楊亞運(yùn)　汪建　傅卓　張巡

摘要重慶地區(qū)3個(gè)地震臺(tái)站經(jīng)改造后，臺(tái)基類(lèi)型由深坑觀測(cè)改變?yōu)榈乇碛^測(cè)。分別計(jì)算3個(gè)臺(tái)站改造前后的噪聲功率譜密度（ PSD）及相應(yīng)的概率密度函數(shù)（ PDF），通過(guò)噪聲功率譜平均噪聲曲線，評(píng)估3個(gè)臺(tái)站臺(tái)基背景噪聲變化情況。計(jì)算結(jié)果表明，3個(gè)改造臺(tái)站環(huán)境噪聲水平有所增加，尤其在2 Hz 以上的頻段，其中合川云門(mén)臺(tái)（ YUM）最大增加9 dB，開(kāi)縣臨江臺(tái)（ LIJ）最大增加10 dB，忠縣善廣臺(tái)（ SHG）最大增加4 dB。目前，3個(gè)臺(tái)站1—20 Hz 頻帶范圍內(nèi)環(huán)境噪聲水平仍符合觀測(cè)規(guī)范要求，但改變臺(tái)基觀測(cè)方式后，傳感器接收到人為干擾噪聲信號(hào)更豐富。因此，開(kāi)展地震臺(tái)站建設(shè)、改造施工要慎重改變臺(tái)基觀測(cè)方式。

關(guān)鍵詞重慶地區(qū)；噪聲功率譜密度；概率密度函數(shù)；環(huán)境噪聲水平

中圖分類(lèi)號(hào)： P315.61文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼： A文章編號(hào)：2096-7780（2023）06-0241-10

doi：10.19987/j.dzkxjz.2022-152

Influence analysis of observation mode for seismic station on background noise

Yang Yayun，Wang Jian，F(xiàn)u Zhuo，Zhang Xun

（Chongqing Earthquake Agency， Chongqing 401147， China）

Abstract ThreeseismicstationsinChongqingareahavebeenreconstructed. And the typeof station base is changedfrom deep pit observation tosurfaceobservation. The PSDand PDFof the threestations beforeandafter reconstruction were calculated respectively，and the noise power spectrum is used to average the noise curve to evaluate the background noise variation of the three stations. The calculation results show that，the environmental noise level of the three reconstructed stations still increased，especially for frequency bands above 2 Hz. The maximum increase of PSD is 9 dB at YUM station，10 dB at LIJ station，and 4 dB at SHG station. But the overall environmental noise level between 1—20 Hzbandsof thethreestationsstillmeetstherequirementsof theobservationspecifications. However，after changing the observation mode of the station base，the components of the noisesignal received by the station changesignificantly，especially the human activity related noise. So when we carry out the construction and reconstruction of seismic stations，it is necessary to carefully change the observation mode of the station base.

KeywordsChongqing area; noise power spectral density; probability density function; ambient noise level

引言

地震計(jì)墩（以下簡(jiǎn)稱(chēng)擺墩）主要是放置地震傳感器，觀測(cè)地震動(dòng)現(xiàn)象的必要硬件設(shè)施。地震臺(tái)站觀測(cè)方式主要包括：地表擺墩觀測(cè)、地下室擺墩觀測(cè)、山洞擺墩觀測(cè)及井下鉆孔觀測(cè)。由于特殊地質(zhì)環(huán)境條件，有的地區(qū)風(fēng)化層或泥巖層較厚，采取深坑擺墩觀測(cè)也是可行的方式。作為傳播地震動(dòng)信息的載體，擺墩的深度、硬度、甚至形狀對(duì)傳感器接收地震動(dòng)信息都有一定的影響。如何準(zhǔn)確評(píng)估因改變臺(tái)基觀測(cè)方式造成觀測(cè)數(shù)據(jù)質(zhì)量變化，是值得深入研究的問(wèn)題[1]。大量研究表明深坑擺墩臺(tái)站比地面臺(tái)基臺(tái)站地噪聲水平低，且深井觀測(cè)臺(tái)站數(shù)據(jù)信噪比要高得多。井下觀測(cè)隨著井深度的增加，地面干擾尤其是高頻人為干擾的影響會(huì)相應(yīng)減小。增加臺(tái)基的深度能夠有效降低各種環(huán)境噪聲中的地面高頻段擾動(dòng)，提高數(shù)據(jù)質(zhì)量[2]。本文從另一個(gè)角度，通過(guò)對(duì)比臺(tái)基位置相對(duì)升高的情況下，分析儀器記錄數(shù)據(jù)噪聲水平的變化，探討改變臺(tái)基觀測(cè)方式對(duì)臺(tái)站背景噪聲的影響。

