头段变量¶

基本变量¶

`nvhdr`*¶

SAC 头段版本号。nvhdr1是 SAC 中很重要但是不太常用的头段变量。目前版本号为6，旧版本的 SAC 文件（nvhdr<6）在读入时头段区会自动更新。

`nzyear, nzjday, nzhour, nzmin, nzsec, nzmsec`¶

分别表示“年”、“一年的第几天”2 3、“时”、“分”、“秒”、“毫秒”4。这六个头段变量构成了 SAC 中唯一的绝对时刻，SAC 中的其它时刻都被转换为相对于该时刻的相对时间（单位为秒）。关于 SAC 中的绝对时间和相对时间的概念，参考时间变量一节。

根据这六个头段变量还可以推导出其它一些辅助型头段变量：

kzdate：字符数字格式的参考日期，由 nzyear 和 nzjday 导出
kztime：字符数字格式的参考时间，由 nzhour、nzmin、nzsec、 nzmsec 导出

如下例所示:

SAC> fg seis
SAC> lh nzyear nzjday nzhour nzmin nzsec nzmsec

     nzyear = 1981
     nzjday = 88
     nzhour = 10
      nzmin = 38
      nzsec = 14
     nzmsec = 0
SAC> lh kzdate kztime

     kzdate = MAR 29 (088), 1981
     kztime = 10:38:14.000

`iztype`¶

等效参考时刻。SAC 的参考时刻是可以任意指定的，但一般选取某个特定的时刻（比如文件起始时刻、发震时刻等等）作为参考时刻。其可以取如下枚举值5：

IUNKN：未知
IB：以文件开始时刻为参考时间
IDAY：以参考日期当天的午夜作为参考时间
IO：以事件发生时间为参考时间
IA：以初动到时为参考时间
ITn：以用户自定义的时间 Tn 为参考时间（n 可取0–9）

若 iztype=IO，则表示数据以发震时刻作为参考时刻，此时头段变量 o 的值应为0。

`iftype`*¶

SAC文件类型，其决定了头段区之后有几个子数据区。可以取如下枚举值：

ITIME：时间序列文件（即 Y 数据，一般的地震波形数据）
IRLIM：频谱文件（实部-虚部格式）
IAMPH：频谱文件（振幅-相位格式）
IXY：一般的 X-Y 数据
IXYZ：一般的 XYZ（3D）文件

`idep`¶

因变量（Y）类型，该头段变量可以不定义，其可以取如下枚举值：

IUNKN：未知类型
IDISP：位移量，单位为 nm
IVEL：速度量，单位为 nm/s
IVOLTS：速度量，单位为 V6
IACC：加速度量：单位为 \(nm/s^2\)

数据相关变量¶

`npts`*¶

数据点数，其值决定了在数据区有多少个数据点。

`delta`*¶

等间隔数据的数据点采样周期（标称值）。

`odelta`¶

采样周期的实际值，若实际值与标称值不同则有值，一般来说都是未定义的。

`b, e`*¶

文件的起始时间和结束时间（相对于参考时刻的秒数）。

`leven`*¶

若数据为等间隔则为 TRUE，否则为 FALSE。

`depmin, depmax, depmen`¶

因变量（Y）的最小值、最大值和均值。

在读入 SAC 文件以及对数据进行处理时，这三个头段变量的值会被自动计算并更新。示例如下：

$ sac
SAC> fg seis
SAC> lh depmax
     depmax = 1.520640e+00      # 最大值
SAC> ch depmax 1000             # 强行修改数据最大值
                                # 这是错误的示范，不要这样做
SAC> lh depmax 1000             # 查看depmax，修改成功
     depmax = 1.000000e+03
SAC> w seis.SAC                 # 写到磁盘中
SAC> q
$ saclst depmax f seis.SAC      # 调用saclst查看磁盘文件中的depmax
seis.SAC         1000           # 可以看到磁盘中的文件depmax=1000
$ sac
SAC> r ./seis.SAC               # 读入SAC
SAC> lh depmax
     depmax = 1.520640e+00      # 此时depmax被自动计算并更新

`scale`¶

因变量比例因子，即真实物理场被乘以该比例因子而得到现有数据。

假设真实物理场的Y值大概在 \(10^{-20}\) 量级，由于数据量级太小处理起来可能不太方便。此时可以将数据乘以 \(10^{20}\) 变成合适的量级，并修改 scale=1.0e20，这样就可以知道自己对数据人为放大了多少倍。

v101.5之前的版本中，在使用 transfer 命令去仪器响应时，若 scale 的值有定义，则输出的数据会根据该值进行放大并修改 scale。在 v101.5及其之后的版本中，scale 被忽略。

