地磁观测台站建设规范编制说明一.docx

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地磁观测台站建设规范编制说明一

地震行业标准《地震台站建设规范地磁台站》（修订）征求意见稿编制说明

一、背景和依据

地磁场是全球性的地球物理基本场之一，地磁台站观测数据在地球科学中有着重要价值，规范化、标准化的台站建设是保证台站产出高品质观测数据的必要的物质基础。

地震行业标准《地震台站建设规范地磁台站》于2004年7月首次发布，对指导地磁固定观测网观测站的建议发挥了重要作用。

10多年来，随着经济社会的发展，对地磁台站的建设和观测环境等方面提出了新的要求，原有的建设周期长、经费要求高的建设模式不适于在二级和三级观测网观测站进行推广，因此需要对现有的建设规范进行修改和完善。

2010年2月发布的地震行业标准《地震台网设计技术要求地磁观测网》（DB/T37－2010），确定了地磁观测网分级的技术依据，将固定地磁观测网分为一级、二级和三级固定观测网。

地磁三级固定观测网中单台观测站是十一五背景场项目固定地磁部分的主要建设内容，而台阵观测站是“十五”以来的新事物。

现行DB/T9-2004《地震台站建设规范地磁台站》中的内容仅适用于一级固定观测网观测站的建设，未包括地磁三级固定观测网单台和台阵观测站的建设的有关规定。

在总结国内外地磁台阵建设方式的基础上对现有规范进行修订，增加对地磁三级固定观测网观测站建设的技术要求，对今后此类地磁观测站的建设有指导意义。

本次修订《地震台站建设规范地磁台站》（DB/T9-2004）标准的主要目的是为地磁二级和三级固定观测网观测站的建设提供技术依据，并根据台站建设的实际需求，增加了观测室内部供电、接地和布线的要求，资料归档的要求以及地磁环境噪声测试方法等。

随着地磁观测技术数字化、现代化的进步和发展，地磁观测的分辨力、采样率、灵敏度都发生了本质上的飞跃，地磁观测对台站建设和台站观测环境上的要求也更加严格。

为适应观测技术发展的要求，构筑地磁观测这一基础性地球物理场观测工作的科学体系，有必要为地磁台站编制标准化的建设规范。

本标准在地震行业标准《地震台站建设规范地磁台站》的基础上进行了修改和完善。

在编制过程中，充分参考了国际地磁学与高空物理协会（IAGA）对地磁台站选址和建设的推荐意见，并充分吸纳了我国十一五背景场项目台站建议和“十五”以来地磁台阵建设的经验，力争使此规范既符合我国的基本国情，又在吸收国际先进经验的基础上具有一定的前瞻性。

二、国内外概况

国外代表地磁台站勘选和建设的最高水平和最新研究成果的典型技术资料是IAGA在1996年出版的《地磁测量与地磁台站工作指南》（Guideformagneticmeasurementsandobservatorypractice）,我国地磁台网多年来一直紧密关注IAGA的动态，在中国地震局监测预报司的大力支持下，及时翻译出版了IAGA的这一专著，并在实际工作中进行了较充分的实践。

2004年7月首次发布了地震行业标准《地震台站建设规范地磁台站》，并以此作为我国地磁台站建设的规范。

国内“十五”期间建设了天祝和西昌台阵、之后在行业专项、所基本业务专项等项目的支持下分别建设了云南、四川、山西台阵等。

国内上述台阵观测站以及十一五背景场项目地磁固定观测站建设都采用了地埋的方式，避免了投资大，过程复杂的固定地磁台站建设过程，为此类观测站的建设积累了较丰富的经验和认识，因此可以对DB/T9-2004进行修订，增加地磁二级和三级固定观测网观测站建设技术要求，使此标准更加完善。

