根据拟选点现场环境调查，横涧乡青山村、徐家湾乡小岭口山洞和东明镇段家村均满足地磁基本站建设基础条件，但后期经咨询当地乡镇府和村委会，在进行密跨度测试工作结束后，青山村拟选区耕地所有人不再同意土地租用，要求所拟选地区采用全部征用、一次性赔偿方式进行结算，但根据基本农田不容许征用的原则，经多次协商未果，决定放弃对该拟选区的环境测试工作和备选使用，只对东明镇段家村和徐家湾乡小岭口山洞进行环境噪声测试工作，同时考虑到山洞本身的特殊条件，在进行测试时，选择对山洞内外同时进行测试，并进行数据同期对比分析，发现山洞对地磁观测存在一定的屏蔽作用，决定放弃对该拟选区的备选使用，最终确定段家村拟选点作为卢氏地磁基本站的建设场地[10]。
4.1 密跨度测试
（1）测点布设。根据《地震台台网设计技术要求：电磁观测网》（DB/T 37-2010）二级固定地磁观测网观测站的观测场地符合50 m×50 m范围内地磁场总强度F分布均匀，且水平梯度ΔF≤5 nT/m要求。在初步勘选的基础上，根据拟选场地环境，选用地势较为平坦且与山坡相邻的区域开展测试。测点位置由罗盘定位，皮尺拉线，约20 cm高木桩标识，依次编号。
青山村（图3）拟选点选择采用地势较为平坦的核桃树耕地进行密跨度测点布设，测点位置由罗盘定位，皮尺拉线，约20 cm高红色木桩标识，依次编号。观测场地采用50 m×50 m范围5 m等间距测试，针对部分测点受地形高差影响，采用人工架设探头杆进行消除，基本保证测区处于一个等值线平面，消除高差对测试数据的影响。
图3 青山村拟选点密跨度测试布设区域图Fig.3 The layout area map of the dense span test of the proposed site of Qingshan Village
徐家湾乡小岭口山洞（图4）因受其山洞本身条件限制，选择采用在山洞口空地和山洞内进行密跨度测点布设，其中山洞口选择较为平坦的地势，测点位置由罗盘定位，皮尺拉线，石膏粉标识，依次编号。第一次选择对小岭口山洞内进行1 m×80 m范围场地测试，对小岭口山洞口进行10 m×10 m范围场地测试；测试结束后对数据进行分析处理，发现部分数据受场地环境原因变化较大，超差现象严重，综合分析认为：测试时，发现前期山洞遗留铁丝、灯泡等铁磁性物体，虽然对其进行清理，但可能只清理掉山洞内地面遗留铁磁性物质，对隐藏覆土下的未进行详细清理，可能对观测数据造成一定影响。第二次首先对测试场地进行地毯式清查，清除像灯丝、铁丝、卡口等一切可能对观测造成影响的铁磁性遗留物体后再进行测试，本次共采用山洞口和山洞内两个地点以1m等间距测试，其中山洞口空旷场地采用10 m×10 m范围；山洞内采用进深1 m×80 m范围，由于洞口位置地势原因，山洞内第一个测点布设于距离洞口15 m处开始进深向内测试。
图4 小岭口山洞拟选点洞口密跨度测试布设区域图Fig.4 The layout area map of the dense span test of the proposed site of Xiaolingkou Cave
段家村（图5）拟选点选择采用地势较为平坦的烟叶耕地进行密跨度测点布设，测点位置由罗盘定位，皮尺拉线，约20 cm高红色木桩标识，依次编号。观测场地采用50 m×50 m范围5 m等间距测试，针对部分测点受地形高差影响，采用人工架设探头杆进行消除，基本保证测区处于一个等值线平面，消除高差对测试数据的影响。
图5 段家村拟选点密跨度测试布设区域图Fig.5 The layout area map of the dense span test of the proposed site of Duanjia Village
（2）技术要求。测试采用5人组成的小组，两人负责测量机的操作，1人负责日变站的操作，1人负责测量数据的记录，1人负责计时。采用3套G-856质子磁力仪观测，编号分别采用仪器号361、305、306直接使用。其中三套仪器对比测试后发现361和306仪器更为稳定，因此选择将305仪器作为备机，361仪器作为日变站，306仪器作为测量机使用；测量前，测定使用的361和306两台质子磁力仪的仪器差df，利用df=f日变站－f测线计算，通过30组采样计算，其中徐家湾乡小岭口山洞拟选点山洞外测区df=5.0 nT，山洞内测区df=0.9 nT，段家村拟选点测区df=2.3 nT，确保在整个测量过程中只要更换测区就必须进行一次仪器差值测试，保证所有仪器工作状态正常和测量数据的真实可靠。测量时，利用探头杆将质子磁力仪探头高度架设至1.5 m，同时利用人工根据场地环境条件，随机调整探头高度，保证测量过程中探头处于一个等值线平面；采样间隔设置为10 s，每测点读取3个数后取其均值进行记录；测量时间选择避开磁扰日，受到人为干扰、仪器互扰、误差较大的观测数据时进行重测记录。
（3）计算方法。计算各测点观测值的均值与同时段日变站观测值均值的差值ΔFij，i为测点编号， j为测线编号。