1 地震計(jì)墩改造概況

重慶地區(qū)有3個(gè)深坑型測(cè)震觀測(cè)臺(tái)站，具體位置如圖1所示，臺(tái)基巖性均為砂巖，早期建設(shè)臺(tái)站擺墩位于數(shù)米深處，地震計(jì)日常維護(hù)十分不便，特別是雨季易出現(xiàn)滲水，極大影響到地震計(jì)正常運(yùn)行。在國(guó)家預(yù)警工程項(xiàng)目實(shí)施期間，根據(jù) DB/T 60—2015《地震臺(tái)站建設(shè)規(guī)范：地震烈度速報(bào)與預(yù)警臺(tái)站》相關(guān)技術(shù)要求，對(duì)臺(tái)站進(jìn)行了擺墩加高技術(shù)改造處理，將原擺墩清除、打毛、清洗后，一次性整體澆筑出地面。

3個(gè)臺(tái)站均使用短周期數(shù)字地震計(jì)觀測(cè)，改造后安裝地震計(jì)水平向未改變，垂直向位置相對(duì)抬升，其他觀測(cè)條件與改造前基本一致（表1）。其中：合川云門(mén)臺(tái)（臺(tái)站代碼 YUM）抬升3.5 m，忠縣善廣臺(tái)（臺(tái)站代碼 SHG）升高4.3 m，開(kāi)縣臨江臺(tái)（臺(tái)站代碼 LIJ）抬升2.9 m。為評(píng)估改造后的3個(gè)臺(tái)站擺墩質(zhì)量，選擇墊江新民臺(tái)（臺(tái)站代碼 XIM）作為參考臺(tái)站，臺(tái)站安裝地面寬頻帶地震計(jì)，觀測(cè)環(huán)境較為穩(wěn)定，背景噪聲干擾小，與3個(gè)改造臺(tái)站的相對(duì)距離基本相當(dāng)，且4個(gè)臺(tái)站數(shù)據(jù)采集器均為100 Hz 的采樣率，觀測(cè)房?jī)?nèi)布局和相關(guān)設(shè)施條件基本相同。

2 觀測(cè)數(shù)據(jù)和處理方法

臺(tái)站環(huán)境噪聲是影響地震觀測(cè)數(shù)據(jù)質(zhì)量的主要因素之一。從重慶測(cè)震臺(tái)網(wǎng)獲取3個(gè)改造臺(tái)站和1個(gè)參考臺(tái)站的2019—2021年每月一天的地脈動(dòng)噪聲數(shù)據(jù)，為保證數(shù)據(jù)受干擾盡量小，選取每天夜間安靜時(shí)段2小時(shí)數(shù)據(jù)作為計(jì)算樣本，每個(gè)臺(tái)站每年共有24小時(shí)觀測(cè)數(shù)據(jù)。采用 McNamara 等[3]提出應(yīng)用概率密度函數(shù)（ PDF）方法進(jìn)行地噪聲功率譜密度（ PSD）值計(jì)算。

