二者相差一个改正值常数，应提前校正。

若预处理数据中出现一个或连续多个NULL字符，而对应时间的原始数据不为NULL，则判断为一次缺数处理事件。同时刻预处理和原始数据相减，若差值不为0且只有一个，其后1 min的差值与该值不同，则判断进行了单点突跳处理；若其后连续3 min的差值相同，则判断进行了台阶处理，查询第一个变化的时间则为台阶开始时间。

在确定预处理事件后，查询观测日志表是否进行预处理，即IsProcessed字段值是否为1，预处理描述ProDesc是否有缺数、台阶、突跳处理等字符。处理软件在记录处理过程时将突跳数量统计在“置为NULL数据个数ProNullNum”之内（可能是软件设计BUG)，此类情况按原处理软件方法统计。

（3）ID事件的对应判别。观测日志中日志类型码和日志描述相互对应。依据要求进行台阶和突跳等处理时，需写明造成事件的具体原因，若原因暂时无法查明，应写为“未知原因”，故evtID不能选择为11—数据突跳或15—台阶^①。

① 形变学科中心. 地震前兆台网运行月报. 2022.

利用软件检查时，查询对应测项观测日志表中日志类型码evtID中的数值和前述日志描述evtDesc中的关键字是否对应。如：日志类型码6—人为干扰，具体原因较多，枚举了人员进洞、进洞检修、进观测室、查看线路、更换（部件）等具体事件作为关键字。

（4）地震事件的描述。地震是正常情况下地球物理观测中记录最多的事件，也是形变台站填写最多的事件。通过研究形变观测数据中的地震初至波到时、持续时间、最小震级、地震阶跃等内容，对探索短临前兆及震源孕育过程具有重要的理论意义和实用意义（陈德福，2006）。

具体执行步骤如下：①查询该台站、测点、测项对应日期的工作日志表QZDATA.QZ_测项_DLG，从日志描述字段evtDesc中解析并读取地震事件的发震时刻、震中位置，即经纬度、震中距和深度。②以上述地震发震时刻±30 s为查询条件，检索地震事件表QZ_ABNORMITY_EARTHQUAKE，读取地震目录表中的发震时刻、震中位置，即经纬度、震中距和深度。③应用“select Longitude，Latitude From QZDATA.QZ_DICT_STATIONPOINTSwhere STATIONID=台站代码and POINTID=测点代码”语句，得到该台站测点处的经纬度，再根据地震目录表中的震中位置经纬度，计算准确的震中距。④对比日志记录表和地震目录表得到的地震参数，即发震时刻、震中经纬度、震中距和深度是否相同。由于台站实际使用的地震目录和数据库中的目录可能不同（或略有差异），判别时发震时刻精确到±30 s，震中距给出2%的误差范围。⑤震扰开始时间正确性的判别。根据发震时刻、P波速度（5.8—8.2 km/s）（万永革，2016）、震中距，利用Δ/v_P，可计算出地震波到达台站的最早时刻。受频率响应、震级、震中距及台址等多种因素影响，形变仪器记录的震扰初至波多为S波或面波，计算得到的时间只能是震扰初至波到时上限。若日志中震扰事件起始时间早于计算时间，则判断提醒可能是仪器时钟不准确，或震扰分析时确定的时间不准确。

（5）其他检查。对时间格式、格值单位、易错字、易错短语等进行检查。如：记录事件的时间，应为“hh: mm: 00”格式，不应出现具体的秒值数；格值单位因文本录入不能输入上角标，采用科学记数法格式，倾斜量应为“E^-3″/mV”，应变量应为“E^-10/mV”，而“×E^-3″/mV”、“×10^-3″/mV”、“×10^-10/mV”等均属不规范书写。再如不统一的冒号、括号、单位符号、空格等，每个台站有其填写约定，不再举例。总结人工检查时发现的错情，分台站建立易错文本短语，可随时增修，提醒以后不再出现。

3.2 检查工作日志

主要就以下6种情况对工作日志进行检查。工作日志检查结果截图见图 4。

（1）天气情况：查询台站的气象三要素，即气温、气压、降水量预处理DYU分钟值数据表，验证是否正确。若降水量不为0，则天气为“雨”。网页填写时会对小于0.5 mm的降水量进行四舍五入，显示为0，在备注栏应进行说明。

