为了撰写详细的DZQ48/24浅层地震仪使用说明和实习指导书，我需要确认以下几点：

1. 您希望使用说明和实习指导书的语言是中文吗？
2. 实习指导书面向的是本科生、研究生还是专业技术人员？
3. 是否需要涵盖具体的软件（如Geometrics、SeisImager、ReflexW等）进行地震数据处理？
4. 是否有特定的应用场景（如工程地质、地质填图、水文地质等）？

请提供这些信息，我将据此开展详细研究。

明白了。我将为您撰写一份中文的DZQ48/24浅层地震仪使用说明和浅层地震实习指导书，面向大学生，涵盖折射波法、反射波法和面波法的应用，并包括使用相关软件（如Geometrics、SeisImager、ReflexW等）进行地震数据处理的详细步骤和注意事项。

完成后我会通知您查看详细内容。

DZQ48/24浅层地震仪使用说明及浅层地震实习指导

1. DZQ48/24浅层地震仪的使用说明

仪器组成

DZQ48/24浅层地震仪是一款用于浅层地震勘探的数据采集系统，其典型组成包括以下部件：

• 主机（地震记录仪）：主控单元，内含数据采集和处理电路（模数转换器、放大器等），用于控制采集参数、存储地震数据等。主机通常配有用户界面（显示屏和控制键）或连接到笔记本电脑，由配套软件进行操作。
• 地震检波器（传感器）：将地下弹性波振动转换为电信号的传感器。通常使用垂直向的速度型检波器（如4.5 Hz或10 Hz自然频率）插入地表获取P波信号。陆地检波器多为圆锥形带尖锥底座，方便插入土中 (第二部分 应用地球物理教学实习指导书) 。浅层勘探常用24个或48个检波器组成一条测线。
• 采集电缆：多芯电缆，将各检波器与主机相连。电缆上每隔一定间距设有接头，用于连接检波器。DZQ48/24支持24或48道输入，因此可连接对应数量的检波器。采集电缆一端连接主机的多芯接插件，另一端通常有终接电阻或特定标记。
• 电源：为地震仪提供野外供电。一般使用直流12V电池（如密封铅酸电池或锂电池组）供电，必要时可通过逆变器连接交流电源。确保电池电量充足，以维持仪器稳定工作。
• 震源：激发地震波的装置。在浅层勘探中，常用锤击震源（如重锤击打金属板） (Seismic Refraction | US EPA) (Seismic Refraction | US EPA) 、下落重物或小型炸药震源。锤击震源经济安全，适合浅层（通常可探至约20米深度) (How deep can I explore with seismic refraction? - Geometrics : Geometrics) ；对于更大深度需求，可考虑加速重锤或轻型炸药等更强能量震源 (How deep can I explore with seismic refraction? - Geometrics : Geometrics) (How deep can I explore with seismic refraction? - Geometrics : Geometrics) 。
• 触发装置：用于指示主机开始记录的信号装置。锤击震源常用触发板/传感器（锤击金属板上安装的开关或紧邻锤击点的检波器）来产生触发脉冲。炸药震源则通过雷管电路触发，需由仪器发送或接收电信号同步记录。DZQ48/24主机提供外部触发输入接口，连接触发传感器或起爆器，以实现外触发；也可设置为手动开启记录的内触发模式。

组件连接方法

各部件连接时需确保牢固可靠、极性正确，避免松动或接反：

• 检波器与采集电缆：将每个检波器通过其连接线插头接入采集电缆对应道号的插座。通常插头有防呆设计（凸槽对应凹槽）确保极性正确，即检波器的正负极与电缆一致。连接后轻拉确认已锁定，避免松脱。整个排列上所有检波器需连接畅通，无断线或漏电 (第二部分 应用地球物理教学实习指导书) 。
• 采集电缆与主机：将采集电缆的主接头牢固插入主机的多道输入接口。若电缆有锁紧螺母或卡扣，应拧紧锁定。24道系统通常用一根电缆直连；48道系统可能由两条24道电缆分别连接主机的两个输入槽。
• 电源连接：将电池通过电源线接入主机电源接口（注意正负极）。操作前确认主机电源开关处于关闭状态再连接电源，以防火花。若使用交流供电，确保使用仪器指定的适配器并有良好接地。
• 触发传感器：将锤击板的触发开关线缆插入主机的触发输入口（TRIG IN等标识）。如无专用触发器，可用一个检波器代替，将其紧靠震源放置并将该道设为触发通道。在使用外触发模式时，主机将等待此接口的信号来开始记录。
• 其他附件：如使用同步拍照或GPS授时等附件，按说明连接至主机相应接口。确保天线、同步线缆等正确插入。如需连接计算机控制，将通讯电缆（串口/USB等）连接主机与电脑，并安装驱动及上位机软件。

连接完成后，应对各线路进行检查：逐一核对检波器编号与电缆道号是否对应，电缆无缠绕打结，所有接头防水密封良好。

开机与初始化操作

在连接完毕并确认安全后，可按照以下步骤启动仪器并进行初始化：

1. 开机：将主机电源开关拨至开启位置。主机上的电源指示灯应亮起（或屏幕显示启动画面）。某些数字地震仪可能经过自检流程，如检查存储器和AD转换器状态。
2. 主机自检：观察主机显示或软件提示，自检包括通道增益、偏置电压等校准。如果发现错误指示，应立即断电检查连接。常见的自检内容还包括电池电压水平、存储空间等。
3. 连接上位机（若适用）：如果通过笔记本电脑控制，在电脑上启动配套采集软件（例如Geometrics公司提供的SeisModule等）。软件应能识别仪器并显示仪器状态。如果连接正常，界面上会列出可用的通道数（24或48道）及默认参数。
4. 检波器测试：在正式采集前，使用仪器的检波器测试功能检查每一通道。测试通常通过主机向检波器发送电脉冲并检测回波实现，能够诊断断线、短路或检波器不良。确保所有道的测试结果正常（一般显示电阻值在合理范围，或直接标识OK）。若有异常道，应检查该检波器和线路连接，必要时更换设备。
5. 时间同步：设置主机时钟或GPS时间。如果多台设备协同工作或需要绝对时间戳，确认每台仪器时间一致。一般单机作业只需确保相对时间准确，无特别要求。
6. 初始化参数：主机通常在开机时加载上次使用的参数配置。可选择恢复默认设置或根据本次实验需求调整参数（详见下节）。确认采样率、记录长度等初始化为合理值。选择存储路径或文件名模板，以保证数据有序保存。
7. 安全检查：在试采集前，环顾现场，确认人员位置安全，电缆布放不会被车辆或行人绊倒，锤击操作区域无人靠近等。然后可进行一次试拍（试击发一次）以验证系统工作正常：比如锤击震源一次，主机应顺利触发并记录到各道波形，且能够在屏幕或软件上看到信号。如果试拍结果正常，表示系统已就绪。

采集参数设置

根据勘探目的和现场情况，在正式采集前需设置合适的采集参数。DZQ48/24地震仪的主要采集参数包括道数、采样率、记录时间窗、触发方式等：

• 道数选择：根据连接的检波器数量设置道数（24道或48道）。有些仪器能够自动检测通道模块数量，无需手动设置；如需手动指定，道数应与实际接入的检波器数量匹配。道数决定每次记录包含的信号条数。
• 采样率（采样间隔）：采样率决定数字记录对模拟地震波的离散精度。一般以采样间隔Δt表示，如0.25 ms、0.5 ms、1 ms等。Δt越小（采样率越高），单位时间采集的样点越多，可记录更高频率的信号，波形分辨率更高 (第二部分 应用地球物理教学实习指导书) 。但过高采样率会产生庞大数据且受A/D性能限制，一般在满足目标信号最高频率要求前提下选择适中值 (第二部分 应用地球物理教学实习指导书) 。浅层地震勘探常用采样间隔0.251 ms，对应Nyquist频率5002000 Hz，可覆盖几十至数百赫兹的地震信号频带。若重点是低频面波，可适当降低采样率以减少数据量。应根据勘探目标深度和信号频率选择合适Δt，确保不失真地记录目标频率成分。
• 记录长度（时间窗）：即每道记录的时长，决定记录仪采集每次触发后多长时间的地震信号。选择依据是预计的最晚到达有效波（如最深层反射或远处折射的到时）。浅层折射勘探通常0.52秒即可（覆盖直达波、折射波及表面波等）；浅层反射可能需要12秒以记录较深反射同相轴；面波勘探根据场地尺寸和波速0.5~1秒足够。仪器通常提供多个长度档位供选，例如1、2、4、8秒等 (第二部分 应用地球物理教学实习指导书) 。设置时间窗时应略长于理论计算的最大到时，以防止漏记尾波。同时注意过长的窗口会引入不必要的后期噪音和占用存储。
• 预触发时间：某些仪器允许设置预触发（Pre-trigger），即在触发信号到达前也记录一小段时间（例如0.1~0.2秒）。预触发有助于保留震源触发瞬间前后的完整波形，特别是当触发和记录不同步时。一般锤击法不需要太长预触发，因为触发板信号与波到达时间几乎同步；若用电子雷管，则可设置适当预触发以记录起爆脉冲。
• 增益和前置滤波：DZQ48/24为数字地震仪，通常具有24位动态范围，不需像老式模拟仪那样逐道调整增益。但仍可能提供前置放大增益选项（如×1、×10等）以及模拟滤波选项（如低截频、高截频设置）。增益越高，仪器本底噪声相对越低，记录微弱深层信号能力越强；但增益过高可能使强近处信号饱和 (第二部分 应用地球物理教学实习指导书) 。一般浅层勘探因信号较强，可选用较低前置增益，避免近源道信号失真；而针对较深目标可提高增益增强远处弱信号 (第二部分 应用地球物理教学实习指导书) 。滤波方面，通常在采集时选取去直流漂移和低频噪声的高通滤波（例如5 Hz或10 Hz高通）以及抗混叠的低通滤波（截频fN约为Nyquist频率的一半） (第二部分 应用地球物理教学实习指导书) 。这些滤波器设置可在采集时减弱环境噪声，但也要防止滤除了有效信号的频带。初学者可在采集时尽量使用宽频带（甚至不开启额外滤波），将波形完整记录，再在处理阶段应用数字滤波优化。
• 触发方式：设置地震仪启动记录的触发条件。浅震勘探多采用外部触发，即依赖震源动作产生信号来触发记录。例如锤击触发板闭合发送电平变化，仪器检测到即开始记录。使用外触发时需选择正确的触发通道或接口，并设定触发电平（上升沿或下降沿，触发阈值电压等）。如无外触发信号，也可用手动触发（内触发）模式：操作者在每次击震源的同时手动按下采集键开始记录。这种方式误差较大，但可作为没有触发器时的权宜。另有连续记录模式（自由运行模式），仪器不等待触发而连续采样，适用于被动源监测或需要长记录窗场景，但一般主动源勘探不采用。
• 叠加次数：即**堆叠（Stack）**设置。为提高信噪比，浅层勘探常对同一点进行多次重复击发。DZQ48/24可能具备叠加功能，允许设置每个震源位置自动累加的记录次数（如每点叠加4次）。当叠加打开时，仪器将在每次触发后暂存数据，待达到设定次数后将多次记录求和平均作为最终一张记录。这样可在野外直接得到一定叠加效果的记录，提高弱信号辨识度。不过使用叠加时要确保每次击发的触发时刻和能量一致，以免引入畸变。初学操作时也可选择关闭仪器自动叠加，改为每次击发保存单独记录，后续在处理软件中叠加，这样更灵活可控。

