参考

[seisman]https://seisman.github.io/SAC_Docs_zh/

SAC 安装

安装依赖包：

1
2
3

sudo yum install gcc gcc-c++ make
sudo yum install glibc ncurses-devel libSM-devel libICE-devel
sudo yum install libXpm-devel libX11-devel zlib-devel libedit-devel

有些依赖包可能无法安装，例如下面几个。需要手动进行安装。

libedit下载地址：

https://centos.pkgs.org/8/centos-powertools-x86_64/libedit-devel-3.1-23.20170329cvs.el8.x86_64.rpm.html
yum安装即可。
这个安装包未知是否必须安装。

运行如下命令解决报错：X11等错误的情况。
yum install libX*

另几个依赖包：

1 2	sudo yum install libxml2 libxml2-devel -y sudo yum install -y libcurl-devel.x86_64

编译安装

mkdir build
cd build
../configure --prefix=/usr/local/sac
make
sudo make install

运行在主目录下的bashrc文件：~/.bashrc,加入语句：

export SACHOME=/usr/local/sac
export SACAUX=${SACHOME}/aux
export PATH=${SACHOME}/bin:${PATH}

export SAC_DISPLAY_COPYRIGHT=1
export SAC_PPK_LARGE_CROSSHAIRS=1
export SAC_USE_DATABASE=0

运行
source ~/.bashrc
即可。

SAC入门

启动与退出

启动SAC

在控制端输入
sac

退出SAC

在SAC控制端输入quit

样本数据

SAC支持生成样本数据进行学习，即使手头没有SAC数据也可以进行学习使用。

funcgen（fg）

funcgen（function generator），该命令可以生成一些特定的函数，例如脉冲函数、阶跃函数、正弦函数等。

1
2
3

fg impluse  # 生成脉冲函数
plot  # 绘图，将上面的脉冲函数绘制出来
fg seismogram  # 生成地震波形样本 使用该命令会在内存中删除上面生成的脉冲信号。

datagen（dg）

datagen（data generator）。该命令用于生成数据。

1 2	dg sub local cdv.? # 生成了CDV台站记录到的近震三分量波形数据，共有三个波形 pl # plot的简写

读写数据

写入数据

读取数据之前需要拥有SAC数据。除了申请获取之外，换可以通过生成样本数据的方式获取SAC数据。

在SAC中进行下列输入

1
2
3

datagen sub local cdv.n cdv.e cdv.z  # 生成三个SAC数据
write cdv.n cdv.e cdv.z  # 写入磁盘中
ls  # SAC中调用的linux系统命令，表示显示当前文件夹下的目录

写入数据的步骤如下：

1
2
3

w test.n test.e test.z  # 将内存中的三组数据分别写入到三个新的文件中
w over    # 覆盖原来的文件
w append .new  # 在原来的文件名后面加上后缀.new

读取数据

通配符与Linux相同。

* 匹配任意长度字符串
? 匹配任意单个非空字符
[] 匹配从a到g范围内的任意单个字符
- [ABC]或者A,B,C匹配单个字符A或B或C
- [0-9]匹配任意一位数字
- [a-g]匹配a到g范围内任意单个字符

read cdv.n cdv.e cdv.z  # 读取这三个文件，分别指定这三个文件的文件名
read cdv.?  # 读取cdv.开头的所有文件，但是.后面只有一个字符。
read cdv.[nez] # 匹配这三个字符的cdv.开头的文件
r *  # 读取该目录下的所有文件

