蒙城臺地磁觀測數(shù)據(jù)質量分析

應允翔+汪繼林+張明明+劉紅飛

摘 要：通過對蒙城臺2015年全年的地磁觀測數(shù)據(jù)DB、HB、ZB，利用回歸分析方法分析基線值變化的原因，通過計算臺站觀測系統(tǒng)的溫度系數(shù)、滑動系數(shù)以及年剩余均方差，通過3個指標的結果，給出觀測系統(tǒng)受這3個因素影響的程度，把各種因素的影響區(qū)別開來，定量分析，為蒙城臺地磁數(shù)據(jù)提供質量保障，同時，能夠對臺站基線值的合理選用提供幫助。

關鍵詞：地磁觀測 基線值 回歸分析

中圖分類號：P315 文獻標識碼：A 文章編號：1672-3791（2017）07（b）-0032-03

基線值的觀測質量是綜合評價地磁臺觀測資料質量的一個重要指標，是溝通相對記錄與絕對觀測的橋梁。理論上，基線是一條不變的直線（ZB=ZT-ZD，其中ZT為地磁物理量的絕對值；ZD為相對記錄的變化量；ZB為基線值），但在實際觀測中基線為一條曲線，具有不穩(wěn)定性，因為它受磁通門磁力儀線圈、溫度補償線路、觀測和記錄墩的穩(wěn)定性、材料磁性、儀器定向、操作方法、人為誤差等多方面因素影響，對基線值的正確分析有利于我們有效控制地磁觀測數(shù)據(jù)質量。

1 多元逐步回歸方法設計思路

設隨機因變量隨著n個自變量，的變化而變化，在考慮的全部自變量中按其對的作用大小，顯著程度大小，由大到小地逐個引入回歸方程，而對那些作用不顯著的變量可能始終不被引人回歸方程，最終建立“最優(yōu)”回歸方程。

公式（1）稱為線性回歸方程，其中…為回歸系數(shù)，為剩余誤差（或殘差），是中無法用…表示的各種復雜隨機因素構成的誤差。

回歸方程的主要問題就是根據(jù)…和的組數(shù)據(jù)給出回歸系數(shù)…的估計值，同時對給出的估計值做統(tǒng)計檢驗，以便給出這些估計值的可靠程度，決定自變量的取舍。

該文主要分析溫度和滑動（時間）兩項影響，并建立線性回歸方程：

公式（2）中N 代表某次觀測某要素的基線值，為某次記錄的溫度；為時間，βi為某次觀測計算的殘差；為觀測次數(shù)。根據(jù)臺站的組觀測值和相應觀測日期記錄室的溫度和距離2015年1月1日的時間，利用逐步回歸方法計算出的估計值，通過統(tǒng)計F檢驗（F檢驗中P值在[0.01，0.05]區(qū)間具有統(tǒng)計學意義，即可?。_定方程中溫度和滑動的取舍。

2 數(shù)據(jù)分析

對2015年蒙城臺全年地磁絕對觀測數(shù)據(jù)的提取，并做描述性分析（見表1）。

分析地磁偏角、水平分量、豎直分量基線值的頻率直方圖如圖1、圖2、圖3所示，從中可以看出，三分量的基線值基本呈正態(tài)分布，可以建立線性回歸方程。

3 擬合結果

根據(jù)計算結果，得出各地磁要素計算參數(shù)如表2所示。

根據(jù)計算結果，取得三分量的回歸方程如下：

比較分析觀測值與擬合值及殘差數(shù)據(jù)如表3所示。

4 擬合值與實測值結果比較

對儀器基線值的影響若如前面所述影響基線值變化的因素主要為溫度和滑動（時間），那么擬合值與實測值的殘差即為觀測和日常操作中的誤差（見圖4、圖5、圖6）。

5 應對措施

通過對蒙城臺2015年的地磁絕對觀測數(shù)據(jù)的基線值的分析，得出各分量的滑動系數(shù)和溫度系數(shù)，并可以看出溫度系數(shù)較大，滑動系數(shù)較小，從而可以得出溫度對觀測數(shù)據(jù)影響較大，為此我們可以采取以下措施，改善或消除這種影響。

（1）臺站可以對觀測室的溫度采取一定的保溫措施，使用保溫材料，減小溫度變化。

（2）臺站在做數(shù)據(jù)處理時通過對擬合數(shù)據(jù)的參考，對采用的基線值給予一定的修正，從而進一步消除溫度和滑動對其的干擾。

6 結果討論

通過以上分析可以看出：

（1）影響基線值的原因很多，某些時段的擬合數(shù)據(jù)和實測值的殘差很大，但溫度或溫度和滑動的交互作用對基線值的影響不容忽視。

（2）利用回歸方法建立回歸方程可以有效地判斷溫度及滑動對數(shù)據(jù)的影響，為工作人員選定基線值提供判定依據(jù)并進行定量分析。

（3）提高觀測技術、改進觀測方法，盡量減小殘差，對基線值數(shù)據(jù)質量提高有很大幫助。

參考文獻

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