上式中：i为测点序号；j为磁力仪在测点i的读数的序号；Fij为相应磁力仪的读数；Fj为相同时刻日变站的观测值。ΔFi反映了测点i处相对于日变站处的磁场的空间差别。计算结果应取位到0.1 nT。所有的计算结果应进行复核。
（4）结果分析。青山村拟选点利用Fij值绘制所测区域地磁场分布等值线图（图6），等值线间距为5 nT。测点按照由南向北、自西向东的顺序依次进行编号，测区范围为50 m×50 m，测点按照5 m间隔进行测量。由图分析：拟选场地测区整体梯度较小，磁场稀疏，中间种植核桃树苗较为平坦地区梯度更为稀疏，该区域为布设地磁探头最佳位置，西侧和东南侧较为密集区主要可能和测区地势起伏较大相关，东北角较为密集区主要是因为测点旁边遗留一座废弃的水泥沙石建造的空水池，整体环境磁场较稳定，梯度值符合地磁台址勘选建设要求。
图6 青山村拟选场址地磁场分布等值线图Fig.6 The isoline figure of the geomagnetic field distribution of the proposed site of Qingshan Village
徐家湾乡小岭口山洞拟选点选择山洞内外两个测区进行测试（图7~8 ），分别利用Δ Fi值绘制所测区域地磁场分布等值线图。山洞内测点受山洞本身的特殊因素限制，按照由南向北81个测点、自西向东2个测点的顺序依次进行编号，测区范围为1 m×80 m，测点按照1 m间隔进行测量。按照南北走向将测点分为两条侧线，其中东部全部测点命名为侧线1，西部全部测点命名为测线2，由图分析：因受地理条件限制影响，测量范围不足说明磁场梯度变化情况，但根据相邻两点ΔFi值的变化动态分析，相邻测点的水平梯度ΔF≤5 nT/m，梯度值符合地磁基本站台址勘选建设要求。山洞口等值线间距设置为5 nT，测点按照由南向北、自东向西的顺序依次进行编号，测区范围为10 m×10 m，测点按照1 m间隔进行测量。由图分析：拟选场地测区整体梯度较小，磁场稀疏，南侧靠近山洞磁场梯度较好，可根据场地环境向山洞内部延伸布设地磁探头，西北侧较为密集区部分是因为测点旁边为山谷走向，北侧距离山体较近，可能对磁场观测产生了一定影响，但整体环境磁场稳定，梯度值符合地磁基本站台址勘选建设要求。
段家村拟选点利用Fij值绘制所测区域地磁场分布等值线图（图9），等值线间距为5 nT。测点按照由南向北、自西向东的顺序依次进行编号，测区范围为50 m×50 m，测点按照5 m间隔进行测量。由图分析：拟选场地测区整体梯度较小，磁场稀疏，西侧耕地区磁场梯度较好，可根据场地环境选择地磁探头布设位置，东南侧较为密集区部分是因为测点旁边遗留一座废弃的烟叶浇灌蓄水池，内部建造含有少量钢架导致，整体环境磁场稳定，梯度值符合地磁基本站台址勘选建设要求。
图7 徐家湾乡小岭口山洞内部地磁场强度值Fig.7 The intensity value of the geomagnetic field inside the Xiaolingkou Cave in Xujiawan Township
图8 小岭口山洞口地磁场分布等值线图Fig.8 The isoline figure of the geomagnetic field distribution of the proposed site of Xiaolingkou Cave in Xujiawan Township
图9 段家村拟选场址地磁场分布等值线图Fig.9 The isoline figure of the geomagnetic field distribution of the proposed site of Duanjia Village
4.2 环境噪声测试
（1）测点布设。徐家湾乡小岭口山洞拟选点环境噪声测试测点布设点选择在山洞内外两个测点（图 10），山洞外选择磁场梯度测区分布较为稀疏的南部靠近山洞口区，山洞内测点选择山洞进深约60 m处，探头底部采用岩石打磨铺设找平，下挖1.5 m深坑放置，顶部利用塑料桶防护后采用泡沫遮盖，再铺设塑料布进行防水处理后用覆土掩埋，尽可能保证测点探头防水、保温。由于受数据线长度限制，观测主机、供电电瓶、笔记本等利用塑料收纳箱遮盖布设于山洞内进深30 m处， GPS架设至山洞口外半山坡处，保证仪器正常授时，数据传输利用数采直连方式，实时记录，利用U盘一天两次下载保存。
段家村拟选点环境噪声测试测点布设选择在磁场梯度测区内（图 11），且分布较为稀疏的西部区域，观测主机、供电电瓶、笔记本等利用塑料收纳箱遮盖，探头布设于距离主机北侧约15 m处，采用人工挖1.5 m深坑埋设。第一次：探头底部采用地板砖铺设找平，顶部采用无磁塑料板和木板遮盖，再利用塑料膜遮盖后，回填土壤掩埋。观察数据发现，Z分量出现严重超差、台阶现象严重，打开发现埋设探头位置土壤特别粘稠，湿度较大，可能对探头和信号线产生影响导致。第二次：将探头放置于塑料收纳箱中，将信号线利用塑料膜包裹后，再进行土壤回填掩埋，避免探头和信号线直接与土壤直接接触，从而避免一定湿度、温度干扰，确保测试数据稳定、可靠。GPS架设至测点南部木制线杆处，保证仪器正常授时，数据传输利用数采直连方式，实时记录，利用U盘一天两次下载保存。