該方法的主要思路是：將原始波形數(shù)據(jù)分為 n 個(gè)記錄段，采用與 Peterson 相同的方法[4]計(jì)算每個(gè)記錄段 PSD 值，使用1/8倍頻程的頻率間隔對(duì)每個(gè)記錄段 PSD 曲線進(jìn)行平滑；然后，計(jì)算 PSD 值落在某一個(gè)頻點(diǎn)某一功率窗內(nèi)的記錄段數(shù)目，以該記錄段數(shù)目與總記錄段數(shù)目 n 的比值作為該頻點(diǎn)該功率窗的 PSD 概率密度函數(shù)的取值[5-6]。PDF 噪聲分析方法在計(jì)算過(guò)程中不必排除地震等突發(fā)事件，不需要挑選連續(xù)平靜記錄，而是將這些偶然事件統(tǒng)一進(jìn)行處理，這些擾動(dòng)將作為低概率事件存在于PDF中，不會(huì)影響對(duì)高概率水平的環(huán)境地震噪聲水平的評(píng)估。因此，PDF 結(jié)果能較好地估計(jì)臺(tái)站背景噪聲水平的變化特性。

2.1 噪聲功率譜密度（ PSD）計(jì)算[7-8]

（1）數(shù)據(jù)預(yù)處理。為了減少對(duì)長(zhǎng)周期功率譜估計(jì)的偏差，需對(duì)波形數(shù)據(jù)進(jìn)行去均值、去長(zhǎng)周期成份處理。為了減少有限長(zhǎng)度數(shù)據(jù)序列進(jìn)行快速傅里葉變換（FFT 變換）時(shí)造成的頻率滲漏，需將正弦—余弦窗函數(shù)應(yīng)用于記錄段數(shù)據(jù)序列，使數(shù)據(jù)段兩端平滑地衰減至零。需要注意的是，最后計(jì)算出來(lái)的 PSD 值需要補(bǔ)償應(yīng)用窗函數(shù)所造成的功率值的減小。

（2）速度功率譜密度值計(jì)算。采用 FFT 變換把原始數(shù)據(jù)變換為以頻率為自變量的函數(shù)Y（f），然后計(jì)算每個(gè)頻點(diǎn)的功率譜密度Pv （f）：

式中，N 為采樣點(diǎn)個(gè)數(shù)；Δt為采樣時(shí)間間隔。

（3）扣除儀器響應(yīng)。為了得到地動(dòng)噪聲的物理量值，即速度值，需要對(duì)功率譜Pv （f）進(jìn)行儀器響應(yīng)校正：

式中，H （f）為儀器的傳遞函數(shù)。

（4）加速度功率譜密度計(jì)算。為了與全球標(biāo)準(zhǔn)低噪聲模型（ NLNM）和全球標(biāo)準(zhǔn)高噪聲模型（ NHNM）進(jìn)行比較，將公式（2）轉(zhuǎn)換為加速度功率譜密度PSDa：

（5）平滑處理。為了得到 PSD 值在頻率對(duì)數(shù)坐標(biāo)中呈等間隔采樣，本文采用1/3倍頻程積分對(duì)每條記錄的功率譜密度做平滑處理：

式中，fl為低頻拐角頻率，fh為高頻拐角頻率，n 為介于二者之間頻率f 的個(gè)數(shù)，中心頻率fc 以1/9倍頻程為增加步長(zhǎng)。

2.2 功率譜概率密度函數(shù)（ PDF）計(jì)算[9-10]

所有記錄段 PSD 值計(jì)算結(jié)束后，以1 dB 為間隔將?200—?50 dB 范圍的功率劃分成連續(xù)的功率窗，統(tǒng)計(jì)每個(gè)頻點(diǎn)的 PSD 值落在對(duì)應(yīng)功率窗內(nèi)的記錄段個(gè)數(shù)，然后根據(jù)概率密度函數(shù)公式計(jì)算該頻點(diǎn)處各個(gè)功率窗的概率：

式中，NPfc為在中心頻率fc處落在某一功率窗的記錄段個(gè)數(shù)，Nfc為總記錄段個(gè)數(shù)，PPSD （fc ）為fc 頻點(diǎn)處某一功率窗的概率。