参数设置完毕后，务必保存当前配置（如仪器支持配置文件），然后方可进入正式采集阶段。每次更改关键参数（采样率、道数等）后建议再次做试采，以确认新参数下系统工作正常且波形合理。

野外布设要求与操作步骤

浅层地震的野外工作需要科学布设测线和规范的操作步骤，以获得高质量数据 (山东桃村勘查技术与工程教学实习基地) 。以下是野外布设的一般要求和流程：

（1）测线选取与放样：根据地质任务选择合适的测线位置和方位。浅层折射/反射常为直线测线，面波法也采用直线或L形。尽量避免横跨剧烈起伏地形或噪声强烈区域（如公路、电线附近）。使用皮尺或测绳在地面放样，定出每个检波器的位置并做记号（可用小旗或钉桩）。确保测线尽量笔直，各检波点间距均匀。记录测线起点、方位和各点桩号，以备数据解释时使用。

（2）埋置检波器：在每个标定位置挖除表层松土和杂草，将检波器垂直插入土中。要求检波器安插垂直、稳固、紧密接触土壤且保持水平，避免倾斜晃动 (第二部分 应用地球物理教学实习指导书) 。如果地表为硬质岩石，可置于地表并用砂土埋覆或采用耦合介质（如黏土团）保持接触。每个检波器的极性（方向）应一致，可通过箭头标记或引出线方向统一朝向震源方向。连接检波器到采集电缆对应插孔，保持顺序正确。布设过程中避免用力拉拽电缆，以免松脱接口或改变检波器耦合。

（3）震源布设：按照选定的勘探方法布置震源点位置：

• 折射法：通常在测线两端各布置一次震源（称为反向测线或相遇测线观测），有条件可在测线中部增加一处中心震源 (Seismic Refraction | US EPA) 。震源距线路两端可略有偏移（离最靠近的检波点几米开外），以确保最近的检波器主要收到直达波，不被近场高振幅效应淹没。采用锤击时，在地表平整处放置厚钢板，操作人员抡锤垂直击打 (Seismic Refraction | US EPA) 。每次击发要力量一致且紧贴钢板，避免跳锤。对于炸药震源，在选定位置钻浅孔埋药，连接雷管线远程起爆，注意安全距离和防护。
• 反射法：需实现多次覆盖，即多个震源位置沿测线依次移动以形成不同偏移距组合 (山东桃村勘查技术与工程教学实习基地) 。典型做法是在测线一端开始，每隔一定间距（例如检波间距的整数倍）进行一次震源激发，直至覆盖整条测线长度。为了获取足够的道集，可在超出测线两端一定距离处也施加震源，提高远偏移覆盖。反射法常采用小炸药（提高能量）或大锤多次叠加方式获取较深层次的反射。同样需使用钢板锤击或井中炮的方法，确保每处震源点的激发条件一致。注意在一个震源完成多次叠加（如击打多锤）后再换点，不要混淆记录。
• 面波法：多道面波勘探（MASW）一般采用单点震源。将震源置于测线一端附近（距第一道检波器几米外，一般510m，以充分发育瑞利面波基本模式），或在测线两端各打一枪取较佳的一侧。常用810公斤大锤击打钢板作为震源，多次叠加以增强稳定性。面波震源点可不移动（共炮点测线模式），只需一处即可获取全排列的频散信息；也可沿测线多点激发作对比验证频散一致性。总之，面波法注重一次激发产生的面波列阵信号，而无需像反射法那样多点拼覆盖。

（4）仪器操作与数据采集：按照已设置的采集参数执行每次记录：

1. 就位与沟通：操作员站在主机旁控制采集，震源操作员在震源点待命。使用对讲机或手势沟通以协调触发时机。确认“记录开始”信号和“击发”信号一致。
2. 开始记录：主机设置为等待外触发模式。操作员在准备好后按下“开始采集”或armed状态，使仪器进入待命。然后指示震源手执行击发。在锤击命中钢板时，触发传感器送出信号，仪器接收后即刻触发开始记录预设长度的数据。此时所有检波器记录的波形被实时存储。
3. 查看记录：单次激发完成后，操作员应立即查看波形数据。检查初至波形态和时间，判断信号是否正常：例如直达波应在距离由近到远依次出现，折射波在一定距离后出现并与直达波交叉 (第二部分 应用地球物理教学实习指导书) ，面波则常表现为低频大振幅尾波 (第二部分 应用地球物理教学实习指导书) 。若某道信号异常（过弱或无信号），可能是检波器或通道故障，应暂停并排查连接或更换检波器再重试。如果记录严重饱和剪切（平顶波形），可考虑减小增益或减弱震源能量后重做。
4. 重复叠加：对于锤击震源，可在同一位置重复击打多次叠加以提高信噪比。每次击发都应保存数据（若仪器未自动叠加）。一般叠加3~10次效果明显，但注意叠加次数过多耗时，需权衡效率。叠加过程中保持检波器和震源不动，操作一致。
5. 保存记录：满意后，将当前道集存盘。文件命名应规范（通常包含测线号、测点号和激发次序）。DZQ48/24可能将数据保存为SEG-2或SEG-Y格式文件，一般可直接在仪器或连接电脑上命名保存。确保每次记录均有唯一文件名，防止覆盖。
6. 移动震源/检波器：根据观测方案，完成一个点后，若需下一个震源位置，则移动锤击点到新的里程，重复步骤2-5。对于反射法，当震源超出原排列覆盖范围时，可采用滚动法布设：即将阵列尾部若干检波器前移到阵列前方，以在保持道数不变情况下沿测线推进 (山东桃村勘查技术与工程教学实习基地) 。滚动换桩时，要停止记录，按规范移除、重插检波器，并在仪器软件中更新几何位置（或记录新排列起始桩号）。折射法通常不需滚动，因为只需两端激发即可覆盖整线；若测线特别长超过电缆长度，可分段施测，每段包含两个端点激发，随后将数据拼接解释。
7. 现场记录：野外实习中应及时做好笔记：记录每条测线的长度、方位、各震源点与检波器布设间距，检波器型号和自然频率，震源类型、能量、叠加次数，每次激发时间和文件名，以及现场观察到的波形特征（如折射临界距离、可见反射同相轴位置等）。还应记录天气、干扰源等环境情况以辅助数据质量评估。
8. 收拢设备：全部观测完成或因故暂停时，应关闭仪器电源，按顺序拔除检波器和电缆连接，收卷电缆（避免过度扭绞折损），清点检波器数量并检查有无损坏。遗留在地下的炸药震源需按照安全流程处理未响爆炸物。确保现场无遗漏设备或垃圾。