图 10 徐家湾乡小岭口山洞拟选点环境噪声测试布设点位置图Fig.10 Location map of the layout points of the environmental noise test of the proposed site of the Xiaolingkou cave in Xujiawan Township
图 11 段家村拟选点环境噪声测试布设点位置图Fig.11 Location map of the layout points of the environmental noise test of the proposed site of Duanjia Village
（2）计算方法。同步差及屏蔽效应计算：同步差计算公式：
X(Z,H,D)=A1(t)- A2(t)（1）
日变幅屏蔽效应计算公式：
其中X( Z,H,D)为各分量同步差值；A( t )为地磁各分量日变幅（A1为山洞内值，A2为山洞外值），t2 =t1 +1（t为观测日期）；Z1为山洞内Z分量日变幅，Z2为山洞外Z分量日变幅。
静态骚扰测试一阶差分计算：利用环境噪声测试连续48 h数据作为基础数据进行一阶差分计算，差分值Δ≤0.5 nT为合格。
电磁环境噪声计算：任意选取测试期2h内的数据中选取10段连续10 s数据，计算每10 s观测数据的峰峰值和RMS值，再获取这10段10 s数据的平均值即为测试点此时段的背景噪声峰峰值和RMS值。噪声计算结果应取位到0.01 nT，峰峰值≤0.2 nT，RMS值≤0.07 nT为合格。
峰峰值计算公式：
N p=max ( x∶1 x 10 )-min ( x∶1 x 10 )（3）
其中 max ( x∶1 x10) 为 10 个数据中的最大值、min ( x∶1 x10)10个数据中的最小值。
RMS值计算公式：
其中
为10 s数据的平均值。
（3）结果分析。徐家湾乡小岭口山洞拟选点选取连续观测48 h数据分析计算可知（表4），山洞内外整体环境较好，环境噪声变化主要都在±0.2 nT范围以内，一阶差分计算除少量部分数据由于仪器工作状态故障和地磁场自身扰动较大引起外，整体数据运行稳定；为进一步分析山洞内数据测试情况，对比山洞内外观测数据一致性，通过120 h数据同期对比山洞内外各分量日变差异，发现D和H分量数据一致性较好，Z分量数据差异变化较大，经Z分量日变幅消除仪器差后对比山洞内外计算，发现山洞内对比山洞外存在8.19%的屏蔽，故山洞受本身封闭的特殊条件，对地磁观测产生一定的影响，不适合直接进行地磁基本站的使用（图 12～14）。
段家村拟选点静态骚扰测试经连续观测48 h数据分析计算可知，该测区及周边整体环境较好，环境噪声变化主要都在±0.2 nT范围以内，一阶差分计算除少量部分数据由于仪器工作状态故障和地磁场自身扰动较大引起外，整体数据运行稳定，数据一致性较好；电磁环境噪声计算分别选取测试期第二天05～07 h和16～18 h各2 h内的数据中
表4 Z分量日变幅及屏蔽效应Table 4 Daily amplitude and shielding effect of Z component
图 12 徐家湾乡小岭口山洞（内）拟选点测试日变曲线及环境噪声曲线图Fig.12 The daily variation curve and environmental noise curve tested in the proposed site of Xiaolingkou Cave（inside）in Xujiawan Township
图 13 徐家湾乡小岭口山洞（外）拟选点测试日变曲线及环境噪声曲线图Fig.13 The daily variation curve and environmental noise curve tested in the proposed site of Xiaolingkou Cave（outside）in Xujiawan Township
图 14 段家村拟选点测试日变曲线及环境噪声曲线图Fig.14 The daily variation curve and environmental noise curve tested in the proposed site of Duanjia village
表5 段家村拟选点环境噪声峰峰值、RMS值计算统计表Table 5 Statistical table of environmental noise peak-to-peak and RMS value of the proposed site of Duanjia Village
选取10段连续10 s数据计算峰峰值和RMS值，计算结果均满足环境噪声标准要求（表5）；测试期间当地的观测环境没有受到短周期磁骚扰源的影响；环境噪声测试符合地磁基本站台址勘选建设要求[11]。