3 噪聲計(jì)算結(jié)果分析

由于3個(gè)臺(tái)站擺墩改造時(shí)間不盡相同，其中 YUM 臺(tái)于2019年12月13日改造，恰好在年底，以 XIM 臺(tái)作為參考臺(tái)站，分別計(jì)算2個(gè)臺(tái)站2019年、2020年、2021年的功率譜概率密度函數(shù)，進(jìn)行年度對(duì)比分析。LIJ 臺(tái)、SHG 臺(tái)則以改造時(shí)間為節(jié)點(diǎn)，分別計(jì)算改造前和改造后的功率譜概率密度函數(shù)，進(jìn)行改造前后的對(duì)比分析。

3.1 不同年份噪聲對(duì)比分析

基于選取的原始噪聲數(shù)據(jù)，計(jì)算得到 XIM 臺(tái)和 YUM 臺(tái)垂直向加速度功率譜概率密度函數(shù)圖（圖2），在圖中繪制了 NHNM 與 NLNM 的加速度 PSD 值連線（青色實(shí)線）、最大（ MAX）與最?。?MIN）PSD 值連線（紅色虛線）、累計(jì)概率密度為10%與90%的 PSD 值連線（黃色實(shí)線）以及平均概率密度（ AVG）PSD 值連線（黑色實(shí)線），其中各頻點(diǎn)最大概率 PSD 值就是該臺(tái)各頻點(diǎn)地震噪聲 PSD 的估計(jì)值，右側(cè)色標(biāo)表示的是 PSD 值在該頻段處出現(xiàn)的概率。本文數(shù)據(jù)均選取夜間干擾最少時(shí)段數(shù)據(jù)進(jìn)行計(jì)算，平均概率密度（ AVG）PSD 值最能反映臺(tái)站的背景噪聲水平。因此，在后面的分析中我們提取 AVG 代表各臺(tái)站的平均噪聲水平[9]。

圖2a、2c、2e 為XIM 臺(tái)垂直分向功率譜概率密度函數(shù)分布圖。由圖可知，2019年、2020年、2021年觀測(cè)頻段內(nèi)各頻點(diǎn)噪聲出現(xiàn)概率大體一致，整體 PSD 值概率隨頻率變化形態(tài)較一致，未明顯增大或減小，說(shuō)明該臺(tái)站環(huán)境噪聲水平較為穩(wěn)定。已有研究表明[11]高頻（5—40 Hz）和短周期（1 s—5 Hz）環(huán)境噪聲主要是由人類(lèi)活動(dòng)（交通、工業(yè)等）引起的，部分也可能是由自然界因素引起的。XIM 臺(tái)3年的高頻和短周期頻帶內(nèi)，環(huán)境噪聲 PSD 值概率分布較為一致，在1 Hz 頻段左右，3年均存在噪聲低值區(qū)，這與全球噪聲模型中噪聲隨頻率的變化形態(tài)較為一致；1—3 Hz 頻段內(nèi)，最大概率噪聲 PSD 值從?160 dB 增加到?140 dB 左右，也比較貼合噪聲模型變化形態(tài)；3 Hz 以上的高頻段，噪聲水平維持在?140—?150 dB 之間，但在20 Hz左右出現(xiàn)噪聲高值區(qū)，特別是2019年和2020年功率譜概率密度函數(shù)分布圖一致性較高，說(shuō)明該臺(tái)站環(huán)境噪聲水平較穩(wěn)定。

YUM 臺(tái)作為擺墩改造臺(tái)站之一，在2019年底完成改造后，2020年、2021年功率譜密度概率密度函數(shù)分布圖，表現(xiàn)出與2019年不一樣的特征（圖2b、2d、2f），最大（ MAX）與最?。?MIN）PSD 值概率分布區(qū)間范圍更大，累計(jì)概率密度為10%與90%的 PSD 值分布區(qū)間范圍也明顯有所擴(kuò)大。2 Hz 以下的頻段，3年噪聲 PSD 值概率密度分布較為一致，穩(wěn)定在?140 dB 左右；但在2—10 Hz 范圍內(nèi)，從緩慢上升、均勻分布，變?yōu)榍€上升、不均勻分布；10—20 Hz 頻段，由集中變得離散；20 Hz 以上頻段 PSD 值概率密度分布概率值明顯降低，說(shuō)明臺(tái)基噪聲源成份有所改變。整體來(lái)看，該臺(tái)站2020年、2021年噪聲功率譜概率密度函數(shù)分布圖中 PSD 值大于?130 dB 的概率，相比2019年有明顯增加，說(shuō)明地震計(jì)墩改造影響了該臺(tái)站背景噪聲水平。