整个野外操作过程中要严格注意安全和质量：锤击时旁人远离，炸药作业遵守爆破安全规程；同时要求每次采集都精心布置、仔细检查，尽量减少由于人为失误导致的数据缺陷。

常见故障排查与维护

在使用DZQ48/24浅层地震仪过程中，可能遇到一些常见故障。以下列出典型问题及排查、维护要点：

• 通道无信号或噪声很大：若某些道记录上始终无波形或杂乱噪声：
  • 排查检波器连接：检查该道检波器插头是否松动或接反，电缆有无断芯。可更换相邻正常道的检波器以验证传感器本身是否损坏。
  • 检查电缆线路：查看电缆插座是否有泥沙、水渍，引起接触不良。清洁干燥后重试。如仍无效，可能该芯线断路，需要更换整根电缆或使用备用道代替。
  • 仪器通道故障：若排除外部原因，可考虑仪器内部AD通道是否损坏。这种情况现场难以维修，只能记下故障道号，尽量避开使用，返厂维修。
• 触发失败：表现为击发后仪器未开始记录：
  • 检查触发开关/传感器：确认锤击板上的触发开关连接可靠，击打时能正确闭合出信号。可用万用表测量其通断。对于检波器触发法，检查其是否设置为触发通道，且灵敏度足够。
  • 检查触发线缆：可能由于线路断裂导致信号无法传至主机。尝试更换备用线。
  • 仪器设置：确保主机处于外触发待命状态，触发通道/接口选择正确，触发电平阈值适当。不妨调低触发阈值试验，或者改用手动触发方式定位问题。
  • 若仍无效，可改用其他触发方案（例如在远处用枪声触发声控等）应急，并联系厂家检修触发模块。
• 数据异常饱和或剪切：某些近源道波形平顶饱和或整体噪声振幅异常高：
  • 检查增益设置：可能前置增益过高导致信号溢出。降低增益档位或使用衰减器（在检波器与电缆间串接衰减装置）再采集。
  • 检查震源力度：锤击过猛或炸药药量偏大也会导致近距饱和。可减小能量重采，同时增加叠加次数弥补信噪比。
  • 仪器故障：若即使降低增益仍有不正常的饱和，可能AD模块有问题或供电不足导致失真。尝试更换电源电池，避免电压不稳引发放大器非线性。
• 记录时间紊乱：如发现记录时间轴异常（比如明明触发后0.1秒该到的直达波却出现在0.5秒）：
  • 检查采样时钟：仪器内部时钟若受温度冲击可能失准。重启仪器或等待晶振稳定。多数数字仪有PLL锁相，不大会错秒，更多是人为估计误差而非仪器问题。
  • 校验触发延迟：确认是否设置了较长的预触发或触发延迟参数，导致记录看似“滞后”。调整参数即可。
  • 若使用手动触发，人为反应时间造成时间误差无可避免，在解释时要考虑。
• 主机无法启动或掉电：可能由于电源问题：
  • 检查电池电压：低于仪器工作电压下限时会无法开机或中途关机。测量电池，低于额定值则需充电或更换备用电池。
  • 检查电源线：确保接口焊点未松脱、保险丝完好。携带万用表可测量主机电源端口电压判断供电情况。
  • 如确认电源正常而仍不开机，则仪器内部电路可能故障，需要联系厂家支持。
• 存储与数据：数据无法保存或读取错误：
  • 检查存储介质：如使用闪存卡，可能容量不足或损坏。清理多余文件或更换存储卡。确保格式兼容（FAT32等）。
  • 数据导出问题：通过USB/串口导出时失败，尝试使用不同电脑或更换数据线。必要时使用仪器自带的软件重新导出。
  • 定期备份：每日采集后应将数据复制到电脑以防存储介质遗失或损坏。

维护保养注意：

• 每次野外作业后，应清洁仪器表面和连接器。特别是电缆接头、检波器插头要清除泥土、水分，再盖上防尘帽。
• 电缆在收回时按照出厂包装方式盘绕，直径不宜过小，避免内部导线折断。检波器线缆也应逐个缠好绑扎，防止下次使用时缠结。
• 检波器在长期存放前应擦拭干净、晾干，避免尖锥生锈。可定期对检波器进行电阻和灵敏度测试，剔除老化失效的元件，以保证下次使用的整体灵敏度一致。
• 电池保养：铅酸电池避免过度放电，使用后立即充电并定期充放维护；锂电池则遵循厂家说明保持适当电量存放。
• 仪器每年应由厂家或计量部门校准一次，包括采样时钟、AD转换精度、各通道增益一致性等，以确保数据准确可靠。如果长期闲置，再次使用前也建议送检。
• 软件维护：保持仪器固件和上位机软件为最新版本，获取厂商更新可修正已知问题。外业前在实验室用标准信号检验软件和仪器的兼容性，避免临场软件崩溃。
• 运输存放：用仪器专用的防震箱携带运输，避免剧烈震动损伤电子器件。现场避免日晒雨淋，如需在恶劣条件下工作应给主机加盖防护罩，防水防尘。

通过及时的故障排除和良好的日常维护，可以延长DZQ48/24地震仪的使用寿命，并保证在实习野外工作中持续获取高质量的数据。

使用注意事项

为保障人员安全、仪器完好及数据质量，在使用DZQ48/24浅层地震仪时应注意以下事项：

• 安全第一：野外作业需严格遵守安全规程。锤击作业时，除操作手外其他人应远离钢板2米以上，防止锤头脱出伤人或碎片飞溅。若使用炸药震源，严格按照爆破安全规定设置警戒线、警戒哨，待周边确认安全后方可起爆。雷管电路连接和起爆操作必须有资质人员进行。
• 防雷电与静电：雷雨天气严禁进行爆破激发，避免雷击误爆或人员危险。即使锤击法，在雷暴时也应停止作业，远离树下和高大电线杆。干燥环境下，人员触碰接口前应触地放电，防止静电击穿电子元件。
• 仪器防护：避免仪器受潮淋雨。在潮湿环境下工作，主机应置于防水机箱或帐篷内操作，操作员手部保持干燥。高温曝晒环境要为主机遮阳通风，防止过热导致电子元件漂移。寒冷时注意电池保温，低温会使电池容量下降明显。
• 电缆和检波器保护：铺设电缆时避开车辆行走区域，不要强行拉扯跨越锋利岩石或障碍，以防线缆外皮割伤。人员走动应尽量绕行电缆，防止踩踏。收放检波器要轻拿轻放，切勿抛掷或用力砸地。检波器尖脚插拔尽量垂直，避免用弯折方式撬出。
• 正确操作仪器：操作人员应经过培训，熟悉仪器软件界面和功能。禁止带电插拔采集电缆或检波器，以免瞬时电压损坏输入电路。在软件操作中，不随意更改高级设置（如校准系数等）。遇到不明提示，先查阅手册或寻求指导，避免误操作扩大问题。
• 数据管理：及时备份数据，采用双份保存制度（例如每天将数据拷贝到两台电脑或U盘）。野外不要依赖单一存储，一旦损坏会前功尽弃。对每天的数据进行初步质量检查，如发现问题尽早补测或重采，不要等返校后才发现遗漏。
• 环境影响：注意环境对测量的干扰。尽量避开强震动源（比如公路车辆）或间歇性噪声（风、人为走动）。必要时可在安静时段采集（如夜间或远离施工时段）。若背景噪声大，可增加叠加次数或采用简单防噪措施（如在检波器附近铺设细砂降噪）。
• 与其他方法协调：在综合实习中，浅震可能与电法、磁法等同时进行，要避免仪器间相互干扰。例如工作时对讲机和手机避免靠近地震仪，电法大电流源开启时应暂停地震采集，或相隔足够距离再同时工作。
• 尊重环境和当地：插设检波器和爆破要尽量不破坏植被和设施。作业完毕清理现场，将垃圾和多余标志物收走。如在居民区附近操作，事先沟通说明，避免引起恐慌或纠纷。尽量降低噪声和冲击对周围的影响。

总之，严格遵守操作规程和注意事项，可以确保浅层地震实习顺利进行，既收获高质量的教学成果，又不发生安全事故和设备损坏。

2. 浅层地震实习指导书

实习目标与任务

本实习面向地球物理专业大学生，旨在通过亲自动手进行浅层地震勘探的野外和室内工作，加深对地震勘探方法的理解。主要目标包括：

• 了解浅层地震勘探的完整流程：从野外数据采集到室内数据处理与解释，掌握各环节的基本方法和步骤 (山东桃村勘查技术与工程教学实习基地) 。学生将在指导下完成测线布设、仪器操作、数据记录，并对采集到的数据进行处理分析。
• 掌握三种浅层地震方法：学习并比较折射波法、反射波法和面波法在应用原理、布设方式和成果解译上的异同。通过实践认识每种方法的适用范围与局限。
• 训练野外工作技能：培养测线放样、检波器埋设、震源激发、现场记录等野外技能。学习团队协作，在实地条件下解决仪器和环境带来的挑战，保障数据质量。
• 训练数据处理与解释能力：使用主流地震数据处理软件，对采集的数据进行预处理、速度分析、成像和反演等步骤操作 (山东桃村勘查技术与工程教学实习基地) 。通过实际处理结果，理解地质构造和土层特性的推断方法，并将最终成果编写成实习报告。
• 综合理解多物探方法：本课程通常与重力、电法、磁法等实习结合，通过浅层地震方法与其他物探手段的对比，深化对不同物探信息的综合分析能力。

实习任务通常包括：在选定场地完成若干测线的浅层折射调查、一条高分辨率反射测线、以及一处面波勘探测试；随后对获取的数据分别进行处理，得到地下速度结构、反射剖面和S波速度剖面等成果，并撰写报告分析地质意义。