`xminimum, xmaximum, yminimum, ymaximum`¶

仅用于 3D（XYZ）文件中，记录X和Y的最小/大值。

`nxsize, nysize`¶

仅用于 3D（XYZ）文件中，表示X和Y方向的数据点数。

`iqual`¶

iqual7标识数据质量，可取如下值：

IGOOD：高质量数据
IGLCH：数据中有毛刺（glitches）
IDROP：数据有丢失（dropouts）
ILOWSN：低信噪比数据
IOTHER：其它

`isynth`¶

合成数地震图标识。

IRLDTA：真实数据

事件相关变量¶

`kevnm`¶

事件名，长度为16个字节。

`evla, evlo, evel, evdp`¶

分别代表事件的纬度（-90到90度）、经度（-180到180度）、高程（单位为 m）和深度（单位为 km，以前为 m）。

`ievreg`¶

事件地理区域8。

`ievtyp`¶

事件类型，这里仅列出部分常见的枚举值：

IUNKN：未知事件
INUCL：核事件
IEQ：地震
IOTHER：其它

`mag`¶

事件震级。

`imagsrc`¶

震级信息来源，可以取如下枚举值：

INEIC：http://earthquake.usgs.gov/earthquakes/search/
IPDE：https://earthquake.usgs.gov/data/comcat/catalog/us/
IISC：http://www.isc.ac.uk/iscbulletin/search/catalogue/
IREB：人工检查过的事件目录
IUSGS ：USGS
IBRK ：UC Berkeley
ICALTECH：California Institute of Technology
ILLNL：Lawrence Livermore National Laboratory
IEVLOC：Event Location
IJSOP：Joint Seismic Observation Program
IUSER：The individual using SAC2000
IUNKNOWN：未知

`imagtyp`¶

震级类型，取如下枚举值：

IMB：体波震级
IMS：面波震级
IML：区域震级
IMW：矩震级
IMD：持续时间震级
IMX：用户自定义震级

`gcarc, dist, az, baz`¶

gcarc：全称Great Circle Arc，即震中到台站的大圆弧的长度，单位为度；
dist：震中到台站的距离，单位为 km；
az：方位角，震中到台站的连线与地理北向的夹角，单位为度；
baz：反方位角，台站到震中的连线与地理北向的夹角，单位为度。

震中距、方位角和反方位角的计算涉及到球面三角的知识，具体公式及其推导可以参考相关代码及书籍。此处列出部分仅供参考：

http://www.eas.slu.edu/People/RBHerrmann/Courses/EASA462/
http://www.seis.sc.edu/software/distaz/
SAC 源码 src/ucf/distaz.c
CPS330 源码 VOLI/src/udelaz.c

`o, ko`¶

o 为事件的发生时刻相对于参考时刻的秒数。ko是绘图时时间变量 o 的标识符。

`khole`¶

若为核爆事件，则其为孔眼标识；若为其它事件，则为位置标识。

`nevid, norid, nwfid`¶

三者分别标识事件 ID、起始时间 ID和波形 ID，仅用于 CSS 3.0 文件中。CSS 3.0 是 SAC 可以处理的一种数据格式，应该是当初 SAC 商业化的产物，目前仍保留在 SAC 头段中。

台站相关变量¶

`knetwk, kstnm`¶

地震台网名和台站名。

`istreg`¶

台站地理区域。

`stla, stlo, stel, stdp`¶

stla：台站纬度（-90到90度）
stlo：台站经度（-180到180度）
stel：台站高程，即地震仪与海平面之间的高程差（单位为米），正值表示仪器位于海平面以上
stdp：地震仪相对于当地地表的深度（单位为米）

`cmpaz, cmpinc, kcmpnm, kstcmp`¶

一个台站至少需要三个正交的通道/分量才能完整地记录地面运动物理量。 cmpaz 和 cmpinc 指定了单个通道记录的方向矢量。

下图给出了 SAC 所使用的 NEU 坐标系，需要注意的是这是一个左手坐标系。图中蓝色箭头为通道所记录的方向矢量，若地面运动与该方向一致，则为正，否则为负。其中，头段变量 cmpaz 表征通道的方位角，其定义为从N向开始顺时针旋转的角度，即图中的角度 \(\phi\)；cmpinc 表征通道的入射角，定义为相对于 U 方向向下旋转的度数，即图中的角度 \(\theta\)。