3.2 各年份平均噪聲對(duì)比分析

為進(jìn)一步說(shuō)明地震計(jì)墩改造確實(shí)影響臺(tái)站噪聲水平。從 XIM 臺(tái)、YUM 臺(tái)各分向功率譜概率密度函數(shù)分布圖中，提取平均概率密度（ AVG）PSD 值，作為衡量改造前后臺(tái)站平均噪聲水平的均值（圖3）。從不同年份平均噪聲功率譜曲線可以看出，XIM 臺(tái)各分向3年的 PSD 曲線形態(tài)基本一致，特別是兩個(gè)水平分向基本重合，僅在低頻段部分頻點(diǎn)表現(xiàn)出年度差異。而垂直分向（UD）2019年 PSD 曲線更靠近地球高噪聲模型，表明2019年 UD 分向環(huán)境噪聲略大于2020年和2021年，可見(jiàn)該臺(tái)站環(huán)境噪聲水平是有所降低的。一般寬頻帶地震計(jì)能夠清晰記錄微震噪聲，即在1—10 s 和10—20 s 有2個(gè)峰值分別稱(chēng)之為次級(jí)微震和主微震，其形成機(jī)制是海洋波與海底或海岸帶的非線性作用引起海底壓力脈動(dòng)[12]，XIM 臺(tái)垂直分向微震噪聲形態(tài)較為一致，但2020年、2021年相比2019年微震噪聲水平有所降低，而高頻段（5—40 Hz）和短周期段（1 s—5 Hz）僅有1 dB 左右的小幅下降。

YUM 臺(tái)3個(gè)分向2020年和2021年 PSD 曲線高度一致（圖3b、3d、3f），但與2019年 PSD 曲線形態(tài)差異較大。其中 EW 向在4 Hz 以上頻段，噪聲水平明顯增加，最大增加幅度為9 dB，但2—3 Hz 頻點(diǎn)出現(xiàn)噪聲相對(duì)減小的異?，F(xiàn)象。NS 向3年噪聲 PSD 曲線變化不明顯，相比2019年，后兩年僅在20 Hz 以上頻段表現(xiàn)出噪聲略有增大的跡象，且最大增加幅度僅有2 dB，但同樣在2—3 Hz 頻點(diǎn)出現(xiàn)噪聲減小的異?，F(xiàn)象，可能原因是2020年后東西方向近場(chǎng)固定干擾源消失。相比2019年，UD 向噪聲變化也較明顯，后兩年 PSD 曲線在整個(gè)觀測(cè)頻段內(nèi)，都表現(xiàn)出噪聲增大現(xiàn)象，尤其在6 Hz 以上頻段更明顯，最大增加幅度為9 dB，這說(shuō)明地震計(jì)墩改造引起 YUM 臺(tái)背景噪聲水平變大。

綜上可知，YUM 臺(tái)擺墩改造后 EW 向、UD 向平均噪聲 PSD 曲線在高頻段均出現(xiàn)噪聲增大現(xiàn)象，而未進(jìn)行改造的 XIM 臺(tái)，水平向3年噪聲 PSD 曲線基本一致，UD 向2020年和2021年均略低于2019年。表明 YUM 臺(tái)擺墩改造后，地震計(jì)更容易記錄到臺(tái)站周?chē)h(huán)境中人為噪聲干擾。其中 NS 向變化不明顯的原因可能是該方向存在固定干擾源。

3.3 擺墩改造前后噪聲對(duì)比分析

在開(kāi)展 LIJ 臺(tái)、SHG 臺(tái)站分析時(shí)，以改造日期為節(jié)點(diǎn)，分2個(gè)時(shí)段進(jìn)行功率譜概率密度函數(shù)計(jì)算，對(duì)比改造前（Before）和改造后（After）的噪聲水平變化情況。