折射波法、反射波法与面波法原理简介与区别

浅层地震勘探有多种方法流派，其中折射、反射和面波法各利用了地震波的不同传播特性来推断地下结构。以下对三种方法的基本原理和特点做简要介绍，并比较它们的异同：

折射波法原理与特点

折射法利用地震波在地下高速界面上的折射和沿界面传播的原理来探测浅层结构。当地下存在高速层覆于低速层之上时，震源激发的向下传播的地震波在满足临界角条件时，将沿高速层顶界面折射传播，并不断向上再辐射出沿地表传播的头波 (Seismic Refraction | US EPA) 。地表布置的一串检波器会记录到这种折射波信号，其到达时间随着源距呈线性增加。在距离较近时，直达波（在表层低速介质中直接传播的波）先到；超过某一交会距离后，折射波由于在高速层中传播更快而后来居上，成为各检波器记录的初至波 (Seismic Refraction | US EPA) 。因此，通过测量震源到各检波点的初至到时，并绘制时间-距离曲线，可以看出由直达波和折射波构成的折线形态。根据折射段斜率和交会点，可反演得到浅层两介质的波速和界面深度。

折射法的优势在于方法直观、施工简单：只需在测线两端起震，测量首波到时即可，大大简化了数据处理（不需要复杂的成像算法）。它常用于获取覆盖层厚度、基岩起伏、断层露头等信息。不过折射法也有明显局限：要求速度随深度增加才会产生可用的折射波，否则若存在低速盖层下伏高速体的情况（如软土下伏基岩）则折射法正常工作，但**高速下伏低速（隐伏低速层）**的情况将难以辨识，这称为折射盲区。此外，折射法对界面产状变化不敏感（只能给出平均倾角估计），分辨率相对较低，难以识别薄层或复杂多层结构。

在实际应用中，浅层折射法经常用于工程勘察（确定基岩埋深、溶洞位置）、水文地质（风化带厚度、潜水面位置）等。它适合探测深度一般在几十米以浅范围，结合多层折射时间距离分析或层析成像技术，可解析2~3层地下结构。

反射波法原理与特点

反射法利用地下界面对地震波的反射现象成像地下结构。震源激发的地震波在遇到岩性界面（两侧介质弹性波阻抗有差异）时，会有一部分能量向上传播，形成反射波返回地表。将地震检波器排列在地表接收，从不同距离记录到的反射信号经过处理可以拼合成地下反射界面的图像。与折射法不同，反射法要求覆盖多次观测：即一个地下点的反射需要被多个偏移距的组合重复观测到，这称为多道共采样或多次覆盖 (山东桃村勘查技术与工程教学实习基地) 。具体实现方式是在测线上以较密集的震源点间距逐点激发，并使用滚动检波阵列保持一定道数的接收，每一次激发都得到一个地震道集（shot gather）。通过对多次激发的数据进行共中心点（CMP）道集排列、动校正（NMO）和叠加处理，可以显著提高反射信号的信噪比 (山东桃村勘查技术与工程教学实习基地) 。最终得到沿测线的叠加地震剖面，显示地下界面的连续反射，同相轴形态对应地质构造。

反射法的突出优点是分辨率高、适用层次多：它可以探测很小的波速或密度变化引起的反射，理论上只要震源有足够能量，浅层反射法可以探查从几米深到几百米深的结构。常用于高分辨工程地震（探测浅部断层、陷落柱等）、煤田或油气浅层结构勘探等。相比折射法，反射法能识别隐伏低速层（因为低速上覆高速界面也会产生向上的反射，只是折射法看不到），也能描绘出倾斜界面或小断层（通过反射同相轴的上下错位或拐曲识别）。但反射法也有缺点：** 野外工作量大**（需多次移动震源和检波器）、数据处理复杂（涉及静校正、速度分析、波场分离、叠加成像等多个步骤）。而且，浅层地震反射受近地表散射和表面波干扰严重，需要仔细的干扰波压制 (山东桃村勘查技术与工程教学实习基地) 和良好的仪器性能才可能取得清晰的剖面。此外，对于没有明显界面的场合，反射波振幅可能极弱而淹没在噪声中，使方法失效。因此浅层反射更适合层状结构或界面清晰的目标，如覆盖层-基岩界面、沉积地层中的不整合或断层。

面波法原理与特点

面波法（通常指多道面波分析，MASW）是利用地震瑞利面波的频散特性来反演近地表剪切波速度结构的方法。瑞利波是由震源沿地表传播的弹性面波，其质点运动轨迹呈椭圆形（竖直平面内） (第二部分 应用地球物理教学实习指导书) 。瑞利波速度取决于地下介质的刚度和密度，并且具有频散性：不同频率的面波在同一介质中具有不同的传播相速度。一般而言，高频面波只影响浅层，其速度主要受浅部软弱层控制；低频面波穿透更深，反映深部刚性层的特性。因此，在一次震源激发中，所产生的瑞利面波包含多种频率成分，各频率以不同速度前进，导致波列在记录上呈现“频率色散”现象：高频分量跑在前头、低频分量滞后，整个面波波列拉长呈拖尾扫帚状外观 (第二部分 应用地球物理教学实习指导书) 。

多道面波法通过线性排列的多检波器同步记录到达的面波，然后通过频谱分析提取该波列的频散曲线（频率-相速度曲线）。具体实现时，通常采用频率-波数分析（f-k变换）或时频分析（如滑动FFT)将记录变换到频散成像域，在频率-相速度平面上识别出瑞利波的基阶（以及高阶）模式频散曲线。拿到频散曲线后，即可利用正演和反演算法，求解与之吻合的剪切波速度（Vs）随深度分布。这本质上是一个一维反演过程：假设地下为水平分层介质，给定一套Vs模型即可计算理论频散曲线，通过调整模型使其与实测频散吻合，从而得到近似真实的Vs剖面。

面波法的优点是对低速软弱层敏感、操作快捷。浅层地震中一些难以用折射/反射获取的信息（如软土层厚度、密实度）可以通过Vs测井性质反演出来，在地基勘察、抗震场地分类等领域应用广泛。此外，面波法只需一处震源激发、单次记录即可完成一个测点的数据获取，省去了移动多次震源和大量叠加的步骤，现场工作效率高。而且由于面波幅度大、易识别，抗环境噪声能力较强。但面波法也有局限：** 分辨率较低**（反演得到的Vs剖面是平滑变化的，难以精确定位薄弱夹层的界面）；只能反映S波速度信息，不直接给出密度或P波速度，需要结合其他方法综合解释。另外，面波法假定层状水平介质，对于倾斜地层或强横向不均匀介质，频散分析会变复杂甚至失效。因此面波法适用于较平坦场地的土层工程性质调查，不直接用于复杂地质构造成像。但在实际勘察中，面波法常与折射法配合：折射给出P波速度结构，面波提供Vs结构，共同评价浅表土层的力学性质。

方法差异对比

• 波种与参数：折射和反射法主要利用体波P波（折射法看直达波和折射头波的P波，到时提供速度；反射法以P波反射成像）；而面波法利用瑞利面波，提取相速度频散以反演Vs。由此折射/反射得到的是P波速度和结构几何，面波得到的是S波速度。
• 对速度结构的要求：折射要求速度随深度递增才能工作 (Seismic Refraction | US EPA) ；反射对速度无此要求，任何界面都可能反射，但需要阻抗差足够大才产生可检测反射；面波没有对速度增减的要求，但假设水平分层。
• 探测深度：视现场和仪器配置而定。一般锤击震源折射法有效深度在20米上下 (How deep can I explore with seismic refraction? - Geometrics : Geometrics) （可用更强震源延伸深度）；反射法若施做精细，可达几十至上百米，但受限于高频衰减，太深处反射难以识别；面波法探测深度取决于可观测的最低频率：布设24道、5米间距，10 Hz最低频率约能反演20~30m深Vs，若拉大间距获得5 Hz则探测可达50m左右。
• 分辨率：反射法成像的分辨率最高，能分辨数米厚的界面变化；折射法受限于首波判识，对薄层不敏感；面波法因反演正则化，给出的Vs模型较平滑，分辨率最低，大约能区分出几层速度梯度，无法精准指出薄层厚度。
• 抗干扰性：折射取首波时间，通常信噪比最高，即使杂波存在也相对容易拾取初至；反射需要良好压制面波、空气波等干扰才能看清反射事件，所以对噪声敏感；面波信号本身振幅大且频率低，在都市环境下常能盖过高频体波噪声，因而抗干扰较强，但要避免强近场效应造成频散曲线畸变。
• 施工与处理难度：折射施工最简单，两个炮点即可，数据处理也可手算近似；反射施工最繁，需要多炮多道，处理技术要求也最高（动静校正、速度分析等复杂流程) (山东桃村勘查技术与工程教学实习基地) ；面波施工中等（一次炮一次记录即可，但需注意采样和布阵要求），处理相对有专用软件辅助半自动完成频散提取与反演，难度在三者中算适中。

总的来说，折射法适合快速获取浅表层速度和界面深度的概估，反射法适合获得高精度的地下结构影像，面波法提供地下剪切波速分布以利于岩土工程评价。三种方法相互补充，在浅层地震实习中通过分别实验和对比，学生可以深入体会到每种方法的独特原理和应用场景。