根据定义，地震仪标准通道的 cmpinc 和 cmpaz 值如下表：

表 4 标准地震通道的 `cmpaz` 和 `cmpinc`¶
方向	`cmpaz`	`cmpinc`
N	0	90
E	90	90
U	0	0

对于非标准方向的地震通道来说，很容易根据 cmpinc 和 cmpaz 的值，将其旋转到 NEU 坐标系或者 RTZ 坐标系，这些将在分量旋转一节中说到。

kcmpnm 是通道名 (component name)，用于存储通道的信息。它包含了三个英文字符，依次为频带码 (Band Code)、仪器码 (Instrument Code) 和方位码 (Orientation Code)。例如，kcmpnm 为 BHZ 意味着该 SAC 文件的通道是宽频带高增益的垂向分量。由于很多台站的水平分量并不是严格的东西、南北方向，现在 IRIS 推荐用 1 和 2 代替 N 和 E。

kstcmp 为辅助型变量，表示台站分量，由 kstnm、cmpaz、cmpinc 推导得到。

`lpspol`¶

如图 cmpaz 和 cmpinc 示意图所示，在左手坐标系下，若三通道都是正极性则为真，否则为假。

震相相关变量¶

`a, f, tn`¶

a 和 f 用于存储事件的初动时刻和结束时刻相对于参考时刻的秒数。

Tn（n=0–9）用于存储用户自定义的时刻相对于参考时刻的秒数，常用于存储震相到时。

`ka, kf, ktn`¶

a、f 以及 Tn 都有一个对应的以 k 开头的字符型头段变量，称之为时间标识。时间标识用于说明对应的时间头段变量中所包含时间的含义。

比如头段变量 a 中通常包含 P 波到时，则此时 ka 的值可以设置为“P”；头段变量 t1 中包含了震相 PcP 的到时，则一般定义 kt1 为“PcP”。

在绘图时，若时间头段变量中有值，则默认会在该时刻处绘制一条垂线，若相应的时间标记有定义，则将时间标记的值显示在垂线附近。

`Xmarker`¶

震相相关的变量对可以构成一个辅助型变量。a 和 ka 可以构成amarker，f 和 kf 可以构成 fmarker， o 和 ko 可以构成 omarker，tn 和 ktn 可以构成 tnmarker（n=0–9）。

这些辅助型变量可以在 listhdr 中使用。

仪器相关变量¶

`kinst, iinst, respn`¶

kinst 为记录仪器的通用名称，iinst 为记录仪器的类型， respn 为仪器相应参数。

其它变量¶

`usern`¶

usern（n=0–9）用于存储用户自定义的浮点型数值。

`kusern`¶

kusern（n=0–2）用于存储用户自定义的字符型值。

`lovrok`¶

若为 TRUE，则磁盘里的原始数据可被覆盖；若为 FALSE，则原始数据不可被覆盖。主要用于保护原始数据，一般来说很少用到，若是出于保护原始数据的目的，应优先考虑对原始数据做备份。

`lcalda`¶

全称为 Calculate Distance and Azimuth。若为 TRUE，则当事件和台站的坐标被写入或被修改时，头段变量 dist、gcarc、az、 baz 将自动计算，否则不会被自动计算，SAC 头段中会存在信息的不兼容。

`kdatrd`¶

数据被读入计算机的日期（一般很少使用）。

1: 星号表示该头段变量在 SAC 中必须有定义值，下同。
2: 使用 jday 而不是 “month+day” 可以少用一个头段变量。
3: 1月1日对应的 nzjday 是1而不是0。
4: 1 s = 1000 ms
5: 枚举型在C源码中使用 #define 宏来定义的，比如 #define IO 11，所有可取的枚举值都以字母 I 开头。
6: 不解
7: 标识仅表示SAC程序内部未使用该头段变量，即变量有值或者无值、有何值，对于程序的运行不会产生任何影响，但用户可以在自己的程序中自由使用这些头段变量。下同。
8: Flinn-Engdahl Regions: http://en.wikipedia.org/wiki/Flinn-Engdahl_regions

头段变量¶

基本变量¶

nvhdr*¶

nzyear, nzjday, nzhour, nzmin, nzsec, nzmsec¶

iztype¶

iftype*¶

idep¶

数据相关变量¶

npts*¶

delta*¶

odelta¶

b, e*¶

leven*¶

depmin, depmax, depmen¶

scale¶

xminimum, xmaximum, yminimum, ymaximum¶

nxsize, nysize¶

iqual¶

isynth¶

事件相关变量¶

kevnm¶

evla, evlo, evel, evdp¶

ievreg¶

ievtyp¶

mag¶

imagsrc¶

imagtyp¶

gcarc, dist, az, baz¶

o, ko¶

khole¶

nevid, norid, nwfid¶