圖4為 LIJ 臺(tái)各分向擺墩改造前后功率譜概率密度函數(shù)分布圖。改造前3分向 PSD 概率分布特征及形態(tài)基本一致，2 Hz 以下頻段 PSD 概率分布集中，2 Hz 以上頻段較離散，累計(jì)概率密度為10%和90%的 PSD 值連線區(qū)間內(nèi)，動(dòng)態(tài)范圍最大為30 dB；改造后該臺(tái)站各分向 PSD 概率分布形態(tài)也基本一致，但整個(gè)觀測(cè)頻段內(nèi)的表現(xiàn)相對(duì)收斂集中，2—5 Hz 頻段內(nèi)的 PSD 概率分布分叉現(xiàn)象均消失，動(dòng)態(tài)范圍最大為24 dB。此外，改造后該臺(tái)站最大 PSD 值連線明顯向上移動(dòng)，不同頻點(diǎn) PSD 值概率分布表現(xiàn)出一定的差異性，特別是10 Hz 以上的高頻段，PSD 值大于?130 dB 以上的概率高于改造前。說(shuō)明該臺(tái)站在擺墩改造后，噪聲干擾頻段和干擾大小均有明顯變化。

圖5為 SHG 臺(tái)各分向改造前后功率譜概率密度函數(shù)分布圖。改造前該臺(tái)站各分向 PSD 概率分布特征及形態(tài)差異較大，2 Hz 以下頻段各分向 PSD 概率分布均勻、平坦、收斂，10 Hz 以上頻段較雜亂，累計(jì)概率密度10%與90%的 PSD 值連線區(qū)間內(nèi)，動(dòng)態(tài)范圍最大分別為：NS 向11 dB、EW 向12 dB、UD 向16 dB，且 EW 向和 UD 向存在明顯 PSD 概率分布低值區(qū)。改造后各分向與改造前 PSD 概率分布形態(tài)大體對(duì)應(yīng)，NS 向8Hz 左右高值區(qū)依然存在，EW 向4—6 Hz 起伏變化形態(tài)對(duì)應(yīng)較好，UD 向3 Hz 頻點(diǎn)高值基本一致，但各分向10 Hz 以上頻段 PSD 譜概率分布趨于集中。除 NS 向外，動(dòng)態(tài)范圍相比之前均收窄2 dB。此外，改造后最大 PSD 值連線略有上移，說(shuō)明改造后該臺(tái)站噪聲水平有所增大。

3.4 擺墩改造前后平均噪聲對(duì)比分析

為進(jìn)一步定量分析擺墩改造后噪聲水平變化情況，從 LIJ 臺(tái)、SHG 臺(tái)功率譜概率密度函數(shù)結(jié)果中，提取平均概率密度（ AVG）PSD 值，作為衡量改造前后臺(tái)站平均噪聲水平，分別比較2個(gè)臺(tái)站改造前后 PSD 曲線形態(tài)特征，更能有效評(píng)估噪聲水平變化情況。

對(duì)比 LIJ 臺(tái)各分向改造前后平均噪聲功率譜曲線（圖6a、6c、6d）可見(jiàn)，改造后各分向 PSD 曲線明顯更靠近地球高噪聲曲線，說(shuō)明擺墩改造后該臺(tái)站整體噪聲水平依然增大。EW 向從1 Hz 頻點(diǎn)左右開(kāi)始改造后的噪聲水平均高于改造前，最大增加幅度達(dá)到10 dB，其中11—15 Hz 和20—25 Hz 兩個(gè)頻段變化最明顯；NS 向2 Hz 以上頻帶范圍內(nèi)改造前噪聲水平均高于改造后，最大增加4 dB，在20 Hz 頻點(diǎn)附近；UD 向在整個(gè)觀測(cè)頻帶范圍內(nèi)，都表現(xiàn)為改造后噪聲更大，但4 Hz 左右出現(xiàn)噪聲變化幅度收窄，之后逐步增大，8 Hz 以上頻段噪聲增大最為明顯，最大增加幅度為11 dB。

