摘要：基于matlab平台， 作者编写了一个小程序， 采用人机交互方式， 去除地磁观测数据中的尖脉冲干扰和缺数， 以降低这些干扰因素对数据可靠性的影响。本文选取成都台观测数据实际操作处理， 并进行处理前后的误差分析对比。结果表明， 这种方法与目前台站通用的处理系统相比， 用其剔除台站资料中残留的尖峰、缺数等更加灵活、简便、实用， 具有较强的可操作性， 这种处理降低了数据由于干扰引入的统计误差， 适合台站观测人员对数据的日常处理， 也适合其他研究人员对原始数据的预处理。同样也可用于其它测项观测数据类似干扰的预处理， 具有较广泛的实用价值。

　　关键词：地磁数据； 尖脉冲； 缺数； 干扰； 交互处理；

　　地磁科学是观测科学， 观测得到地磁数据是我们进行各种科学研究的宝贵资源。但是在实际观测中， 尽管工作人员努力维护观测系统的正常运行， 层层进行专业的数据预处理， 但由于各种因素的影响， 仪器故障、周边环境等干扰原因造成的缺数、尖峰等在台站的预处理数据中仍有残留。但这样的数据， 在使用和研究工作中， 却带来许多困扰， 一是给处理结果引入不希望的偏差， 影响到结果的可靠性。二是缺数在时序上造成不完整性， 对研究某种变化的时变特征带来不确定因素。因此， 我们需要在数据处理计算之前， 进行一些数据的预处理， 力图去除一些明显的干扰。目前比较常用的是采用滤波方法去除一些杂噪干扰信号 （詹志佳， 1990, 1992） , 这种方法使用简便， 且具有广泛的适用性， 但这种方法也有一些局限性， 一是在滤除杂噪信号的同时， 也会滤除一些有用的信息， 处理后的数据可能会丢失一些有用的信息， 这是我们所不希望出现的情形。二是干扰信号各种各样， 幅度和频率千差万别， 用一个滤波器同时去除各种各样的干扰信号也是比较困难的。所以， 本文提出一种简便的方法， 用人机交互的方式， 去除一些明显的干扰， 特别侧重于处理尖脉冲干扰和短时缺数的情形。

　　1 基本方法

　　基于matlab平台， 编写了针对地磁观测数据干扰和短时缺数的预处理小程序。首先读入数据， 在一个窗口显示波形， 根据地磁场的自然变化特征目视找到一个干扰， 例如图1中的尖脉冲干扰， 用窗口显示的鼠标十字丝分别点击尖脉冲干扰的起始点和终止点， 选取这个干扰脉冲， 截取这段数据去除， 程序在相应的数据时序位置补上相应个数的随机数据， 随机值的大小根据整个数据序列的平均幅值控制， 采用随机值补数旨在将这一处理对数据序列频谱的影响减低到最小。这样， 一处干扰得以处理， 如果这一屏数据中还有其他干扰要处理， 命令窗口会有一个输入提示出现：您还有更多需要处理吗？如果输入y, 弹出波形窗口， 类似上述方法点击选取， 如果不再处理， 输入N, 结束程序， 一个数据文件预处理结束。

　　2 预处理实例

　　2.1 成都地磁台2007年9月至2007年10月资料预处理

　　选取成都地磁台2007年9月至2007年10月地磁垂直分量的观测数据为例进行处理， 采样率为每分钟一个样点。这段数据中包括了一个是尖脉冲干扰。处理前的数据如图1 （a） 所示， 处理后的数据如图1 （b） 所示。

　　2.2 成都地磁台2008年2月至2008年3月资料预处理

　　这里选取成都地磁台2008年2月至2008年3月地磁垂直分量的观测数据为例进行处理， 采样率为每分钟一个样点。这段数据中包括了两个明显的处理点， 一个是尖脉冲干扰， 另一个是一段记录缺数。处理前的数据如图2 （a） 所示， 处理后的数据如图2 （b） 所示。

　　图1 （a, b） 成都地磁台2007年9月至2007年10月地磁垂直分量 （Z） 的观测数据预处理

　　3 误差分析

　　对于成都台观测数据的两个实例， 我们分别计算了数据预处理前后的几个统计分析指标见表1.由此， 从平均值， 众数， 标准差和均方差这四个指标

　　图2 （a, b） 成都地磁台2008年2月至2008年3月地磁垂直分量 （Z） 的观测数据预处理

　　可以看出， 处理前后这四个指标均有不同程度差异， 平均值和众数， 在处理前受到干扰影响较大， 特别是众数受缺数影响较大， 标准差和均方差也存在较大差异， 处理后数据离散性得以较好控制。

　　表1 误差分析结果表

　　4 结论

　　基于以上实例操作处理和结果的误差分析认为：

　　1） 采用人机交互方式去除干扰， 方法简便， 可靠， 不要求资料使用者掌握太多的专业处理系统操作技能， 使数据适合研究人员进一步的处理。

　　2） 误差分析对比可知， 干扰和缺数对数据统计分析的结果存在较大影响， 对台站产出的部分资料进行进一步的预处理是很有必要的。

　　3） 这种方法略加改动， 也可用于其它观测项目的预处理。

　　参考文献
　　[1]詹志佳， 高金田， 郭启华， 等。1990.地磁干扰噪声的实验观测[J].西北地震学报。12 （4） :49-54.
　　[2]詹志佳， 高金田， 任熙宪， 等。1992.频谱分析在地磁与震磁研究中的应用[J].地震地磁观测与研究。13 （1） :30-37.
　　[3] 陈俊， 杨冬梅， 曾献军。2010.地磁干扰概况浅析[J].地震地磁观测与研究。31 （sup.1） :1-5.