地殻構造探査学

データ解析演習（その1）

準備

準備がすんでいない場合は事前の準備へ戻る。

データの内容の確認と表示

SUのデータは、トレース毎にヘッダと波形データからなっている。トレースとは、1個の受振器で記録された波形の時系列データのことである。一つのデータファイルには複数の受振器で記録された波形記録（トレース）が含まれているのが普通であるが、ファイル中ではトレースが順番に並んでいる。ヘッダにはそのトレース（波形データ）に関する基本的な情報が記載されている。

データの各トレースのヘッダの値を知ることはデータを知る上で大切であるが、全部表示すると大量の数字が表示されることになる。まず、ヘッダの値が取る範囲（最大値と最小値）を表示する。

事前の準備で使用したデータ Nstack.su のヘッダの範囲を表示する。

$ surange < Nstack.su

surange は各トレースのヘッダを読んで、値の範囲（最小値と最大値）を示すプログラム。

出力は以下の通り。

-----
2869 traces:                        : トレースの数
tracl    1 2869 (1 - 2869)          : トレース番号 （1〜2869）
fldr     0 3383 (1092 - 3383)       : 記録（震源）の番号
tracf    0 96 (1 - 96)              : 各記録にある受振点の番号  
ep       69 2899 (994 - 2899)
cdp      1 2869 (1 - 2869)          : CDP番号
cdpt     1
trid     1                          : データ種別 （1: 地震波形）
nhs      0 72 (40 - 5)
offset   -870 0 (-170 - -170)       : オフセット距離 (m)
ns       2250                       : トレース内のサンプル数
dt       4000                       : サンプル間隔 (micro second)
nofils   281 3149 (281 - 3149)
lcf      69 2899 (994 - 2899)
hcf      1
lcs      0 3383 (1092 - 3383)
hcs      0 96 (1 - 96)
year     0 207 (0 - 207)            : タイムスタンプ
hour     0 23 (0 - 3)
minute   0 59 (0 - 39)
sec      0 59 (0 - 57)
grnors   0 72 (40 - 5)
-----

各ヘッダが何を表しているかの詳細を以下で表示できる。調べるときに使おう。

$ sukeyword -o

今度は、演習に使用する波形データ Nshots.su のヘッダを表示してみよう。

$ surange < Nshots.su

出力は（ファイルのサイズが大きいのでちょっと時間がかかる）以下のようになる。

-----
19057 traces:                              : トレースの数
tracl    39069 58125 (39069 - 58125)       : トレース番号
tracr    1 19057 (1 - 19057)               : トレース番号
fldr     1687 2012 (1687 - 2012)           : 震源の番号
tracf    28 96 (96 - 28)                   : 受振点の番号
cdp      900 1300 (900 - 1300)             : CDP番号
cdpt     1 69 (1 - 1)
trid     1 2 (1 - 1)                       : データ種別 (1:seismic, 2:dead)
offset   -2435 -170 (-170 - -2435)         : オフセット距離 (m)
scalel   -10000
scalco   -10000
counit   1
muts     0 11000 (0 - 0)
ns       5500                              : トレース内のサンプル数
dt       2000                              : サンプル間隔 (micro second)
day      206
hour     21 22 (21 - 22)
minute   0 59 (3 - 20)
sec      1 59 (45 - 3)
-----

トレース数は19057あり、各トレースには5500サンプルのデータがあることがわかる。

次に、各トレースのヘッダの値をいくつか表示させてみる。すべてのデータを表示し終えるまで延々と表示されるので、全部終了するまで待たずに、適当なところで Ctrl+C で出力を停めてよい。

$ sugethw key=tracl,fldr,tracf,cdp,offset < Nshots.su
$ sugethw key=tracl,fldr,tracf,cdp,offset output=geom < Nshots.su

sugethw は各トレースのヘッダを表示するプログラム。
'key= ' で出力させるキーワードを指定する。ここでは、tracl,fldr,tracf,cdp,offsetの各キーワードの値を表示させている。それぞれ各トレースの番号や震源・受振点の番号を表している。
'output= ' で出力書式を指定する。'output=geom' だとキーワードが表示されないで数字の並びだけが出力されるので、ヘッダ値をファイルに出力してプログラムで使用する場合などに便利である。

データ中でトレースの並んでいる順番を確かめておこう。

データの選択と切り出し

演習に使用する波形データ Nshots.su は大きいので、その一部だけを表示させることにする。

まず、最初の100トレースだけを表示してみる。
その次の100トレース（101〜200）だけを表示してみる。
次に、ヘッダ fldr の値が1800と1801のデータのみ表示させる。
さらに、時間が6秒〜8秒の間のデータを表示させる。

$ suwind min=1 count=100 < Nshots.su | suximage perc=99 &
$ suwind min=101 count=100 < Nshots.su | suximage perc=99 &
$ suwind key=fldr min=1800 max=1801 < Nshots.su | suxwigb perc=99 &
$ suwind key=fldr min=1800 max=1801 tmin=6.0 tmax=8.0 < Nshots.su | suxwigb perc=99 &

suwind はデータの一部を切り出す窓(window)のプログラム。
'key= ' でキーワードを指定し、'min= ', 'max= ' で範囲を指定する。
時間軸方向は'tmin= ', 'tmax= ' で範囲を指定する。
suximage はイメージ表示。'h', 'H', 'r', 'R' でカラー変更。
suxwigb は波形表示。
'perc=' は表示の振幅のスケールを表す。最大振幅を百分位で表すので、この値が小さいと波形を大きく表示する。
マウスの左ボタンでクリック・ドラッグでズーム。
'q' を押すと終了。

次に、データセットを切り出す練習をする。例えば、Nshots.su から CDP の値が 1090〜1110 までのトレースを取り出して新たに cdp_test.su というデータを作る。

$ suwind key=cdp min=1090 max=1110 < Nshots.su > cdp_test.su

ヘッダの内容を表示する。

$ sugethw key=cdp,offset < cdp_test.su

データをイメージ表示する。

$ suximage perc=99 < cdp_test.su &

波形を見る場合は、

$ suxwigb perc=99 < cdp_test.su &

表示が真っ黒になるかもしれないが、画面の解像度を超えて一度にたくさんの波形を表示しようとするからである。ズームすると波形が見える。確認しよう。

図：ショット記録（イメージ表示）

ヘッダ CDP の順に並び替えて表示してみる。

$ susort cdp < cdp_test.su | suximage perc=99 &

susort はデータを並び替え（ソート）するプログラム。
指定したキーワードの順に並び替える。
susort プログラムでは入力・出力の両方を同時にパイプでつなぐことはできない（仕様）。以下のいずれかを推奨する。
```
    $ susort < 入力データ > 出力データ
    $ susort < 入力データ | 次のコマンド
```

提出課題

作成した cdp_test.su を用いて、

CDP の値が 1090〜1110 までのうちの任意の CDP を一つ選んで、
その値の CDP のデータのみを抜き出し、
ヘッダのキーワード tracf の順に並び替えて、
6.0秒〜7.5秒までのデータを切り出しなさい。

並び替えと時間の切り出しの順序を入れ替えても結果が同じであればよい。そして、

使用したコマンド（プログラムとオプション）、
その波形（イメージではない）を表示させた出力と
そのデータのヘッダの範囲を出力した結果（surangeの出力）

を提出しなさい。マウスの操作で指定範囲のみをズームさせて波形を出力してはいけない。

サンプルファイルは不要なので消去しておく。

$ rm cdp_test.su

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Last modified: Fri Sep 27 10:44:31 JST 2024