各方法的采集布设方案

根据上述原理差异，浅层地震三种方法在野外数据采集的具体布设上也有所不同。下面分别介绍折射法、反射法和面波法各自常用的布设方案和注意事项：

折射法采集与布设

浅层折射勘探的观测目的是获取沿测线的折射初至时间，以推断地下速度层界面。因此布设上重点是足够的测线长度和两端激发：

• 测线与排列：采用线性排列，检波器间距通常根据预计探测深度确定。一般要求排列总长度约为探测深度的35倍，以保证折射波有充分的覆盖距离 (How deep can I explore with seismic refraction? - Geometrics : Geometrics) (How deep can I explore with seismic refraction? - Geometrics : Geometrics) 。例如目标深度20m，若上层速度500 m/s，下层1500 m/s，则折射临界距离约几十米，整个排列宜50100m长。常用间距2~10m不等；间距小则初至拾取更精细，间距大则覆盖范围更广。24道仪器在间距5m时覆盖115m测线，常可探查约20-30m深度；48道间距5m则达235m线长，深度探测上限更大。
• 震源激发方式：标准做法是在测线两端各布置一次震源，这样产生相向折射，获得两套时间-距离曲线 (第二部分 应用地球物理教学实习指导书) 。这称为相遇观测系统：两侧射线相向覆盖，可用于检验界面倾斜和提高精度 (第二部分 应用地球物理教学实习指导书) 。若两端曲线对称，则界面大致水平；若出现不同交会距离和时间差，可推断界面倾斜方向和倾角。必要时在测线中部或特殊位置增加第三个震源，以获取中间局部高速度透镜等信息。震源类型以锤击为主，必要时在坚硬地层用小药量炸药以确保足够波能。每个震源典型叠加3-5次。
• 接收与记录：使用所有道同时记录。可不滚动排列，即布好一次覆盖全线。要求首道和末道也有检波器，以获得直达波和折射波完全的覆盖。如果测线需分段，则分段之间确保有重叠和公共炮点衔接数据。折射法记录时间窗通常不长（<1-2s），易于多次重复试验。
• 数据品质控制：折射初至在野外常直接可见，其线性特征明显 (第二部分 应用地球物理教学实习指导书) 。记录时要注意避免过远偏移没有能量：如果末端检波器都没有明显初至，说明可能探测深度未达到预期，或震源能量不足。可考虑加大震源或缩短排列。相反，如果末端仍是直达波领先，没有折射超越，则说明没有遇到更高速层或需要更长排列，需调整方案。
• 现场解释：经验丰富的人员可在现场初步画出时间-距离曲线，做简单双层速度计算，以判断结果合理性并指导后续布设调整。例如根据两端炮的交会点差异，决定是否延长一端测线长度以追踪折射段。

反射法采集与布设

高分辨反射法要求针对覆盖和分辨率精心设计观测系统：

• 测线与排列：采用CMP覆盖观测系统，需设定炮检距组合和覆盖次数。通常确定最小偏移、最大偏移和道间距来满足目标成像要求。浅层反射为了提高水平分辨率，检波器间距一般较小（1~5米）；道数越多单炮覆盖越长偏移，可探查更大深度，但也受限于仪器道数。为了获得一定覆盖次数（叠加倍数），炮间距一般也与检波间距一致或为其整数倍。比如使用24道，间距2m，最小偏移2m（炮在阵列一端外2m处），最大偏移约46m（炮在另一端外2m），若以每移动2m激发一次，则可实现中间CMP点处约6次覆盖（具体覆盖数取决于排列长度与炮距关系）。
• 震源及激发：震源力求提供高频丰富且重复性好的能量。常用小型炸药（如50-200克乳化炸药）埋深1-2米作为震源，能量集中高频含量足，但需考虑安全和许可；也可以大锤击打厚铁板多次叠加取均值，虽能量有限但可部分替代。反射法需要移动震源：从测线一端开始按既定步长逐点激发。每个炮点往往需要多锤叠加（如10次）以提高高频信噪比，然后记录保存。动炮过程中，检波器排列可固定不动直到需要延长覆盖范围时再“滚动”。例如测线很长用24道难以一次覆盖全线，可在完成前一段覆盖后，将最后若干检波器前移至前方新位置（典型滚动方案是移走前N道到阵列尾部，或移走尾N道到前方，都可以，只要保证CMP覆盖连续）。
• 覆盖与折线：二维反射采集设计时，考虑信源覆盖中点的范围。需要保证目标下方有足够的CMP叠加次数。通常给定道数和炮数，就可计算叠加次数=（炮数 * 道数）/CMP点数，大致反映重复覆盖。当然更直接方法是用观测系统图解法（折线图）设计。浅层反射往往受制于场地长度，道数有限，覆盖次数能达到6-12次已属不错。尽量保证每个地下点至少有3次以上不同偏移的反射，叠加才能有效提高同相信号。
• 记录参数：反射需要捕获较深层的弱反射，记录长度通常长于折射。例如预期50m深界面反射到时约0.050.1s，考虑更深次一级反射或倍射，常记录12s。采样间隔要求高一些（0.25~0.5ms）以保持高频。此外可在采集时施加前置低截频滤波（如20Hz高通）以压制地滚和微震扰动，提高初至后的反射辨识度；叠前放大如采用增益缓变（自动增益AGC）辅助观察也有用，但正式数据应保留真幅度以利于后续振幅恢复处理。
• 质量控制：野外观察每炮记录时，反射信号往往淹没在前导的面波和直达波之后，需要仔细区分。在时间剖面上略晚于直达/折射、大约几十毫秒到几百毫秒之后的弱同相轴可能即为浅层反射。通过多次叠加同一炮点数据，观察是否有稳定重现的同相轴，可判断反射存在与否。若反射极其微弱，可尝试增大药量或在检波器附近挖沟去除风化层影响（改善高频透射）。若现场噪声很大造成记录杂乱，可多叠加炮或增加道间距避开噪声源。
• 安全与效率：因为反射法需要频繁起炮，在教学实习中要权衡可操作性。通常会选取短测线示范反射法（例如24道排列覆盖50m，炮间距2m，共20个炮点），获取有限覆盖的数据，重点在于让学生了解操作流程和后续处理要领，而不追求成像穿透深度。确保每次起炮都严格清场、鸣响信号，以免疏漏发生危险。

面波法采集与布设

多道面波勘探的布设较为简单，但为了可靠提取频散，需注意一些特殊要求：

• 排列设计：面波分析通常使用线性均匀排列的检波器。道数可用24道（或48道），间距大小对探测深度和分辨率有直接影响：较小的间距（如12m）有利于高频部分的采样，能更准确提取浅层信息，但线路总长短限制最低可测频率；较大的间距（如510m）延长了阵列长度，提高对低频（深部）的探测，但高频可能因道间距过大而空间混淆。实际可根据需要的深度和场地方便性折中，一般总排列长度约为目标深度的2~3倍。例如希望探至30m，可用24道×3m间距得到69m线长，基本包含10Hz以上频率成分，对应最大可探约30m深度Vs。注意排列要尽量水平，不要有高差，否则面波频散会受地形影响。
• 震源与激发：瑞利面波本身容易激发，锤击已足够产生明显面波。选用重锤（如8kg或更重）在坚实地面敲击钢板，以增强一致性。将震源置于排列一端稍偏外的位置（一般与首道检波器相距>一个道距），这样能避开过近处复杂的近场效应，让面波在传播一小段距离后形成稳定的远场波列被记录。有时也在两端分别激发各一次，对比频散曲线是否一致，检查地下是否有明显横向变化。叠加方面，为了频散计算精度，可对同一点锤击多次取平均，以减少偶然误差；但面波振幅大，少数叠加即可。触发同样用锤击板或自动记录模式均可，因为面波通常紧随直达波，不需要严格同步。
• 记录与参数：面波分析只需关注面波段，因此记录长度只需覆盖主要面波列到达的时刻即可。一般地，瑞利面波波速多在100300 m/s量级，若线长L=50m，面波通过整个阵列大约所需时间T≈L/速度，例如200m/s速度穿过50m需要0.25s。因此记录0.51.0s已经足够看到主频段的面波和其衰减。采样率不宜太低，至少1 ms或更高，以保证10Hz以上频率的相位采样充分。相比反射，不需要过高频率（>100Hz）内容，因为面波高于这些频率通常衰减严重且用于极浅层，非常局部。建议在野外可实时快速傅里叶看一下记录的频谱，确认包含足够的低频（如3~5Hz，如果想探更深）和高频（>30Hz用于浅层）成分。如缺低频，可加大锤击、更长线；缺高频可缩短间距、多叠加提高信噪比。
• 品质控制：现场记录面波往往非常显眼——在直达波之后出现一列高幅、低频的震相。检查此震相沿各道的相位连续性，以确定记录质量良好。若发现相位混乱或不连续，可能由于排列存在跳道（某道检波器不工作）或近场效应（太靠近震源的前几道数据复杂）。可适当舍弃过近道次（例如将距震源最近的1-2道关闭不记录），以获取更纯粹的远场面波信号。还需注意避免强反射或折射干扰面波，例如硬基岩上可能有强反射早到混入面波窗，此时需要延长测线或采用不同方法。
• 实习应用：在教学实习中，面波法常用于获得场地Vs剖面，以评估土层剪切模量等。通常选择一段典型地层（如运动场或开阔平地）布置24道阵列，采集一至两组面波数据作为样本。因为采集迅速，可以让学生轮流操作锤击，感受不同击发对信号稳定性的影响。