！！！注意：数据读取到内存中时，每次读取都会清空内存，因此只会保留一次read的数据。
使用more进行追加。

1	read more 文件名（绝对地址）

绘图

绘图在上文中已经提及，使用plot进行绘制。此外，还有
plot1、plot2、plotpk命令。

同时绘制多个波形时，先显示一个波形，在命令行界面显示Waiting
。使用回车显示下一个波形。如果不想显示，可以使用kill命令，简写k杀死进程。

绘图命令

plot

plot绘制内存块中的所有波形数据，但是每次只显示一个波形，然后等待用户输入再决定是否显示下一个波形。

使用回车显示下一个波形，或者使用kill命令杀死进程。

plot1

绘制内存块中的所有波形数据，在同一个窗口中一次显示多个波形，拥有共同的X轴和单独的Y轴。

使用perplot命令设置每个窗口显示的图形数量。

1	plot1 perplot n # n为显示数量

默认情况波形数据按照绝对时间absolute对齐，若波形数据具有不同的开始时间，则波形数据会出现相对错动；
可以使用所有波形数据相对于relative各自的开始时间进行绘图，此时X坐标起始为0。

plot2

一次性将所有内存块中的所有波形绘制在一个窗口内，所有波形共用X轴和Y轴。
因此其适合多个波形对比。

1 2	color red inc list red blue # 对两个数据分别设置红色和蓝色 plot2 # 简写p2

plotpk ppk

在窗口中显示指定个数的波形，共用X轴，具有单独Y轴。常用于拾取震相。

plotpm ppm

利用成对的波形数据，提取出任一时间段内两个波形数据的振幅信息，绘制在“振幅-振幅”图上。
如果若一对波形数据恰好是同一台站两个互相垂直的分量，则“振幅-振幅”图即为“质点运动图”。从“质点运动图”中，可以提取出震相的一些重要信息。

利用垂直和径向分量的波形数据绘制 Rayleigh 面波的质点运动轨迹：

dg sub tele nykl.z             # Z分量
w nykl.z
dg sub tele nykl.e nykl.n      # E、N分量
rotate to gcp                  # 旋转至大圆路径
w nykl.r nykl.t                # R、T分量
r nykl.z nykl.r                # 读入Z和R分量
xlabel 'Radial component'
ylabel 'Vertical component'
title 'Particle-motion plot for partial Rayleigh wave'
xlim 1300 1340                 # 仅绘制Rayleigh面波的部分时间窗
ppm                            # 绘制质点运动图

plotsp

用于绘制不同格式的谱文件，可以绘制“振幅+相位”或者“实部+虚部”，可以任意指定X、Y轴为线性轴或者对数轴。

1
2
3

fg seis
fft  # 进行fft快速傅里叶变换
plotsp am loglog  # 绘制振幅谱。

图像外观元素

fg seis                # 生成数据
qdp on                 # qdp选项指采样绘制数据点。由于计算机性能不佳使用采样的方式绘制数据点提高绘制速度。现在可以使用off选项。
grid on                # 显示网格
title 'Seismic Trace'  # 设置标题
xlabel "Time(s)"       # 设置x轴标签
ylabel "Amplitude"     # 设置y轴标签
filenumber on          # 显示文件号
axes only left bottom  # left和bottom显示axes
ticks only right       # right显示ticks
border on              # top显示border
p                      # 绘图

此外，可以使用以下命令控制坐标轴和坐标系。

xlim 控制绘图的X轴范围
xdiv 控制X轴刻度间隔
xfudge 设定fudge因子，根据数据极值扩展X轴范围
linlin
linlog
loglin
loglog
xlin
xlog
ylin
ylog
对数坐标轴可以使用以下命令控制外观：
xfull
loglab
floor

线条属性控制

使用line命令进行线条属性控制。

line 4  # 线型为4
width 2  # 线宽为2
color red # 红色
p  # 绘制

可以对波形数据进行颜色填充

fg seis  # 创建一个数据
qdp on  # qdp选项指采样绘制数据点。由于计算机性能不佳使用采样的方式绘制数据点提高绘制速度。现在可以使用off选项。
rmean; rtr; taper
line 0 fill red/blue  # 线型为0 负振幅为blue 正振幅为red