圖6b、6d、6f 為 SHG 臺(tái)改造前后3分向平均噪聲功率譜曲線，可見(jiàn)不同分向改造后噪聲變化不盡相同，其中 EW 向在觀測(cè)頻帶范圍內(nèi)，整體噪聲略有增加，最大噪聲變化頻點(diǎn)在14 Hz 左右，幅度為8 dB，但在20—23 Hz 幾個(gè)頻點(diǎn)，出現(xiàn)小幅下降的異?，F(xiàn)象；NS 向噪聲 PSD 曲線變化不明顯，多個(gè)頻點(diǎn)出現(xiàn)噪聲降低的情況，20 Hz 頻點(diǎn)附近變化最大，但增加幅度僅有4 dB；UD 向觀測(cè)頻帶范圍內(nèi)，改造后噪聲水平以增加為主，有部分頻點(diǎn)變化不明顯，幅度相比 EW 向較小，變化最大在14 Hz 和30 Hz 頻點(diǎn)附近，幅度為6 dB。

綜上可知，YUM 臺(tái)、LIJ 臺(tái)和 SHG 臺(tái)擺墩改造后，整體噪聲水平均有所增大，但各分向增加的幅度不同，不同頻點(diǎn) PSD 值變化也有所不同。3個(gè)臺(tái)站改造后 PSD 概率分布仍然處于 NHNM 與 NLNM 之間的范圍內(nèi)，因此背景噪聲水平仍然符合規(guī)范要求。

4 結(jié)論

（1）參考臺(tái)站 XIM 臺(tái)和改造臺(tái)站 YUM 臺(tái)，2019年、2020年和2021年噪聲功率譜概率密度函數(shù)計(jì)算結(jié)果表明，YUM 臺(tái)擺墩改造后，2020年和2021年噪聲水平明顯高于2019年，說(shuō)明該臺(tái)站背景噪聲受到臺(tái)基觀測(cè)形式改變的影響。

（2）3個(gè)臺(tái)站擺墩改造后，背景噪聲水平均出現(xiàn)增大現(xiàn)象，但噪聲變化的頻點(diǎn)和增加幅度不盡相同，且不同分向噪聲變化也不一致。LIJ 臺(tái)改造后各分向噪聲水平均有所增加，在20 Hz頻點(diǎn)處3分向增加幅度最大，其中 EW 向最大增加10 dB。YUM 臺(tái)改造后 NS 向噪聲變化不明顯，EW 向和 UD 向在6 Hz 以上頻段均表現(xiàn)為增加，最大幅度為9 dB。SHG 臺(tái) NS 向噪聲主要頻點(diǎn)表現(xiàn)出小幅下降，EW 向和UD 向噪聲水平總體增大，最大增加幅度為6 dB。各臺(tái)站觀測(cè)環(huán)境有所不同，可能是造成噪聲變化有差異的原因：LIJ 臺(tái)正南向有一條高速公路，YUM 臺(tái)正南向約50 m 處同樣也有一條省級(jí)公路，存在長(zhǎng)期固定干擾源，擺墩改造后，2個(gè)臺(tái)站 NS 向噪聲水平變化幅度均較??；SHG 臺(tái)位于景區(qū)內(nèi)，周?chē)藶榛顒?dòng)干擾較少，擺墩改造后接收到的環(huán)境噪聲信號(hào)未明顯增加或減少，所以噪聲水平變化不明顯。

（3）LIJ 臺(tái)、YUM 臺(tái)、SHG 臺(tái)擺墩改造后，地震計(jì)更容易接收到周?chē)藶樵肼曅盘?hào)，但2020年和2021年 PSD 概率分布整體介于 NHNM 與 NLNM 之間，表明擺墩改造雖然造成部分頻點(diǎn)噪聲增大，但仍然滿足短周期數(shù)字地震計(jì)的觀測(cè)要求。

致謝

感謝福建省地震局巫立華老師提供噪聲分析軟件，感謝審稿老師提出的寶貴修改建議！

參考文獻(xiàn)

［1］楊亞運(yùn)，傅卓，馬偉.地震計(jì)墩改造對(duì)觀測(cè)數(shù)據(jù)影響分析[J].高原地震，2021，33（2）：44-50，57

