2020年第一篇博客。如何手动创建地震数据类型 Dataless ？

利用 PDCC 可以创建 Dataless seed 文件，但最困难的部分可能是需要地震仪器的 RESP 格式响应文件；大多数情况下极点，零点和放大常数都是已知的，然后将其改写为 RESP 格式。

1. SEED数据格式

1.1 SEED

SEED, short for the Standard for the Exchange of Earthquake Data.

该数据格式主要的用途是数据方便地获取（Archival）和交互（Exchange），但不能用于数据处理。它记录连续时间（time series）且等间隔（equal intervals）波形。最大的优点是标准（Standard），是最常见的地震数据格式之一。

SEED 一般指 full-SEED，包括连续波形数据，台站信息（例如经纬度）和仪器信息（例如响应参数）等。可以经 rdseed 软件转化为 SAC 格式，然后进行数据处理。

rdseed，reads and interprets SEED files. 通过 rdseed 转化输出的波形数据的格式有 SAC, AH, CSS, miniSEED, SEED, SAC ASCII, SEGY, Simple ASCII(SLIST) 和 Simple ASCII(TSPAIR)。

1.2 MiniSEED

MiniSEED is a stripped down version of SEED containing only waveform data. There is no station and channel metadata included.

与 SEED 相比，Mini-SEED 只包含波形数据以及简单的台站信息，没有完整的台站信息和仪器相应等数据。对于较长时间数据的获取与储存，考虑到台站和仪器信息一致，只有波形数据不一致，利用 MiniSEED 数据格式获取和储存，节省传输时间和储存空间；因而广泛应用于实时数据传输。

利用 rdseed 软件可以将 MiniSEED 转化为 SAC 等格式，但需要配套的 Dataless 文件。软件 mseed2sac 可直接将 MiniSEED 转化为 SAC 文件，但缺失台站经纬度等信息；支持手动添加台站信息。

1.3 Dataless SEED

A dataless SEED is the metadata that contains the geographic coordinates and instrument response information.

MiniSEED 与 SEED 相差的部分，即是 Dataless SEED。一般来说，地震数据的元数据 (metadata) 包括两个部分：一是台站的信息：包括台站台网名，经纬度等；二是仪器响应文件，常用的有 RESP 和 PZ 两种格式。

Dataless 是 Seismic metadata 的一种数据格式。对于公开的台站，可以尝试用 IRIS Dataless 网站下载 Dataless SEED，或者通过 IRIS Fetch Scripts 获取仪器相应文件和台站信息；也可以手动创建，即本篇博客主要需要回答的问题。

2. 两种仪器响应文件

2.1 PoleZero

POLEZERO is an instrument type that can be used to put in or take out the (analog) seismometer response.

PZ 文件包含三个基本信息： Zeros, Poles, Constant. SACPZ.IU.COLA.00.BHZ 这是 IRIS 网站下载的 IU.COLA 的 PZ 文件，在 linux 下用 vi 可读可写，如果熟悉自己仪器的信息，可以参照格式修改。下面例子是我编辑的 PZ 文件:

* **********************************
* Made by Qiang YAO 2020/01/16
* **********************************
ZEROS 2 
      +0.0000000e+00  +0.000000e+00
      +0.0000000e+00  +0.000000e+00
POLES 2
      -2.2211059e+01 +2.2217768e+01
      -2.2211059e+01 -2.2217768e+01
CONSTANT 7.87e+01

利用 sac transfer 命令去除仪器响应:

SAC> r YC.sac
SAC> rmean; rtr; taper
SAC> trans from polezero subtype ./SACPZ.Smartsolo to vel freq 0.1 0.2 100 125
......
SAC> w over

2.1 RESP

A RESP file is an ASCII representation of SEED instrument response information. RESP files structure SEED response information by rows identifying a SEED Blockette and field number followed by its description and value.

