0 引言

定点地球物理观测是捕捉地震前兆信息的重要手段，是地震预测预报的基础技术支撑，地球物理仪器在日常观测中会不同程度地受到各类干扰，从而影响观测数据质量和对地球物理场异常变化的识别。因此，加强地震监测，进行干扰识别及排除，是保证观测数据更加可靠和有效应用的前提（王小平等，2010）。诸多工作者针对观测仪器干扰开展了大量研究，如：李希亮等（2015）分析了自然环境、场地环境和人为干扰等因素对山东地电场观测的干扰；王莉森等（2017）基于数据跟踪分析，总结河北电磁台网环境干扰典型实例，为准确判断地震前兆异常提供技术参考；姚菲菲等（2020）对辽宁省数字化形变观测自然干扰进行总结分析，为快速判别自然干扰提供依据；颜龙等（2021）对新疆地下流体观测环境干扰进行特征分析，提出有效减少环境干扰的措施；唐婷婷等（2022）基于江西地球物理台网数据跟踪分析工作，初步探索了常见典型事件出现形式及显著特征，为干扰类型的快速识别提供参考。基于不同区域特点，观测数据干扰因素和干扰特征也各不相同。本文系统梳理了黑龙江地球物理站网2018年1月—2023年12月定点地球物理观测数据干扰情况，总结影响观测数据质量的常见干扰因素以及典型干扰数据曲线变化特征，为地震前兆异常变化的准确判断提供有效实例，以期为进一步提高该站网观测资料质量提供参考，从而为地震预报等相关研究提供有力的数据支撑。

1 黑龙江地球物理站网概况

黑龙江省地球物理观测站网主要以定点观测为主，观测台站主要分布在该省中西部地区，约每16 800 km²布设一个观测台站（图 1），台站间平均距离约140 km，最小距离约4 km，最大距离约200 km。该站网目前由28个台站（图 1）组成，共布设99套仪器（地壳形变、地下流体、电磁学科以及三要素辅助观测设备），其中定点形变仪器15套，重力仪器3套，地下流体仪器45套，电磁学科中有9套地电仪器及8套地磁观测仪器，气象三要素辅助设备19套。

黑龙江地球物理站网按照区域构造特点进行站网建设规划，其中：在黑龙江省东部地区，沿其主要孕震构造——NE向舒断裂带规划建设5个形变观测台站；在西部松嫩平原区，第四系覆盖层较厚，主要孕震构造是近EW向滨州断裂，观测手段以流体和电磁观测为主。

2 干扰统计

通过地球物理站网数据跟踪分析平台可以直观了解制约站网运行的因素。据2018 — 2023年黑龙江地球物理站网观测数据跟踪分析事件记录，记录到的干扰分为5大类：观测系统故障、自然环境干扰、场地环境干扰、人为干扰和地球物理事件（李正媛等，2016）。通过对各学科、各仪器的干扰情况进行统计，统计结果见图 2、表 1、表 2，可见黑龙江地球物理站网形变观测运行受到人为干扰的影响较大，主要是调零、标定和安装检修仪器的影响。地电观测运行受观测系统和自然环境干扰的严重制约，我省地电仪器运行时间均较长，线路老化、电极不稳，造成观测系统事件较多，另外降雨也对地电场仪器产生较大影响。

针对以上情况，通过更新、升级仪器设备，加强技术系统运行维护管理，观测环境保护等，可以保障产出连续、准确、可靠的观测数据，提高监测基础能力，充分发挥站网监测效能，为震情监视跟踪提供基础数据保障。

3 地球物理站网典型干扰特征 3.1 观测系统

观测系统包括观测仪器、供电系统以及避雷系统。若观测系统出现故障，则主要表现为数据的非正常变化，如：观测曲线的趋势变化、高频变化、突跳、阶跃以及数据的错误和缺失等。据统计，黑龙江省地球物理站网的定点形变、重力、地磁、地电、流体等测项观测系统均有故障事件出现，影响因素主要有数采故障、电极故障、线路故障、主机故障、供电故障等。