数据采集的具体流程（以DZQ48/24为例）

将以上各方法的野外操作结合起来，浅层地震实习的数据采集流程可以总结为以下步骤。在此以DZQ48/24地震仪为例说明，让学生清楚从准备到获取数据的全过程：

1. 仪器与物品准备：出发前检查仪器设备清单，包括DZQ48/24主机、检波器若干、采集电缆、电源、锤及钢板、卷尺、对讲机、标志旗、记录本等是否齐全完好。现场到达后，先由老师选择测线位置，学生清理线路并放置标记。
2. 布设测线和检波器：按设计的间距放样定位，将检波器依次埋设连接到电缆上。学生分工合作，一人测量间距，一人紧随插放检波器，其余负责铺设和看护电缆。连接完成后，由仪器手逐道检查电缆和检波器连接次序是否正确。
3. 连接仪器与测试：将电缆接入DZQ48/24主机，连接电源并开机。由一名学生操作仪器软件进行检波器测试，其他学生可配合在远端轻敲某些检波器来验证仪器显示的响应（例如通过测试模式下敲击，第对应道应出现波动）。确认所有通道工作正常，没有死道或串音。
4. 设置采集参数：根据当前测线的用途（折射/反射/面波），在仪器上设置相应参数：道数与连接检波器相符，采样率和记录长度按照之前讨论的建议值填写，触发方式选择外触发（锤击板）并校准触发电缆连接。设置叠加次数初始为1（以便观察单次记录），后续再调整。告诉学生这些参数的意义并让其记录在手册上以加深印象。
5. 分工就位：安排两名学生担任锤击手，其余各自站在检波器沿线注意异常情况，一名学生协助仪器手观测波形。使用对讲机联系后方，以便指挥起爆或锤击。所有无关人员撤离测线和锤击点附近确保安全。
6. 试激发与调整：在正式记录前，进行一次试激发：仪器手下达指令“预备”，锤击手回应后用力下锤。仪器应成功触发记录，待记录结束后，仪器手立即回放波形并与在场学生一起观察。检查初至时刻是否合理，有无明显干扰。若发现某些道不规矩（例如一条平直零线），立刻暂停，查明是否检波器未插好等。根据试激发效果调整采集参数：如发现需要更长记录窗捕获完尾波，则加长时间窗；若触发延迟则设置预触发等。确保下一步正式采集时万无一失。
7. 正式采集：按照观测方案依次进行各炮点激发。每次激发前，仪器手高声倒数“三、二、一”，锤击手在“一”后约0.5秒实施锤击（提前量靠经验掌握，使得锤击瞬间与仪器臂发几乎同步）。仪器成功记录后，保存数据文件，立即在记录本上登记文件名和对应炮点编号、叠加次数等。如此循环：
   • 对于折射法：先完成一端炮，换另一端炮。可顺序为先左端锤击N次叠加保存，然后走到右端锤击N次保存。必要第三炮则在中点重复过程。注意在端点锤击时，不要惊动近处检波器（可在锤击位垫更多泥沙稳固），否则近道会产生假信号。
   • 对于反射法：炮点需逐点移动。如采用固定排列不滚动，则在阵列覆盖范围内每隔一定距离打完所有炮。每打一炮都要检查记录，如某炮点数据奇差可补充多叠几锤或重做。打完后若计划滚动，则暂停采集，依照之前设计将部分检波器前移，然后重新在仪器软件定义道号与位置，继续下一段覆盖的采集。
   • 对于面波法：一般只设一个炮点。在该点进行多次击发叠加即可（例如叠加8次）。若想获取两端数据，则换到另一端再重复同样叠加操作保存为另一文件。面波数据量较小，可考虑多取几组不同阵列长度或不同方向的数据供对比分析。
8. 现场交流与分析：在采集过程中，指导教师会引导学生观察波形特点。例如看折射初至如何随距离变化，判断有无两段折线；观察反射记录中的面波、空气波等干扰，并试指出可能的反射同相轴位置；在面波记录上指出基阶瑞利波的包络和频散现象等。学生在野外亲眼看到课堂上理论波形的真实模样，加深理解。同时教师会提问，如“为什么远处检波器折射先到？”、“为什么需要反向测线？”等，引导学生思考方法原理。
9. 收尾与整理：全部激发完成、数据确认无误后，关闭仪器电源，开始拆除测线。学生依序拔出检波器，清点数量装箱；回收电缆卷好；周围垃圾杂物清理干净。返校后第一时间将数据转存电脑，并对照记录本检查所有文件是否齐全。
10. 数据备份与预处理：在野外或返程中，可将当天所得数据初步备份一份。若时间允许，在野外即可用笔记本初略浏览数据（例如用SeisImager软件导入观察），以确保数据可用、格式正确。这样若发现严重问题仍可第二天返测补救。

通过完整参与上述流程，学生将实际掌握浅层地震勘探的数据获取过程，体会到细节操作对数据质量的影响。这为下一步的数据处理与解释奠定了基础。

3. 地震数据处理部分

野外采集完成后，下一阶段是对获取的地震数据进行处理与解释。浅层地震数据处理通常针对不同方法采用相应的软件工具和流程。下面介绍各方法常用的数据处理软件，具体的处理步骤和注意事项。

常用浅层地震处理软件简介

浅层地震处理可使用多种商用或开源软件。一些知名软件及其用途包括：

• Geometrics软件套装：Geometrics公司除了提供地震仪硬件，也附带软件用于数据初步处理和分析。例如用于折射和面波的SeisImager系列、用于数据采集和预处理的SeisModule等。这些软件与Geometrics仪器（如Geode）配合良好，支持其原始数据格式。SeisImager界面友好功能强大，可分析多道有源/无源面波数据 ([PDF] SEISIMAGER/軟體用戶手冊) 并进行折射初至反演，是教学中常用的软件之一。
• SeisImager：通常特指Geometrics推出的一套浅层地震处理软件，包括PickWin（拾取编辑初至和曲线）和PlotRefa（折射层析反演）两个模块用于折射波分析，以及SeisImager/SW模块用于MASW面波分析 ([PDF] SEISIMAGER/軟體用戶手冊) 。它可以读取Geometrics仪器生成的SEG-2格式文件，对折射数据自动进行旅行时反演，对面波数据提取频散曲线并反演Vs剖面，操作相对简便。
• ReflexW：由Sandmeier公司开发的地震/雷达数据处理软件，是近地表地球物理处理中应用广泛的工具包 (Reflexw - GPR and seismic processing software - sandmeier-geo.de) 。ReflexW功能覆盖面很广，从地震反射、折射到GPR都有相应模块 (Seismic data processing software - Geotomographie GmbH) 。在浅层地震方面，ReflexW可用来处理反射法数据（提供从导入、滤波、NMO到叠加的完整流程），也能做折射初至拾取和层析成像，还支持表面波频散分析（虽不如专用软件方便）。其优点是界面直观、处理流程灵活，但也需要用户有一定背景知识调整参数。全球已有数千套ReflexW在使用 (Reflexw - GPR and seismic processing software - sandmeier-geo.de) ，证明其可靠性。
• 其他软件：如OYO公司DigiSeis/SeismicStudio（专注于浅层反射）、Grandsoft Seismic Processing Workshop (SPW)、自由软件ObsPy结合Python编程等也可用于浅层地震数据处理。不过在教学实习中，以上提到的Geometrics和ReflexW已足够覆盖所需功能，其它软件不再详述。

下面将按照折射、反射、面波法分别说明处理流程，每一步会提及使用上述软件实现的方法，并给出操作示意和注意事项。

数据导入与预处理

无论使用何种软件，处理的第一步是将野外记录的数据正确导入并进行预处理。典型的预处理内容包括格式转换、去噪和信号增强等：

• 数据格式转换：DZQ48/24仪器保存数据可能为SEG-2或SEG-Y等格式。大多数近地表软件（SeisImager、ReflexW等）都直接支持SEG-2和SEG-Y读取。如果出现不兼容，可使用Geometrics提供的小工具将SEG-2转换为SEG-Y，或用SEG-Y标准工具检查修复格式。确保每个文件对应一次激发的全道记录，导入时软件正确识别道数、采样率、记录长度等元数据。注意记录中的时间零点是否对齐触发；有的软件要求指定哪一道为时间零参考，若触发道未删，需要在导入时剔除或标记，以免影响处理。
• 定义观测系统：导入后，需要在软件中告知每条记录的几何属性。包括：道号对应的检波点位置信息、炮点位置和编号、激发顺序等 (山东桃村勘查技术与工程教学实习基地) 。例如在ReflexW中，导入后可以建立geometry表，输入每道的偏移距；在SeisImager中，折射数据通常只需指定测线方向和测点间距，然后软件按顺序默认排列。对于反射法，要输入CMP排列参数（检波器和炮的间距、初始位置）或使用软件的几何拼接功能自动生成CMP道集。几何定义正确与否，直接关系到后续速度分析和成像的准确性，一定要仔细校对（可根据野外记录本验证每炮起始检波点号与偏移）。
• 合并和拆分记录：预处理时可能需要对数据进行整理。如垂直叠加：如果某一炮点重复激发了多次保存为多个文件，需在处理前将它们叠加在一起以提高信噪比。这可在ReflexW中通过trace add功能，或在Geometrics软件中在导入时选择多个文件合成。相反，对于连续记录或长记录中，只想取其中一段时，可截取时间窗或拆分。例如一炮记录了2s，但已知有效信号在1s内，后1s噪声段可裁剪掉，减少干扰对自动处理的影响。
• 去除坏道：检查每次记录中有无坏道（无效道）。坏道常表现为恒定噪声、高频乱波或直流漂移。可在软件中将这些道**静默（mute）**或删除，以免后续处理时干扰（例如折射拾取时错误地选到坏道信号）。注意对应的几何信息也需调整，例如删去道后道号重新编号或保留占位看软件机制。一般小于总道数5%的坏道可直接删除影响不大。
• 噪声滤波：根据需要，对记录施加初步滤波以提升有效信号突出度。常用带通滤波：例如对折射数据，可用5-200 Hz带通，让首波更清晰；对反射数据，过滤掉极低频的面波和极高频噪声，只保留10-150 Hz区间以突出反射同相轴；对面波数据，可在提取频散前先用低通滤波（如50 Hz以下）以抑制高频随机噪声，提升频散图的对比度 (第二部分 应用地球物理教学实习指导书) 。还可使用梳状滤波去除交流工频干扰（50/60Hz及其谐波）。滤波时应注意相位特性：若后续需精确拾取到时，宜选用零相位滤波器，避免相位偏移导致拾取误差。
• 增强与增益：为了看清浅反射的后续弱信号，可在显示上应用增益控制。例如常用时间变增益（TVG）或自动增益控制（AGC）。AGC会根据窗长调整每道能量，使弱信号放大易见。同学们在交互解释时可以开/关AGC来对比信号。但在实际处理计算如速度分析、叠加时，最好使用真振幅（不加AGC的数据），以免失真。折射拾取阶段一般不应用AGC，因为可能影响初至幅度形态，不利于准确判读。
• 去除直达波/干扰：在反射法处理中，有时还需预先对直达波、面波等进行压制。例如用八字形消减：对记录施加静默区，将直达波/面波所在的倾斜带状区间静零（mute）掉 (山东桃村勘查技术与工程教学实习基地) 。这在叠加之前很关键，否则强大的面波能量会叠加成水平噪声带，淹没反射。静默时注意留余量，不要切掉可能的反射部分。另外可尝试f-k滤波，将面波在频率-波数域滤除。这需要一定经验调参数，教学中可简单演示效果，不作复杂要求。

