4. 原始时间序列检查与预处理

CSAMT采集到的是各测点电磁场分量随时间变化的原始时间序列，通常以二进制或文本格式按道存储。视电阻率曲线的质量，在很大程度上取决于进入反演或成像之前，这批原始数据是否被认真检查和处理过。原始时间序列检查与预处理的任务，就是在正式做频谱分析、阻抗估算之前，把"脏"数据识别出来、修正或剔除，并保证参与后续计算的多道数据在时间上严格对齐。本节围绕五项核心工作展开：时间序列完整性检查、飞点剔除、工频干扰识别、同步性检查、数据分段与编辑。

一、时间序列完整性检查

完整性检查是预处理的第一步，目标是确认每个采集道在记录时段内"有没有缺、有没有断、有没有异常饱和"。实际工作中常遇到三类问题：一是记录长度不足或采样率设置错误，导致某道数据点数与设计不符；二是采集过程中因电源、存储或传输故障出现整段丢数，表现为文件中出现全零块或重复块；三是前放饱和或增益设置不当，造成波形削顶。

检查时先读取道头信息，核对采样率、起始时间、总采样点数、增益与滤波设置是否与采集班报一致。随后逐道统计：点数是否等于"记录时长×采样率"，是否存在连续大段零值，峰值是否接近ADC满量程。例如某道设计采样率2400 Hz、记录时长60 s，则应有144000个样点；若实际只有138000点，就说明中间存在丢数，需要定位丢数位置并判断该时段是否还能用于叠加。对于削顶波形，应结合增益记录判断是前放饱和还是环境干扰过强，前者需降低增益重采，后者则要在后续处理中重点压制。

二、飞点剔除

飞点（spike）是时间序列中个别样点突然偏离正常幅值、随后又迅速恢复的孤立异常点，多由静电放电、接触不良、仪器瞬时抖动或外部脉冲干扰引起。飞点幅度往往远大于背景电磁信号，若直接参与频谱计算，会在整个频带内抬高频谱本底，严重污染高频段视电阻率。

工程上常用"中值滤波+阈值判别"的方法识别飞点：对序列做短窗中值滤波得到局部趋势，计算每个样点与趋势的偏差，当偏差超过背景标准差若干倍（如5～8倍）时判为飞点。识别后不宜简单置零，因为置零本身会引入阶跃；更稳妥的做法是用相邻样点线性插值或中值替代。需要强调的是，飞点剔除必须保留处理记录，注明剔除位置与替代方式，避免把真实的高频瞬变信号误当飞点抹掉。对于连续多个样点同时异常的情况，应按"坏段"处理而非逐点剔除。

三、工频干扰识别

工频干扰是CSAMT原始数据中最常见的噪声，表现为50 Hz及其谐波（100 Hz、150 Hz……）的稳定正弦叠加。识别方法很直接：对时间序列做频谱分析，观察50 Hz整数倍频点是否出现明显窄峰；也可用陷波前后能量对比来判断干扰强度。若某道50 Hz处能量比邻近频点高出十几分贝以上，基本可判定存在较强工频干扰。

处理上，可在时间域用窄带陷波滤波器压制工频及其谐波，但陷波器Q值不宜过高，否则会过度损伤邻近有效频点，造成视电阻率曲线在相应频点出现虚假起伏。更常用的做法是在频谱计算后，对受工频污染的频点直接剔除或加权降权，而不是在时间域强行滤波。实际判断时要区分"稳定工频"与"工频+随机脉冲"：前者适合陷波，后者应优先做飞点剔除，否则陷波会把脉冲能量扩散到整个频带。

四、同步性检查

CSAMT依靠多道同时记录电场与磁场分量，再通过互功率谱估算阻抗。若各道之间存在时间偏移，互谱的相位就会失真，直接反映为视电阻率曲线和相位曲线的系统性偏差。同步性检查主要核对两点：各道是否使用同一GPS时标触发，起始样点是否对齐；记录过程中是否出现时钟漂移或丢样导致的错位。

具体做法是选取一段信噪比较高的共同时段，计算电场道与磁场道的互相关函数，正常情况下互相关峰值应出现在零延迟附近；若峰值明显偏离零点（例如偏移数十个样点），说明存在时移，需要在处理中做时移校正或直接弃用该时段。对于分布式采集系统，还应检查各采集站GPS锁定状态记录，未锁定的时段数据可靠性要打折扣。

五、数据分段与编辑

原始记录往往长达数十分钟，其中既有高质量时段，也有受强干扰、人员走动或设备切换影响的坏段。数据分段与编辑就是把长记录切成若干短段（例如每段2～8 s，具体取决于目标频带），逐段评估质量，保留干净段用于叠加，剔除坏段。

分段时要注意段长与最低目标频率匹配：段长应至少覆盖最低分析频率的若干个周期，否则低频段谱估计不稳定。编辑时对每段计算均方根幅值、飞点比例、工频能量占比等指标，设定阈值自动初筛，再由人工复核边界段。被剔除的段要记录起止时间和原因，便于追溯。若某测点坏段比例过高（例如超过一半），说明采集条件不理想，应优先考虑补采，而不是靠少量好段勉强叠加。

完成上述五项工作后，得到的是各道时间对齐、飞点已处理、工频已识别、坏段已剔除的干净时间序列，这才具备进入频谱分析与阻抗估算的条件。原始时间序列检查看似繁琐，却是保证后续视电阻率曲线可信的第一道关口。