在排除其他干扰项后，观测系统故障一般可通过数据曲线形态变化进行区分、判断。若出现数据缺记现象，则一般是主机、数采电源板故障所致，而大幅阶变、突跳等现象则一般由其余故障事件造成（图 3）。

黑龙江地球物理站网在运行仪器99套（包括三要素），其中50多套观测仪器运行已10年以上，老化现象严重，部分新增或更新仪器也存在运行不稳定现象，严重影响到观测数据质量。为此，采取以下措施：

（1）加快地球物理观测仪器更新步伐。黑龙江省地震局向省财政厅申请经费对地球物理观测仪器进行更新，部分仪器更新已纳入2024年黑龙江巨灾防范工程项目采购任务，市县地震局也有计划地对所属区域仪器进行更新。

（2）加强仪器维护维修培训和管理。黑龙江地震台设立质量监控与运维保障室，旨在提升相关人员的仪器维护和维修水平。为此，积极参加国家站网中心举办的仪器维修培训，每年定期召开全省仪器维修培训班。同时，按照国家中心要求，完善仪器维修管理系统登记记录，对维修进度加强监督。

3.2 自然环境

黑龙江省地球物理站网记录的自然环境事件主要指降雨、融雪、气压、雷电等对不同仪器观测数据产生的不同程度的干扰，其中降雨对水位观测影响最大，其次为地电观测和形变观测。但降雨速率、持续时间、累计总量达到一定程度才会产生明显变化。降雨出现后，流体测项和形变测项资料一般随之呈趋势性上升或下降变化，降雨停止后，约3—5天恢复正常，有一定滞后效应；地电测项资料则一般呈台阶变化，降雨停止后，约1—2天恢复正常。雷电一般引起观测数据出现短时波动，风扰一般引起高频扰动。

（1）降雨。2018年8月1日—5日，受降雨影响，德都台ZD9A-2地电场仪第二装置NS、NE向测道数据均出现台阶变化，降雨结束后，恢复正常（图 4）。2023年6月25日至7月19日，受连续降雨影响，肇源地震局SZW-1A水位仪水位上升，升高幅度1.573 m，水温测项呈负相关变化，下降幅度0.236 ℃，降雨结束后曲线逐渐回落（图 5）。2023年8月，牡丹江地区强降雨频繁，降水量较大，DSQ水管仪、SS-Y铟瓦棒伸缩仪、VP宽频带倾斜仪出现漂移趋势，观测曲线趋势升高，TJ-2体积式钻孔应变仪波形出现畸变，观测曲线趋势升高（图 6）。

（2）大风扰动。2019年1月，牡丹江地区风力6—7级，DSQ水管仪受大风影响，观测曲线出现短时抖动加粗、叠加高频成分等干扰（图 7）。

（3）雷电。2018年6月，通河台附近地区出现雷电天气，该台体应变仪和钻孔倾斜仪均受到强雷电干扰，数据曲线出现阶变，随着强雷电停止，曲线恢复平稳变化（图 8）。

3.3 人为干扰

黑龙江省地球物理站网的形变学科和流体学科受人为干扰较多，其中：形变学科影响因素为仪器检修、进出观测山洞和调零；流体学科影响因素为仪器安装。观测资料受到人为干扰后，观测曲线形态会出现阶变、突跳、固体潮畸变、缺数、错误数据等多种变化。人为干扰引起观测数据的变化时长较短，调零一般会产生大幅台阶，校准时观测曲线可能会出单边柱状或上下二边柱状变化，进入观测山洞一般会产生畸变或加大噪声（图 9）。在时间上，人为干扰与各种因素的起止时间表现出一致性。因此，人为干扰在曲线上具有明确的时间对应，可查阅预处理日志等进行核对。