（2）数据搜集、入库和缺测情况。依次查询该台站所有测项在选定日期的原始DYS和预处理DYU分钟值表，进行缺测情况统计。若数据未采集入库，则数据表中无该条记录，若已入库，全部数据缺测为ALLNULL，若某时刻缺测，则为“NULL”。这样即可统计核实台站实际采集的测项分量是否全部收齐，判别日志中“数据搜集情况”“数据入库情况”和“缺测情况”填写是否正确。

（3）自然干扰情况。依次查询该台站所有测项在选定日期的观测日志DLG中evtID中是否有13—自然现象风、雨、雪、沙尘暴、洪水风扰干扰，是否为5—雷电干扰，是否为16—地震干扰事件，判断日志中“自然干扰情况”填写是否正确。

（4）人为干扰情况。依次查询该台站所有测项在选定日期的观测日志DLG中evtID中是否有6—人为干扰、3—校准、4—调零、7—更换仪器，判断日志中“人为干扰情况”填写是否正确。

（5）仪器运行状况。依次查询该台站所有测项在选定日期的观测日志DLG中evtID中是否有2—仪器故障，是否有101、102、103、104，对应“传感器故障、主机故障、数采故障、通讯单元故障”，判断本台仪器是否发生故障。

（6）重大情况记载栏。日志要求填写对观测产生显著影响的各种事件，情况较复杂。使用软件检查时，以当天观测日志中日志类型码ID是否有1—停电、7—更换仪器、343—电源故障等进行判断。有预处理、人为干扰、仪器故障的测项要给出说明，因与观测日志描述侧重点不同，这里以测项名称是否出现作为判别依据。对气象三要素仪每星期一校对时钟情况进行检查。

3.3 生成仪器校准表

在主界面中点击台站仪器，进入所选仪器主页，选中标定表，即显示其具体内容。仪器IP地址可由数据库中台站仪器信息表自动获取。伸缩仪仪器校准表界面见图 5。

根据新细则要求，软件对仪器中原校准表进行检查修正，主要有：

（1）水管倾斜仪增加格值计算公式；EP-Ⅲ数采记录表格值取小数点后4位或5位，统一修正为4位有效数字；校准精度和相对误差取小数点后1位或2位，统一为小数点后2位。

（2）伸缩仪电压灵敏度和校准重复性数值取小数点后1位或2位，统一为2位；电压差值ΔU有正负值之分，计算时取正值，故程序全部修正为正值；EP-Ⅲ数采表格中格值取小数点后3位或4位，统一为4位有效数字；原表格中格值η以10^-10/mV为量纲，新表格未标注量纲，应填写格值大小；标定器编码如实填写，不能遗漏。

（3）垂直摆倾斜仪标定偏角常数单位由10^-3/mV修正为10^-3；原校准表中格值取小数点后5位，程序统一为4位有效数字。

以上3种仪器均增加了标前格值、格值误差、是否启用单元格。计算结果严格按照DB/T 21—2007《地震观测仪器进网技术要求常用技术参数表述与测试方法》（中国地震局，2007）中的数据修约规定。

保存校准表时会对各项表内容进行检查。如格值误差＜2%，方可启用新格值；电压读数不得超过量程的90%；同分量重复性精度≤1%，水管仪灵敏度一致性≤1%等。对本次成功启用的格值进行保存，作为下一次校准的标前格值，自动计算格值误差。

体应变仪和水平摆仪的校准表格属人工校准，只需按照窗体显示表格，填入参数即可自动计算并保存为Word文档。

3.4 生成月报表

按照月报编写提纲要求，作好月报填报数据准备，生成Word文档，方便在线填写。主要内容如下：

（1）数据采集、报送和预处理情况。通过查询原始和预处理数据分钟值表，计算各测项分量的连续率和完整率。其中：原始数据缺测原因，可查询观测日志，由描述evtDesc中“缺测”对应的日志类型码字段获得；预处理数据缺测原因，可查询日志表中置为NULL的数据个数，由proNullNum不为0对应的日志类型码获得；缺数原因可能有多个，是字符串的累加，比如“标定、调零、更换仪器”等。查询全月观测日志表中的字段IsProcessed，判别预处理与否，预处理包含缺数、突跳和台阶处理，记录起始时间和结束时间、日志描述，填入“预处理情况说明”单元格。

（2）仪器格值校准和调零。查询测项分量观测日志表，以日志类型码evtID为3、日志描述evtDesc中有“启用新格值”作为检索校准事件的条件。若有校准事件，则在相应单元格内填入分量代码、使用格值、格值单位、校准时间。校准原因在日志描述中获得，填写“年中标定、故障后标定、部件更换后标定、异常核实标定”等情况。查询观测日志表，由日志类型码evtID为4来判别月调零次数。