三、对象和范围

本标准规定了固定地磁台站观测场地勘选、观测设施和观测室建设、建筑物磁性跟踪控制和观测设备配置的技术要求。

本标准适用于固定地磁台站建设，不同地磁台站根据功能要求和设备配置，按本标准相关部分执行。

流动地磁观测点的选建、弱磁性测量实验室的建设可参照使用。

四、主要工作过程

（一）任务来源

本标准是“2014年地震标准制编制项目”的子项目，项目名称“地震台站建设规范地磁台站”。

（二）协作单位

中国地震局地球物理研究所负责起草，新疆维吾尔自治区地震局、四川省地震局、山西省地震局、江苏省地震局、天津市地震局、陕西省地震局参加起草。

（三）起草组成员分工

a）中国地震局地球物理所起草人员任务：

●讨论工作方案并作出具体安排；

●调查和收集有关资料；

●科学研究；

●试验验证；

●编写标准草案和编制说明。

b）新疆局起草人员任务：

●结合新疆呼图壁地磁台的建设经验，协助完善标准正文中对三分量记录仪供电、接地、布线等的技术要求以及资料归档的要求。

c）四川局起草人员任务：

●结合四川台阵的建设经验，协助完善标准正文中对三分量记录仪器主机仓、探头仓的观测设施建设的技术要求。

d）山西局起草人员任务：

●结合山西台阵的建设经验，协助完善标准正文中总强度观测仪器主机仓、探头仓的观测设施建设的技术要求。

e）江苏局起草人员任务：

●协助完善标准正文中对质子矢量磁力仪供电、布线等的技术要求。

f）天津局起草人员任务：

●结合天津静海地磁台的建设经验，协助完善标准正文中对台站观测设施建设的技术要求。

g）陕西局起草人员任务：

●结合陕西乾陵地磁台的建设经验，协助完善标准正文中对台站观测设施建设的技术要求。

（四）调研情况

1）国际调研部分

a）向国际地磁与高空物理协会（IAGA）第5分会（Division5）第1工作组（Workgroup1，地磁台站观测和巡回测量观测工作组）负责人JeanRasson进行了咨询，询问国际上现有地磁台站建设规范、标准或指南情况。

b）已收集到英国BGS下属地磁台Eskdalemuir、日本气象厅下属Kakioka地磁台的台站平面图和基本建设情况。

c）收集到的国外资料包括：

●Wienert,K.A.,1970.NotesonGeomagneticObservatoryandSurveyPractice.Publ.UNESCO,Brussels。

●Jankowski,J.andSucksdorff,C.1996.GuideforMagneticMeasurementsandObservatoryPractice,InternationalAssociationofGeomagnetismandAeronomy,Boulder,Co.,235p。

●英国、日本等数个国家地磁台站观测报告。

2）国内调研部分

a）对全国地磁台站的供电、接地和布线情况进行了基本调研。

b）对十一五背景场项目地磁固定台站建设情况进行了调研。

c）着重调查了近年来新建设地磁台阵的情况，如四川台阵、山西台阵等。

（五）工作会议情况

1）第一次会议

2014年4月21日，起草组召开小型会议，布置开展以下工作：

a）介绍项目立项背景、原有规范已有的内容和新规范拟增加的内容；

b）学习和领会标准编写的要求；

c）收集整理国外有关技术资料；

d）收集整理国内有关技术资料；

e）讨论实际工作中遇到的问题；

f）确定专人负责的工作分工；

g）尝试开展标准的编写工作。

2）第二次会议

2015年4月16日，起草组召开小型会议，针对在前期工作的基础上形成的标准草案及其层次的划分进行了讨论，布置开展以下工作：

a）对标准中的术语和定义进行了讨论；

b）对专人负责的内容进行更细致的讨论和编写；

c）征求专家意见，对标准结构进行优化完善。

3）第三次会议

2015年12月25日，起草组召开小型会议，针对已形成的初稿咨询了地磁学科和标准委员会的相关专家，布置开展以下工作：

a）对标准的格式和结构进行了优化调整；

b）对标准中的术语和定义进行了进一步确认；

c）对标准中涉及到的物理量符号进行讨论；

d）对标准的下一步修改计划进行了部署。

（六）专家咨询情况

在标准起草的不同阶段，分别向项目专家进行过数次咨询，并与地震标准化技术委员会的专家进行了讨论交流。

（七）征求意见情况

（征求意见阶段完成后补充）

（八）函审或会审情况

（函审或会审阶段完成后补充）

五、重点问题分析及处理情况

（一）标准正文中的重点技术问题的分析和处理

1）关于避开航磁异常区

航磁异常里反映的是地下介质岩石磁性的分布情况。

较小空间展布尺度的异常，说明地下较浅部位有磁性岩石，结构复杂。

一级和二级固定观测站有监测地磁场全球变化和区域变化的任务，其观测数据应有区域代表性，能够为地磁流动测量提供可靠的日变化通化数据，因此观测站不能位于较小范围的磁异常区上。