3.4 场地环境干扰

黑龙江省定点形变、地电和流体学科均存在场地环境干扰，影响因素有工程项目、载荷、地表渗水、水（油）井泉抽水等。黑龙江省地球物理站网场地环境干扰事件较少见，影响因素基本固定，多为载荷干扰。荷载对形变资料的干扰一般与其变化周期、变化量等有关。地电场经常受到场地周边工程施工影响，影响程度与工程施工时间和强度相关。地下流体主要受水位变化影响，水位数据异常一般与农田灌溉或工程施工、水井抽水相关。

观测数据受到场地环境干扰，一般出现以下变化形态：毛刺、突跳、高频抖动、阶变及漂移等。此类干扰一般长期存在，短期内黑龙江省地球物理站网无法消除其影响，仅少部分干扰，如施工干扰，在工程结束后会消失。针对此类干扰，应在地震观测中加强对观测环境的保护（樊俊屹等，2021）。

（1）地表渗水。2023年9月2日07:08至07:44，密山地震台水位仪监测到观测井水位升高0.048 m，后逐渐回落。对观测系统、场地环境等进行检查，经核实，观测井北侧约100 m处自来水厂放水，造成地表渗水，导致水位呈上升变化，放水结束后水位逐步回归。此类事件在当年9—11月共出现6次，经与自来水厂沟通，进入冬季后停止放水。典型数据曲线见图 10。

（2）水井抽水。2023年4月27日15:40至28日06:40，受农田灌溉影响（水井抽水，井点位于观测点西南约1 km处），密山台水位仪监测到观测井水位下降0.826 1 m，水温观测数据随水位下降而升高，变化量为0.019 7 ℃，与水位呈负相关。灌溉停止后，井水位逐渐恢复。因农田灌溉需求，此类干扰在每年春夏季均会出现。典型观测曲线见图 11。

（3）载荷干扰。2023年12月14日11:20前后，位于通河地震台观测井东北侧约200 m处滑雪场开始维修、维护，进行人工造雪，并对蓄水池进行蓄水，导致该台TJ-2型体应变仪、竖直摆钻孔倾斜仪观测曲线于当日11:32至17日22:00出现漂移现象。造雪及蓄水工作停止后，随着地下应力缓慢恢复，形变观测数据恢复正常。自2017年修建滑雪场以来，通河台台形变观测每年冬季均受到此类载荷干扰。典型观测曲线见图 12。

3.5 地球物理事件

黑龙江省地球物理事件主要为形变和重力仪器记录的地震事件的同震响应，以及地电场仪记录的地电暴和地磁仪器记录的急始磁暴。

2019年5月26日秘鲁发生MS 7.8地震，牡丹江台重力仪和水管倾斜仪记录到此次地震，同震响应曲线出现阶变、突跳或震荡（图 13），可通过查询地震目录判别。

地电暴期间，黑龙江地电资料干扰特征一般表现为剧烈的大地电场短的周期起伏变化、高频扰动或脉动等快速变化特征。这种地电场扰动与地磁场短周期扰动同步发生，尽管磁场扰动幅度不大，但高频成分丰富。地电场中可能出现几十至上百mV/km幅度或更大幅度的高频成分，且通常会持续1—3天，直至电暴结束，地电观测数据恢复正常水平[图 14(a)]。

磁暴发生期间，黑龙江地磁资料干扰特征通常表现为观测数据的同步扰动，不同台站记录的磁暴急始变幅和最大扰动幅度各不相同。磁暴结束后，地磁观测数据约需1—3天恢复正常状态[图 14(b)]。

4 结束语

通过对各类干扰的梳理总结和分析，可以清晰识别出影响观测数据质量的主要因素，有助于实施监控和对观测数据质量的评估。对数据及时进行跟踪研判并剔除干扰，有助于掌握数据的动态变化，提取有效的地球物理异常信息。此外，分析结果可为地球物理观测仪器更新改造、备机备件购置、观测数据异常核实以及观测环境改善提供有力支持。同时，可为提升地球物理观测仪器的稳定性、构建和优化地球物理站网布局提供参考依据。