完成以上导入和预处理后，数据即处于可以进行各方法特定处理的状态。接下来分别介绍折射、反射、面波数据深入处理的流程。

折射波法数据处理

折射法的数据处理以首波到时分析为核心，其最终目的是建立地下速度分层模型。主要步骤包括首波拾取、时距曲线绘制拟合、初始速度模型估计和速度反演建模等 (山东桃村勘查技术与工程教学实习基地) ：

1. 初至拾取：在每个炮记录上识别并拾取首波到达时间。首波即最早到达的明显波形，通常在折射测线前段是直达波，后段转换为折射波。使用软件（如PickWin或ReflexW）的拾取工具，在每一道上点击首波波头位置。为提高精度，可放大波形查看振幅首次偏离零位的点作为到时。【注意】首波拾取要细心：尽量拾取在振幅开始上升处而非峰值；如记录带有预触发段，应以触发时刻为时间零参考。遇到首波不清晰的道，可根据邻道推断插值。软件往往支持半自动拾取：比如设置阈值检测初至，但结果需人工校正。首波拾取结果通常以时间表或覆盖距离的列表输出。
2. 绘制时距曲线：将每炮的首至时间随距（源-检波器距离）绘出，即得到多条时间-距离曲线。对于相向观测的折射，有两条曲线分别来自测线两端炮。【分析】从曲线上辨识不同线段对应的波类：通常靠近炮点处呈一条较陡直线（慢速直达波），随后在某一拐点（交会距离）变为平坦斜率的直线（高速折射波） (第二部分 应用地球物理教学实习指导书) 。如果有两层以上，也可能出现多个折射段。通过线段斜率求得波速：斜率倒数即传播速度。因此第一段斜率给出上层速度$v_1$，第二段斜率给出下层速度$v_2$。交会点对应某个距离$X_c$，利用交会时差可以估算界面埋深$h$（简单平地两层情况下公式：$h = \frac{X_c}{2}\sqrt{\frac{v_2 - v_1}{v_2 + v_1}}\,t_i$，其中$t_i$为直达波和折射波线的截距时间）。在现场也许粗算过，这里用软件更精确拟合。
3. 初步建模：根据拾取的时距数据，建立地下层状模型初猜。可采用传统交会距离法/延迟时间法手工计算层厚，也可用软件的正演模拟匹配：例如ReflexW提供交互界面，用户调整层速度和厚度，计算理论时距曲线与实测对比，直到匹配良好为止。这种试差法适合简单二三层情况。对于更复杂介质，常用层析成像法：如SeisImager/PlotRefa模块，要求用户提供网格初始模型（比如依据平面层计算结果），然后自动通过迭代调整网格单元速度，使计算的首波走时逼近观测值 (山东桃村勘查技术与工程教学实习基地) 。层析反演能处理倾斜界面甚至非层状速度分布。
4. 反演求解：如果使用自动反演（如层析），需设置相关参数：包括迭代次数、光滑约束（防止速度暴跳）、射线步长等。运行反演后，软件输出优化的速度分布模型。用户应检查反演残差（观测与计算走时差）是否在允许范围，一般浅层折射要求各道拟合误差在几个毫秒以内。若某些道误差大，可能是拾取错了（可返回重拾），或模型结构有异常（如隐伏低速层，普通层析可能无法解释）。可视化速度模型，通常显示沿测线的速度分层或渐变。针对两层情况，也可直接得出第一界面深度的剖面图。反演完成后，可让软件正演算出理论时距曲线叠加于实测上，直观验证契合程度。
5. 近地表校正（如适用）：在折射法中，有时关注风化层速度和厚度作为近地表参数 (山东桃村勘查技术与工程教学实习基地) 。这是因为风化层往往低速且不均，对后续反射静校正也重要。可利用延迟时间分析提取各检波点处的风化层厚度和滞后时间。软件若有此功能，将输出一个沿线的风化层厚度图和静校正量。
6. 结果解释：最终根据反演得到的速度模型进行地质解释：例如将一定速度值作为基岩的判别（常高速>1500m/s为基岩），绘制基岩埋深曲线；若速度有梯度变化，可推测土层密实度变化等。解释时结合地质背景：若某处出现异常高速度隆起，可能是浅露基岩凸起；局部速度降低可能对应饱水软黏土区等。将折射结果与钻探（如有）对比验证。学生需要将这些发现总结在报告中。

注意事项：折射处理看似简单，但要注意初至拾取质量是成败关键，建议至少两人交叉检查拾取结果。对于存在隐伏低速层的情况，时距曲线可能表现为异常延迟，传统两直线拟合会产生过大的残差，应识别这类迹象，在解释时说明折射法未探明的部分。若有条件，可采用多层反演算法（如延迟时间反演3层模型）尝试逼近真实结构，但需谨慎避免过拟合。

