Hi-net Channel Table 文件

从 Hi-net 下载连续波形数据会得到 ZIP 压缩文件,其中包含了两个后缀为 ch 的文件, 即 Channel Table 文件。两个文件内容是相同的,区别在于一个是 euc 编码, 一个是 sjis 编码。只需要用其中一个即可,这里选择 euc 编码的文件。

Channel Table 文件描述了每个 channel 的仪器信息,某种程度上等效于常见的 RESP 或 SAC PZ 仪器响应文件。但是实际上 Channel Table 有一定的局限性,无法理解 Hi-net 为什么会用这种格式来指定仪器响应信息。

由于需要注意的是,对于 Hinet 而言,channel table 可以完整的描述仪器响应,而对于 Fnet 而言,channel table 给出的信息不足。因而关于 channel table 的内容,仅适用于 Hinet,不适用于 Fnet,不确定是否适用于其他台网。

规律分析

看一看 Channel Table 文件的内容,很容易总结出如下规律:

  • 每个台站的信息需要四行;
  • 第一行以 # 开头,描述了台站名称及其他信息,可以认为是注释行;
  • 第二至四行,分别为 U、N、E 三个分量的仪器信息;

但细细看看文件内容会发现,存在很多不符合上述规律的特例,比如:

  • 有些台站只有一个或两个分量,而不是三个;
  • 有些台站不包含 N、E 分量,而包含 X、Y 分量;

因而,若按照上面总结出的规律去做文本处理,会出现很多问题。更严谨的处理方式应该是:将所有以 # 开头的行当作注释行,其余行平等对待,即最小单位是 channel 或分量,而不是台站。

格式

一个 channel 包含了如下以 ** 空格 ** 分隔的 19 列信息:

2903 1 0 N.AGWH U 6 27 154.30 m/s 0.96 0.70 0 1.023e-07 43.0842 140.8199 -77 0 0 Akaigawa

每列的具体含义如下(后加问号则表示不那么确定):

  1. Channle ID:16-bit,用四位的 16 进制数表示,用于唯一标识一个 channel;
  2. Recording flag:若为 1 则表示该 channel 正常记录数据,值一般为 1(?)
  3. Delay time on a circuit:电路中的时间延迟,值一般为 0
  4. Station code:台站代码,Hi-net 的台站代码格式为 N.xxxH
  5. Motion component code:分量名,可以取值包括 U、N、E、X、Y,除此之外,还有 wU、wE、wN 等奇怪的分量;
  6. Reduction ratio of monitor waveform amplitude:显示器上的显示振幅与实际振幅之间的比例,其值为 2 的指数(?)
  7. Quantization bit rate in A/D conversion:模数转换器的量化分辨率,一般值为 27,个别值为 20 或 24;
  8. Sensor sensitivity:每单位输入所产生的输出为多少 V;
  9. Unit of input:输入的单位,一般为 m/s ,即输入为速度;
  10. Natural period of the seismometer:传感器的自然周期;
  11. Damping constant of the seismometer:传感器的衰减常数;
  12. Amplification factor applied to sensor output prior to A/D conversion:在对连续波形使用 ADC 之前,传感器的放大因子;单位 dB
  13. LSB value:模数转换器的 LSB 值;
  14. Latitude:台站纬度
  15. Longitude:台站经度
  16. Altitude:台站高程(单位为 m)
  17. P 波台站校正:一般为 0
  18. S 波台站校正:一般为 0
  19. 台站名称

补充说明

Channel ID

常见的 Channel ID 为四位 16 进制数,实际上有另一类 ID 称为宽 Channel ID,其用八位 16 进制表示。一般用不到,所以在本文以及后面都不会再提到。

Motion component code

Channel Table 中仅给出了分量代码,可以取值为 U、N、E、X、Y 以及其他。其中 U 表示分量为垂直方向。N、E 表示分量指向北向和东向。X、Y 以及其他分量代码的含义未知。

由于传感器安装在 borehole 的底部,所以很难精确知道传感器的真实方位。以分量代码为 N 的传感器为例,该传感器并不一定严格指向正北方向。一般而言,其与正北方向的夹角在 5 度以内,个别传感器的方向甚至与北向相差几十度。每个传感器的方位信息位于该 页面

关于每个分量的实际方位信息,在另一篇博文中会专门讨论。

Units of input

Hi-net 使用的是短周期速度地震仪,输入为速度场,单位为 m/s,而部分 channel 的输入单位为 m/s/s ,即输入为加速度场。

输入单位为 m/s/s 的 channel,与输入单位为 m/s 的 channel 相比,在后期的数据处理上差别很多,因而不建议提取输入单位为 m/s/s 的通道数据。

Natural period of the seismometer

截至 2014 年 09 月 08 日,对于这一列的含义有两种互相矛盾的说法:

  • readme.txt 中对该列解释为 Eigen frequency of the sensor
  • Hi-net FAQ 08 中该列解释为 Natural period of the seismometer

Hi-net 官方回复指出,FAQ08 中的解释是正确的,即第 10 列为 “Natural period of the seismometer”。

总结

19 列信息:

  • Channel 标识为:1
  • 含义很明显,可以直接使用的有:4、5、14、15、16、19;
  • 基本没用途,可以不必关心的有一:2、3、6、17、18;
  • 与仪器有关的为 7、8、9、10、11、12、13;

接下来会有专门的博文介绍如何根据 7-13 列确定该 channel 的仪器响应。

参考

  1. 从 Hi-net 下载连续波形数据得到的 ZIP 文件中的 readme.txt
  2. Hi-net FAQ 08
  3. Azimuth information of the Hi-net borehole sensors

修订历史

  • 2014-09-05:初稿;
  • 2014-09-09:Hi-net 官方确定了第 10 列的含义;