rdseed 用法笔记

rdseed 是 IRIS 提供的工具,用于读取 SEED 格式,从中提取出波形信息,并将波形数据保存为 SAC、AH、CSS、SEGY 或 ASCII 等多种数据格式。

语法说明

安装好 rdseed 之后在终端键入 rdseed -hrdseed -u 即可查看命令的选项及语法说明。 rdseed 命令的选项众多,下面按照选项的重要性从高到低排序。

比较重要且常用的选项:

  • -f file :输入的 SEED 文件名。 rdseed 一次只能处理一个 SEED 文件。
  • -d :从 SEED 数据中提取波形数据
  • -o n :输出波形数据的格式,默认为 SAC 格式。n 可以取 1–9,分别表示 SAC(1)、 AH(2)、CSS(3)、miniSEED(4)、SEED(5)、SAC ASCII(6)、SEGY(7)、 Simple ASCII(SLIST)(8)和 Simple ASCII(TSPAIR)(9)。
  • -R :输出 RESP 格式的仪器响应文件
  • -p :输出 SAC PZ 格式的仪器响应文件
  • -E :输出的波形数据的文件名中包含结束时间
  • -q :指定输出目录,该目录必须已经存在。默认输出到当前目录。
  • -Q :选择波形数据的质量,可以取
    • E :全部质量的波形数据
    • D :不确定状态的数据
    • M :已合并的数据
    • R :原始波形数据
    • Q :经过质量控制的数据
  • -b n :输出的波形数据的最大数据点数,默认值为 20000000。若波形数据的的数据 点数超过该值,则会给出警告并把数据分割成多段。
  • -g file:为 SEED 或 miniSEED 数据单独指定响应文件。响应文件可以是 SEED 格式也可以是 dateless SEED 格式,也可以通过设置环境变量 ALT_RESPONSE_FILE 指定响应文件,这样 做的好处在于可以多个 SEED 文件共用一套响应文件。
  • -h-u :显示命令的用法
  • -z n :检查并校正数据极性,在下面会单独介绍

不常用的选项:

  • -a :提取缩略词词典
  • -c :提取文件内容的目录信息
  • -C STN|CHN : 提取台站或分量的注释信息
  • -l :列出每个 block 的内容
  • -s :输出全部台站的 RESP 格式仪器响应文件到终端
  • -S :提取台站的汇总信息到文件 rdseed.stations,内容包括台站名、台网名、经纬度、 海拔、分量、台站开始时间和结束时间
  • -t:输出波形相关信息到终端,包括台站名、分量名、台网名、位置码、质量控制符、 波形开始时间和结束时间、采样率、数据点数
  • -v n :选择卷号,默认值为 1。对于 SEED 文件 n 只能取 1
  • -k :跳过数据点数为 0 的记录
  • -e :提取事件 / 台站数据到文件 rdseed.events
  • -i :忽略位置码
  • -x file :使用 JWEED 生成的 summary 文件,根据 summary 文件提取指定台站、分量和时间窗内的波形数据

正负极性及其校正

地震仪的每个分量都有一个传感器,每个传感器都有一个敏感轴,仪器记录的就是敏感轴方向的运动物理量。每个敏感轴都有一个正方向,若地面运动与敏感轴的正方向一致,则输出为正值,若地面运动与敏感轴的正方向相反,则输出为负值。

SAC 头段中的 cmpazcmpinc 是用于描述仪器敏感轴正方向的最通用也是最准确的方法。 cmpaz 是敏感轴的方位角,定义为从 N 向开始顺时针旋转的角度, cmpinc 是敏感轴的入射角, 定义为相对于垂直向上方向旋转的角度。

几个比较特殊的方向是:垂直方向、正东西向、正南北向,在 SAC 中方位码分别为 ZEN 。下表列出了这六个方向所对应的 cmpazcmpinc

方向cmpazcmpinc方位码极性
垂直向上> 0> 0> Z> 正
垂直向下> 0> 180> Z> 负
正北> 0> 90> N> 正
正南> 180> 90> N> 负
正东> 90> 90> E> 正
正西> 270> 90> E> 负

对于一个方位码为 Z 的数据,其分量方向有两种可能性:垂直向上和垂直向下。根据 SAC 中 NEU 坐标系的 定义,垂直向上方向为正极性,垂直向下方位为负极性。同理,正东和正北是正极性,正西和正南为负极性。

由上表可知,通过检查分量的 cmpazcmpinc 即可判断是是正极性还是负极性。某些情况下, 分量角度是正常的,但仪器响应中的总增益是负值,也可用于表示负极性,但这种情况很少见到,目前缺乏数据做测试,因而暂且先不考虑增益为负的这种情况。

rdseed-z n 选项可以用于检测并校正负极性。

  • n=0 表示不做极性检测;
  • n=1 表示只检查 cmpazcmpinc;若是负极性,则反转所有数据点的正负号并修改 cmpazcmpinc 的值;
  • n=2 表示只检查总增益的正负值;若为负值即表示负极性,则反转所有数据的正负号但不修改 cmpazcmpinc
  • n=3 表示同时检查 cmpazcmpinc 以及总增益的正负值,仅当其中之一符合负极性的要求时才做校正;

需要注意,正负极性的概念仅适用于 6 个标准分量方向。对于垂向分量而言,通常需要校正极性,否则在 查看 Z 分量的波形数据时,可能会出现某个台站的波形极性不对的状况;对于水平向分量而言,由于通常会 旋转到大圆路径方向,所以不做极性校正,也不会有问题。总之,建议使用 -z 1 选项做极性校正。

用法示例

从 SEED 文件中提取波形数据和 RESP 仪器响应文件:

rdseed -R -d -f infile.seed

其中,选项 -R -d -f 可以合写成 -Rdf

从 SEED 文件中提取波形数据和 SAC PZ 仪器响应文件:

rdseed -pdf infile.seed

从 miniSEED 文件中提取波形数据,并指定 dataless SEED 文件作为仪器响应文件:

rdseed -Rdf infile.miniseed -g infile.dataless

警告与错误

使用 rdseed 的过程中可能会遇到一些警告和错误。这些警告和错误会显示在终端,也会记录到日志文件 rdseed.err_log 中。

警告 1

Warning... Azimuth and Dip out of Range on AAK,BH1
Defaulting to subchannel identifier (for multiplexed data only)

若分量的 cmpazcmpinc 所指定的传感轴方向与垂直方向的偏差很小,比如偏差在两度以内, 则将该分量的方位码设置为 Z 。对于近正东西和近南北方向,设置分量方位码为 EN

若分量的敏感轴方向不与垂直向、正东西向、正南北向相近,则会出现此警告,此时可能会设置分量的范围码为 1 或其他的字符。因而该警告可忽略。

警告 2

Warning... Azimuth/Dip Reversal found FURI.BHZ, Data inversion was not selected

该警告表示,根据分量的 cmpazcmpinc 检测到当前分量是负极性,但不对数据作极性校正。这种情况下使用 -z 1 选项,会修改数据的正负号,并将台站角度修改为正极性方向。