绘制组合图

典型组合图示例：源自seisman

fg seis                        # 生成数据
beginframe                     # 打开 frame，开始绘制组合图
xvport 0.1 0.9                 # 设定第一个绘图命令的 viewport
yvport 0.7 0.9
title 'Seismic Trace'          # 设定标题
fileid off                     # 不显示文件 id
qdp off
p
fft wmean                      # FFT
xvport .1 .45                  # 设定第二个绘图命令的 viewport
yvport .15 .55
title 'Amplitude Response (linlog)'
ylim 1e-5 1                    # Y 轴范围
psp am linlog                  # 绘制振幅谱
xvport .55 .9                  # 设定第三个绘图命令的 viewport
title 'Amplitude Response (loglog)'
xlim 1 60
psp am loglog                  # 绘制振幅谱
endframe                       # 关闭 frame

图形设备

可以使用begindevices和enddevices命令开启、关闭指定的图形设备。
使用setdevice命令设置默认的图形设备。

xwindows

以位图方式显示的软件窗口系统。

begindevices

启动命令：

1	BeginDevices Sgf\|Xwindows

Sgf：Sac图像文件设备
Xwindows：X window窗口显示系统

enddevices

关闭命令：

1	EndDevices [ALL\|Sgf\|Xwindows]

ALL：关闭所有图像设备
SGF：SAC图形文件设备
Xwindows：X Window图像窗口系统

setdevices

定义后续绘图默认图形设备

1	SETDEVICE name

name：图形设备名

sgftops

SGF格式是SAC自定义的图像文件格式，转换到其他图像格式需要此命令、
用法：

sgftops
Usage: sgftops sgf_file ps_file [line_width scale_id]
    sgf_file   :  SGF 文件名
    ps_file    :  PS 文件名
    line_width :  图像线宽，可以取1,1.5,2等等
    scale_id   :    - i : landscape模式加上文件id
                    - s : 对图像进行平移、旋转、缩放
                    - si：landscape模式+文件id+平移+旋转+缩放

1	sgftops SGF文件名 PS文件名 [图像线宽 [i\|s\|si]] # 具体含义见上

绘图流程

r cdv.[nez] # 读取数据文件到内存中
begindevices xwindows # 启动xwindows图形设备，简写： bd x
plot  # 绘图，简写：p
### 进行绘制
enddevices xwindows  # 关闭图形设备xwindows，简写：ed x
q # 退出SAC

文件格式

头段变量

基本变量

`nvhdr`

nzyear 年
nzjday 一年的第几天
kzdate（由上面两个变量构成）
kztime（由下面两个变量构成）
nzhour 时
nzmin 分
nzsec 秒
nzmsec 毫秒

1 2	fg seis lh nzyear nzjday nzhour # 显示头段变量信息

`iztype`

等效参考时刻。

IUNKN 未知
IB 文件开始时刻为参考时间
IDAY 参考日期当天午夜为参考时间
IO 事件发生时间为参考时间
IA 初动到时为参考时间
ITn 用户自定义时间Tn为参考时间，n可取0-9

iztype=IO表示数据以发震时刻作为参考时刻，此时头段变量o的值为0

`iftype`

SAC文件类型，决定了头段区之后有几个数据区

ITIME 时间序列文件即Y数据，一般的地震波形数据
IRLIM 频谱文件格式为实部-虚部
IAMPH 频谱文件格式为振幅-相位
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

IUNKN 未知类型
IDISP 位移量单位：nm
IVEL 速度量单位：nm/s
IVOLTS 速度量单位：V（未知含义）
IACC 加速度量单位：nm/s2

数据相关变量

`npts`

数据点数，决定了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。如果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`

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、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。