与 PZ 相比，RESP 文件信息更复杂。RESP.IU.COLA.00.BHZ 这是 IRIS 网站下载的 IU.COLA 的 RESP 文件。RESP.Yingcheng.Smartsolo 这是我参照上面 PZ 文件的参数信息和 IRIS RESP 文件的格式写的 RESP 文件。

利用 sac transfer 命令去除仪器响应:

SAC> r YC.sac
SAC> rmean; rtr; taper
SAC> trans from evalresp fname ./RESP.Yingcheng.Smartsolo to vel freq 0.1 0.2 100 125
......
SAC> w over

仪器响应的振幅相位谱可用软件 JPlotResp 直观查看； JPlotResp 和下面要介绍的软件 PDCC 仅支持 RESP 文件格式。

3. PDCC

PDCC, Portable Data Collection Center, is a toolkit allowing seismic network operators to store and manage seismic instrument metadata and waveform data in SEED format.

简言之，PDCC 可以手动创建 Dataless SEED.

3.1 安装

到 http://www.iris.edu/pub/programs/pdcc 下载安装包到本地，例如 pdcc-3.8.1.zip，然后解压：

$ unzip pdcc-3.8.1.zip

运行，需要激活 Java 窗口运行环境：

$ cd PDCC-3.8
$ java -Xmx512m -jar run_pdcc.jar

如果要处理的 dataless 文件太大，则需要使用 -Xmx768m (768MB) 或者 -Xmx1024m (1024MB) 选项。

或者运行：

$ chmod +x run_pdcc.sh
$ ./run_pdcc.sh

就可以看到下图所示的图形界面。

3.2 读写Dataless

先从已有 Dataless 的检查与编辑入手，例如到 http://ds.iris.edu/pub/RESPONSES/DATALESS_SEEDS/ 下载 AD.dataless，然后在窗口的左上角加载该 dataless。

加载的时间与 dataless 文件大小有关，大于10M的文件需要几分钟才能打开。

在窗口左边区域名为 SEED DATA BROWSER 里面可以看到加载完成的文件。点击文件名左边的卷节点符号，可以看到 Dictionary 和 station两个部分。

窗口右边区域分为 Blockette View, Abbreviation Reference View, Coefficient View. 包含台站的一些基本信息，支持编辑。

3.3 创建Dataless

创建新的台站 dataless，图形界面上部第二个工作区域：

根据弹出窗口的提示依次填写，[ ] 中为我填写的内容，* 后面是提示内容，Tab 键可补全格式：

(1) Please enter the name of your Datales [Yingcheng]

选中命名的 Dataless，到工具 (Tools) 窗口，选中 “Build A Station” ，然后 Launch：

(2) Creat a New Station or Epoch 
    Enter a station name and network ID [01][YC]

(3) Please enter a description of the station site and the network operator
    site decription [Yingcheng aftershocks]
    network operator [Qiang YAO]

(4) Creat a new Epoch
    a New Start Time entered here [2019,350,00:00:00.0000]

(5) Please enter the end time of this epoch from:
    a New Start Time entered here [2020,012,00:00:00.0000]

(6) Please enter the geospatial location of this station from:
    Lat [+30.876300] Lon [+113.395000] Elev [+0000.0] Depth [000.0]

(7) Define Instrumentation
    Select from a RESP file [Go]

* 这儿我选中自己制作的 RESP 文件

(8) What kind of sensor is this?
    Please select an Instrument Type: [High Gain Seismometer -H]

* 记录地面运动速度，常见的传感器类型是高增益 (H) 仪器。

(9) Please specify the component orientations for this sensor?
    Azimuth [0]
    Dip [-90]

(10) Please specify the sample rates for this sensor?
     Samples Per Second [1000]

(11) Your new epoch will be created.
     [just creat the station in PDCC]

Finished. 窗口左上角 Save as 到自定义目录下面。

2020/06/22 更新：

如果有已知的仪器响应文件在 IRIS NRL 网站 http://ds.iris.edu/NRL/ ，可以使用 NRL 工具：

除了(7)，其他步骤与上面步骤相同

(7) Define Instrumentation
    Select from the NRL Tool: [Go]

* 第一次使用需要下载 
* 我们的仪器依次选择: 
  Sensor(DTCC - 5 Hz - Rc=1850, Rs=430000), 
  Datalogger(DTCC - SmartSolo IGU-16 - 18db - 1000 - Linear Phase -Dc Removal)

其他参考资料

a. Data Formats.

b. Seisman blog - RESP.

c. Seisman blog - PZ.

d. IRIS PDCC.