（3）仪器故障情况。查询测项分量观测日志，类型码evtID中2、101、102、103、104，分别对应仪器、传感器、主机、数采、通讯单元故障来判断仪器状况，依次输入分量代码、开始时间、结束时间，计算故障时长。处置情况通过日志描述获得，如更换主机、更换传感器等。

（4）数据异常情况。异常类型主要分为自然干扰、人为干扰、观测系统（非故障）和不明原因。查询自然干扰、人为干扰、不明原因，按照观测日志表对应的ID进行检索。观测系统非故障指ID为999，由主机、数采、传感器、线路、避雷系统或电源不稳定引起数据短时中断，造成曲线畸变、突跳、台阶等。从观测日志中读取相应字段，填入对应单元格。

（5）地震事件简要描述（仅国内地震）。查询观测日志，类型码evtID为16对应地震事件，从日志描述中解析出符合震级要求的发震时间、初动时刻、震级、地点、震中距，由初动时刻和结束时间计算延续时间，依次填入单元格。

4 技术特点 4.1 多种枚举，多重判断，力求解析准确

台站应用前兆数据处理软件进行数据预处理，在日志描述时语言不统一，如地震事件发震时刻写为“xx时xx分xx秒”“xx: xx: xx”“xx: xx: xx.x”，或者在前面加年月日。经纬度格式写为“北纬xx.xx，西经xx.xx”“xx.xx°N，xx.xx°W”“经度xx.xx°、纬度-xx.xx°”，单位写为“度”或“°”，数据保留的小数点位数不同，写法多样。诸如类似情况，软件在判断时需多重枚举，多种判别，寻找规律，解析提取准确的信息值。

4.2 数据、观测日志、工作日志同时对比检查

软件检查观测日志和工作日志，不仅检查记录格式，如事件的日期错误、日志类型ID错误、测项单位错误等，还对原始和预处理数据进行对比，是否有缺测，是否有预处理，预处理情况如何，人为、自然、地震干扰情况是否在观测日志和工作日志标注正确。相当于把数据和2种日志同时对比检查，充分发挥软件智能、快捷的优势，可最大限度地发现错情。

4.3 表格绘制与填报

应用VBA操控绘制、填报表格是软件难点之一。需填报表格中测项、行数、高度等不确定，需要进行动态判定，进行单元格拆分、合并或删除操作，才能完成相应填报。对填报文字进行格式设置，如水平、垂直对齐格式，字体大小等，特别是表格中涉及的格值单位，如10^-10、10^-3的正确填写。

4.4 安装部署方便，具有通用性

软件开发平台是Windows，数据平台是河北省地震前兆数据库，使用地震行业统一的数据库结构和读取规则，可以检查省内形变台站的观测日志和工作日志。通过软件可登录具有自动校准功能的仪器主页，生成规范的校准计算表格。月报格式完全按照地壳形变台网中心要求的提纲格式。

5 应用效果

张家口地震监测中心站所辖张家口、怀来、崇礼、阳原、赤城5个形变观测台，每天处理22台套79个测项分量数据，台站每周、每月、半年召开资料检查会，以检查观测日志和工作日志的错情，严把资料质量关。2023年，在该中心站部署形变日志检查和报表软件。依照人工检查资料的思路和判别方法，抓住数据和日志关键词特征，应用计算机快速查询，及时发现错情，及时修正。比如：格值校准表填报和月报表数据准备工作，原来需要几小时的反复查阅、统计、计算、复制、粘贴操作，现在只需几分钟，达到应用方便、快捷、准确的目的。

6 结束语

从某种意义上说，值班日志与原始数据是“鱼水关系”，同等重要（苏恺之等，2003）。按照地壳形变台网和学科管理组的编写要求，研发形变日志检查和报表软件，充分发挥软件的智能优势，对形变测项进行规范化管理，减轻了工作负担，减少了人为错情，工作效率显著提高，具有实用价值，值得推广。

各台站日志模板差异较大，建议由学科主管部门在充分调研基础上，预设多种事件情形，进一步规范日志描述用语。

软件的检查功能是在不断总结人工检查发现问题基础上进行的程序开发，如出现新问题、复杂问题，仍需值班员检查核实；月报中的异常情况仅罗列统计，仍需人工精简提炼。今后需不断完善软件各项功能，增强其智能性，以更好地为地震研究服务。