`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。
scale=1.0e20 指乘10^20转换量级

`xmininum xmaximum yminimum ymaximum`

仅用于3D文件中，记录X、Y的最小、最大值。

`nxsize nysize`

仅用于3D文件中，记录X、Y方向的数据点数。

`iqual`

iqual标识数据质量，可以取如下值：

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 其他

`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`

分别代表事件发生的纬度（-90~~90）经度（-180~~180）高程（m）和深度（km）

`ievreg`

事件发生的地理区域

Flinn-Engdahl Regions: http://en.wikipedia.org/wiki/Flinn-Engdahl_regions

`ievtyp`

事件类型

IUNKN 未知事件
INUCL 核事件
IEQ 地震
IOTHER 其他

`mag`

震级

`imagsrc`

震级信息来源

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

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

`grarc`

全称Great Circle Arc；震中距，震中到台站大圆弧的长度，单位为度

`dist`

震中与台站之间的距离，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

`o ko`

o 事件发生时刻相对于参考时刻的秒数
ko 绘图时时间变量o的标识符

`khole`

若为核爆事件，为孔眼标识；如果是其他事件为位置标识

`nevid norid nwfid`

标识事件ID、起始时间ID、波形ID

台站相关变量

`knetwk kstnm`

地震台网名、台站名

`istreg`

台站地理区域

`stla stlo stel stdp`

台站纬度、精度、高程（地震仪与海平面之间高程差（m））和深度（地震仪相对于当地地表的深度（m））

`cmpaz cmpinc kcmpnm kstcmp`

方位角、入射角、通道名和辅助型变量（表示台站分量）
前两者详见Rdseed学习笔记

kcmpnm 通道名（component name），用于存储通道的信息。包含三个英文字符，包括：
频带码（Band Code）、仪器码（Instrument Code）和方位码（Orientation Code）。

`lpspol`

如图，左手坐标系下，三通道都是正极性为真，否则为假

震相相关变量

`a f tn`

a、f存储事件初动、结束时刻相对于参考时刻的秒数
Tn：n=0-9 存储用户自定义的时刻相对于参考时刻的秒数，常用存储震相到时

`ka kf ktn`

头段变量a、f、tn都有一个对应的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。

a中包含P波到时，ka=P；

t1中包含PcP震相的到时，则kt1设置为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)。

仪器相关变量

`kinst`

记录仪器的通用名称

`iinst`

记录仪器的类型

`respn`

仪器相应参数

其它变量

`usern`

n=0-9 用于存储用户自定义的浮点型数值

`kusern`

n=0-2 用于存储用户自定义字符型值

`lovrok`

若为真，则磁盘里的原始数据可以被覆盖；

若为假，则原始数据不可被覆盖。

用于保护原始数据。建议先做好备份再操作原始数据。

`lcalda`

全称：Calculate Distance and Azimuth。如果为真，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头段中存在信息的不兼容。

`kdatrd`

数据被读入计算机的日期。

阿波罗S12头段变量

NPTS = 46108 采样点数
B = 6.000000e-04 起始时间相对于参考时刻的秒数
E = 6.959548e+03 结束时间
IFTYPE = TIME SERIES FILE sac文件类型， ITIME表示时间序列值
LEVEN = TRUE TRUE表示等时间间隔采样
DELTA = 1.509434e-01 采样周期
DEPMIN = -5.100000e+02 Y的最小值
DEPMAX = 5.120000e+02 Y的最大值
DEPMEN = 5.343101e+01 Y的平均值
KZDATE = JUL 26 (208), 1972 记录时间的绝对时刻
KZTIME = 16:29:18.327 SAC中的绝对时刻
KSTNM = S12 台站名
KHOLE = 核爆事件为孔眼标识，其他事件为位置标识
LOVROK = TRUE True表明原始数据可覆盖
NVHDR = 6 头段变量版本号。目前为6
LPSPOL = FALSE 三通道都是正极性为真。否则为假。
LCALDA = TRUE True标识当事件和台站坐标被写入或修改时，头段变量dist、gcarc、az、baz将自动计算
KCMPNM = MHZ 台站名
KNETWK = XA 台网名