反射波法数据处理

浅层反射法的数据处理流程与常规地震勘探类似，但针对浅层高分辨率和有限道数，步骤上会有所取舍。基本的处理流程如下 (山东桃村勘查技术与工程教学实习基地) ：

1. CMP排序：在几何定义正确的前提下，将野外记录转换为共中心点道集（CMP gather）排列。这一步通常由软件自动完成：根据每道的炮点和检波点位置计算其CMP位置，将属于同一CMP的位置的不同炮记录道抽取出来归为一组。经过CMP排序后，数据不再按炮次区分，而是按位置（CMP序号）区分，每个CMP包含若干道（数量等于覆盖次数）。可以在ReflexW中应用“CMP binning”功能或Geometrics的SeisImager里在导入阶段直接选择CMP。排序完成后，应浏览CMP道集，理论上同一CMP内不同道的事件应表现为超越距离不同的反射双曲线。
2. 静校正：浅层反射对近地表不均匀很敏感。如果各检波点标高不同或土层速度差异大，将导致同相轴在CMP道集中出现静移位（不齐头）。可进行野外静校正（又称标高校正和风化层校正）：利用已知标高和风化层补偿时量，将记录上各道作相应时间移动，使浅层直达波对齐。这需要输入每道接收点高程和替代速度等，ReflexW中有Statics模块计算，或人工根据经验设置。在教学实习中，测线一般短且地表平坦，静校正影响可能小，可选择忽略或仅做标高平面校正。若折射法已提供风化层信息，则可应用其结果进行静校正，使深部反射更聚焦。
3. 速度分析：这是反射处理的核心。需针对每个反射层求取最佳叠加速度（也即NMO速度，近似层的均方根速度）。方法是在具有代表性的CMP道集中，沿时间轴分析反射同相轴的平移量。通常用速度分析工具，如ReflexW的速度分析窗口或其他软件的速度谱（常用阵列求和计算semblance）。学生可以手动尝试：选取一个CMP集，假设某反射面速度V，按NMO校正方程$\Delta t \approx \frac{x^2}{2V^2 t_0}$计算对不同偏移道应移动的时间，然后将道迹滑动看能否对齐成水平。如果对齐，同相轴能量叠加提高，在速度谱上体现为高semblance值。不断调整V寻找峰值，即得到该界面在该CMP处的最佳速度。多做几个CMP点取平均或做拟合，得到速度函数 v(t)。对于浅层，速度可能随时间增加不明显，也可以假定一两段常数速度近似。将得到的速度函数作为NMO校正所用。
4. NMO校正：按照选定的速度函数，对所有CMP道集施行正常时差校正（NMO） (山东桃村勘查技术与工程教学实习基地) 。这将校平反射同相轴，使之在每个CMP道集中同时到达。需要注意的是过校正与欠校正现象：若速度偏高，远偏移道反射被拉过头呈弯曲向下，偏低则仍弯曲向上。应调整速度函数直到大部分反射事件平直。此外，由于浅层反射时差小，NMO校正的时间拉伸效应可能严重压低高频（称NMO伸展）。可限定一个伸展禁区：如对于很浅的早时间反射，不应用NMO，否则波形拉平失真。这种情况下，有时宁可不叠加早期反射，以保留波形原貌用于解释。
5. 叠加：将NMO校正后的CMP道集进行纵向叠加，把每个CMP中的多道加权相加成一条叠加道 (山东桃村勘查技术与工程教学实习基地) 。叠加前可对道集应用叠前滤波，比如去除未校正走出的剩余面波、直达波残留等。叠加时通常选择等权叠加（每道1/N权），或对偏移距远的道降权（因为远偏移信噪比可能差）。叠加后得到每个CMP一个振幅序列，这些叠加道按空间顺序连接，即构成叠加剖面。叠加剖面应能看出连续的或断续的反射同相轴。对比叠前单道记录，叠后噪声平均降低，同相轴增强。
6. 时间-距离图像转换：浅层剖面时轴就是深度的替代。一般不进行时间向深度的转换（除非需要和钻探标高对应，可用折射给的浅层速度场做简单$z = v t/2$换算）。有时会对叠加剖面施加平衡增益，使深浅层振幅均衡以看清弱反射。此外可应用带通滤波优化剖面外观，如抑制掉低于某频率的剩余杂波带，只保留中高频的反射分量。
7. （可选）偏移处理：对于发现的明显倾斜反射或断层迹象，可进一步采用偏移（migration）技术校正反射能量的位置。因为叠加剖面是以CMP假设水平层得到的，对于倾斜界面或侧向速度变化会有成像偏差。由于浅层线短、速度简单，可以尝试Kirchhoff偏移或FD偏移，ReflexW中提供简易偏移功能 (第二部分 应用地球物理教学实习指导书) 。偏移的效果在于使倾斜同相轴变得更陡直甚至拉回断点，便于解释构造 (第二部分 应用地球物理教学实习指导书) 。初学时偏移不是必须步骤，但可以演示给学生看前后对比。
8. 成果解释：解释人员将叠加（或偏移）剖面作为依据，结合地质已知情况标识地层界面和构造。对连续的强反射，可标注为界面。例如基岩表面往往因波阻抗差异产生强反射，且在剖面上呈不整合接触的起伏；地下水面在饱和含水层顶部也可能形成较平直的反射。同相轴的终止、错开往往表示断层 (第二部分 应用地球物理教学实习指导书) ：上断点常有绕射散射，下断点可见反射轴扭曲， (第二部分 应用地球物理教学实习指导书) 这些特征都是构造变动的迹象。解释时应参考相邻折射结果（P波速度变化）以及面波Vs分布，综合判断地层属性。例如反射剖面显示一强波阻抗界面，折射速度也从500变1500 m/s，则可以断定是覆盖层-基岩界面。需要学生将剖面上识别的地质界线、断裂等绘制出来，并与实际地质情况相对照。

注意事项：浅层反射处理要求较高的耐心调参，特别是NMO速度很敏感。学生应多尝试不同速度对叠加效果的影响，加深对速度-时距-偏移关系的理解。另外，浅反射常常因为干扰波未能完全去除而使叠加剖面不如预期清晰。这种情况下要强调野外高质量数据的重要性，理解“处理不是万能的”，勘探设计和野外施工直接决定了最终成像品质。最后，处理过程中每一步都应保存中间结果，便于出问题时回溯，不要“一键到底”缺少对每步结果的观察，这也是教学实习和工业生产的区别——我们注重过程的认知。

面波法数据处理

相对于折射和反射，面波法的数据处理流程比较独特，主要环节包括频散曲线提取和反演求解剪切波速。使用SeisImager/SW或ReflexW等软件，可以较方便地完成这些步骤：

1. 频散分析准备：将面波记录数据导入处理软件后，首先可能要选择分析道集。如果只采了一炮，就直接使用该炮记录。如果有两端炮记录，选择信噪比更高或代表性的进行处理（也可以分别处理两者做对比）。有的软件允许多炮同时分析提高频散稳定，但一般教学中用单炮即可。在数据中，确定面波分析时间窗：即剪裁出主要面波波列所在时间段。通常从直达波结束处开始，到面波尾部结束。如果过长时间窗可能引入后续反射或杂波影响频散计算。因此，截取1-2组面波波列长度的记录用于频散提取。
2. 频散图计算：执行频率-速度分析来得到频散图像。不同软件方法略有差异：SeisImager/SW使用改进的Park法（卷积剪切技术）将多道记录转为频散能量图；ReflexW可以用f-k变换（频率波数变换）或时频分析模块。无论方法如何，结果都是一个二维图：横轴为相速度（或等价的波数），纵轴为频率，颜色刻度表示能量强度。理论上，瑞利基阶面波将在此图上显现为一条清晰的高能量弧线，频率越高对应速度越低（若介质是常见刚度随深度增大，则呈现下降趋势曲线）。
3. 拾取频散曲线：在频散图上提取基阶瑞利波的频散曲线。操作是人工在高能量带中心描点或自动峰值搜索。需要获得一系列频率下对应的相速度值，即形成$f$-$v$离散点表。注意避开可能的高阶模式干扰：有时图上除了基阶（能量最强的）外，还能看到一条或多条次强的线，这是高阶面波。如果高阶与基阶靠近，会混淆。在拾取时可只选频率范围内能量最集中的那个模态作为基阶。如果不确定，可以先拾基础频段（例如5-30Hz）明显部分，然后向两端延伸。低频端和高频端通常信号弱、分辨模糊，拾取上要综合判断连续性，必要时舍弃过端点的数据。最终得到的频散曲线，建议覆盖至少一个倍频带宽度（比如5Hz到50Hz）且有足够点数（>10点）以确保反演稳定。
4. 构建初始模型：频散反演是非线性过程，需要给定一个地下Vs初始模型。通常假设水平多层模型，每层Vs、Vp、厚度和密度为参数。Vp和密度可根据经验或与Vs关联（如泊松比假设0.25计算Vp）。层数可定多一点（例如5-8层），以允许足够灵活性拟合曲线。初始Vs可以设一个简化梯度：比如由表层100m/s线性增至基岩500m/s。关键是初始模型的理论频散应大致在测曲线附近，不要相差悬殊，否则反演易陷入局部最小。软件一般自带经验模型生成工具，或者可参考折射P波速度粗略推估S波初值（假设Vp/Vs≈2等）。
5. 频散反演：选择反演算法（常用遗传算法或非线性最小二乘迭代），设定迭代步数等，运行瑞利波频散反演。软件将计算模型理论频散和实测的差异，不断调整Vs等参数逼近匹配。最终输出一个Vs随深度的模型。为了解不确定性，可多次运行反演（每次随机初始或调整参数范围）看看结果稳定性。还可采用多模式联合反演（将高阶模式一起匹配）提高约束，不过初学阶段以基阶反演为主。
6. 模型调整与验证：若反演所得Vs模型与地质认知不符（比如出现不合理高低值乱跳），可适当加入约束或调整层参数。例如限定Vs随深度单调增加（符合一般土层情况），或固定某层厚度（据钻孔已知）。手动调整后再反演优化。看不同初始模型会不会收敛到相似结果，如果差异大则说明数据对深部的约束不足，反演结果非唯一，需要引入其他信息（如根据折射Vp推算Vs范围）。最终确认一个合理的Vs剖面。
7. 结果出图与解译：将得到的Vs对深度曲线绘制出来，通常平滑曲线连接离散层值。还可以将Vs离散成若干层段，对于工程应用习惯以**平均Vs30（30米平均剪切波速）**等指标来表征场地类别。结合地质，可以解释哪些层对应填土、黏土、砂层或基岩。例如Vs明显从200上升到500 m/s的一层界面，往往即是松散土与硬基岩的分界。反演还可给出层的Vp和密度，算出动弹性参数如剪切模量、泊松比，供土力学评价使用。若对多点做了MASW，可拼接成Vs剖面图，展示横向变化趋势。不过实习通常只做少数点，不形成连续剖面。
8. 与其他方法对比：将面波Vs结果与折射Vp结果对比，可计算Vp/Vs比，从而推断地层岩性（高Vp/Vs暗示饱和松散材料，低Vp/Vs可能表明刚性岩层）。与反射结果对比，可发现Vs界面和反射界面是否对应（通常密度和Vs突变处也是波阻抗突变处会有反射）。在报告中，学生应讨论这些对比，加深对不同地震信息的综合理解。

注意事项：频散提取时最需要小心，图像质量和拾取正确决定了一切。要避免将噪声假象当成频散线拾取。有时公路噪声会在低频形成一条水平带（表示无限慢波），切勿将其错认为频散。频散曲线不宜延伸过测线长度所限的最低频，比如24道5m间距，<5Hz基本不可靠。反演时，因为非唯一性，不要过度拟合：加入太多自由层可能精度假象。教学中应该强调多解性，建议学生尝试不同模型，体会都能拟合同一频散但Vs细节不同，这就需要结合实际经验约束。

最后，通过完成折射、反射、面波各自的数据处理，学生将得到一系列成果：折射P波速度分层、反射地震剖面、面波S波速度结构。这些成果相互验证、互补，为理解浅层地下结构提供了完整图景。通过本实习，学生不仅学会了浅层地震仪器的使用和野外操作，更掌握了数据处理的基本技能和地震方法在工程及地质领域的应用，为后续专业学习和工作打下实践基础。