Yang Y Y，F(xiàn)u Z，Ma W. Analysis of the influence of modified seismometer pier to observation data[J]. Plateau Earthquake Research，2021，33（2）：44-50，57

［2］葛洪魁，陳海潮，歐陽(yáng)飚，等.流動(dòng)地震觀測(cè)背景噪聲的臺(tái)基響應(yīng)[J].地球物理學(xué)報(bào)，2013，56（3）：857-868

Ge H K，Chen H C，Ouyang B，et al. Transportable seismometer response to seismic noise in vault[J]. Chinese Journal of Geophysics，2013，56（3）：857-868

［3］McNamara DE， Buland R P. Ambient noise levels in the continental UnitedStates[J]. Bulletinof theSeismologicalSocietyof America，2004，94（4）：1517-1527

［4］Peterson J. Observations and modeling of seismic background noise[R]. Albuquerque：U. S. Geological Survey，1993

［5］廖詩(shī)榮，陳緋雯.應(yīng)用概率密度函數(shù)方法自動(dòng)處理地震臺(tái)站勘選測(cè)試數(shù)據(jù)[J].華南地震，2008，28（4）：82-92

Liao S R，Chen F W. Automated seismic noise processing for seismic site selection using probability density functions method[J]. South China Journal of Seismology，2008，28（4）：82-92

［6］謝江濤，林麗萍，諶亮，等.地震臺(tái)站臺(tái)基噪聲功率譜概率密度函數(shù)Matlab實(shí)現(xiàn)[J].地震地磁觀測(cè)與研究，2018，39（2）：84-89

Xie J T，Lin L P，Chen L，et al. The program of probability density function of power spectral density curves from seismic noise of a station based on Matlab[J]. Seismological and Geomagnetic Observation and Research，2018，39（2）：84-89

［7］McNamara D E，Boaz R I. Seismic noise analysis system using power spectral density probability density functions：A stand-alone software package[R]. Reston，Virginia：U. S. Geological Survey，2006：1-29

［8］吳建平，歐陽(yáng)飚，王未來(lái)，等.華北地區(qū)地震環(huán)境噪聲特征研究[J].地震學(xué)報(bào)，2012，34（6）：818-829

Wu J P，Ouyang B，Wang W L，et al. Ambient noise level of North China from temporary seismic array[J]. Acta SeismologicaSinica，2012，34（6）：818-829

［9］巫立華，戴麗金，張麗娜，等.地震臺(tái)站勘選測(cè)試數(shù)據(jù)處理軟件設(shè)計(jì)與應(yīng)用[J].華南地震，2021，41（2）：40-48

Wu L H，Dai L J，Zhang L N，et al. Design and application of seismic noise processing software for seismic sit selection[J]. SouthChina Journal of Seismology，2021，41（2）：40-48

［10］安全，趙艷紅，郭延杰，等.內(nèi)蒙古山洞臺(tái)站背景噪聲特征分析[J].大地測(cè)量與動(dòng)力學(xué)，2021，41（12）：1312-1316

An Q，Zhao Y H，Guo Y J，et al. Analysis of background noise characteristics of cave observation stations of Inner Mongolia seismic network[J]. Journal of Geodesy and Geodynamics，2021，41（12）：1312-1316

［11］立凱，陳浩，張朋，等.江蘇省測(cè)震臺(tái)網(wǎng)背景噪聲特征[J].華北地震科學(xué)，2021，39（3）：66-71，76

Li K，Chen H，Zhang P，et al. Background noise characteristics of Jiangsu seismological network[J]. North China Earthquake Sciences，2021，39（3）：66-71，76

［12］王芳，王偉濤，龍劍鋒，等.中國(guó)大陸地區(qū)寬頻帶地震臺(tái)網(wǎng)臺(tái)基噪聲特征[J].地震學(xué)報(bào)，2019，41（5）：569-584

Wang F，Wang W T，Long J F，et al. Seismic noise characteristics of broad-band seismic networks in Chinese mainland[J]. Acta SeismologicaSinica，2019，41（5）：569-584