实际的航磁图上，磁异常的分布并不规则，难以估算面积，并且地貌不同，各地航磁图磁场等值线宽缓程度有很大差异，比如沿海区和山区（如云南）的等值线相对内陆地区磁场等值线要密集得多。

根据看图经验，标准正文里规定，一级和二级固定观测站观测场地应避开分布范围小于1000km2的磁异常区。

2）关于台站观测环境保护年限

一级固定观测站担负着监测地球主磁场变化的任务。

地球主磁场的变化周期非常缓慢，最小周期也要达58年，从这个角度讲，一级固定观测站的观测环境保护时间越长越好。

但近30年来国内经济建设飞速发展，台站环境陆续遭到破坏，大批台站不得不迁址重建，要求台站观测环境长久不变已无可能。

标准规定一级观测站勘选时，要咨询地方政府规划部门，结合当地发展规划选择地磁观测环境在30年内不致遭受破坏的地区，一是考虑到台站的观测数据至少能反映地球主磁场较短周期变化（58年）的半个周期的变化情况，二是尽量考虑到现实的可行性。

二级和三级固定观测站不承担监测主磁场的任务，因此环境保护年限可以降低要求。

其观测数据里的信息更多地用于地震监测预测，信息中的一个影响因素是太阳活动周期（11年），并且在研究中为了确认一个罕见的信号确实与地震活动有关，需要用到地震事件前后较长时间段的数据，提取其中的信号背景作为“正常背景信息”，比如地震前后各两年。

所以台站观测环境稳定的时间段也需要数年。

这样折衷下来，标准规定了二级和三级固定观测站的勘选应咨询地方政府规划部门，结合当地发展规划选择地磁观测环境在10年内不致遭受破坏的地区。

3）关于峰峰值和均方根

本标准要求环境噪声峰峰值不超过0.2nT、均方根不超过0.07nT时视为合格。

峰峰值VPP（PeaktoPeak）是指一个周期内信号最高值与最低值之间差的值，就是最大和最小之间的范围，描述了信号值的变化范围的大小。

均方根值VRMS（RootMeanSquare）是指在一个周期内对信号平方后积分，再开方平均，描述了在一个周期内做功的大小等于与该值相等的直流电压所做功的大小。

对于仪器随机噪声，峰峰值约为均方根值的3倍。

目前国内使用的三分量磁通门磁力仪分辨力是0.1nT，因此只能识别0.2nT的信号，根据上述的对应关系，均方根为峰峰值的1/3，约为0.07nT。

4）关于方位标建设

本标准要求至少应建设两个方位标，方位标夹角宜不小于90°。

主要目的是为了保证在不同的日照方向至少可以清晰地看到一个方位标。

另外也可避免两个方位标同时遭到破坏，而且在其中一个或两个方位标发生变化时，可以通过测量夹角及时监视到其变化。

5）关于围墙与各观测室、记录室之间距离

本标准要求围墙与各观测室、记录室之间距离不小于30m。

建筑围墙的材料一般不会采用弱磁材料，观测实践和实验证明，非铁磁性建筑材料修建的围墙等建筑物在距离仪器20m以上可以保证观测数据的影响小于0.1nT。

要保证一般的人类活动，例如摩托车、小型农机具等，对观测数据的影响小于0.1nT，须距离观测仪器30m以上。

6）关于仪器工作电源

本标准要求应使用符合居民用电要求的220V交流电作为主工作电源，仪器电源的交流电应经过稳压和净化。

观测实践证明，部分地磁观测仪器在使用存在