SAC 学习记录

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2025.04.23 —— 入门

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由于 SAC 协议不允许用户对该软件进行二次分发，所以本次记录不会上传 SAC 软件的源代码和二进制包。

关于其安装教程请参照 SAC 参考手册。

在命令终端中，一次完整的启动 sac 和退出 quit 称为一个 SAC 会话。

SAC 的设计思想大概可以总结如下：

每个信号被保存到单独的 SAC 格式数据文件中；

SAC 格式包含了描述数据特征的头段区和存储信号的数据区；

将单个或多个 SAC 文件从磁盘读入内存；

通过各种命令对内存中的数据进行操作；

操作完毕，将内存中的数据写入到磁盘，可以覆盖原 SAC 文件或写入新文件中。

以上，我们可知 SAC 对数据的任何处理操作都是在内存空间中进行的，不会对原始数据文件有任何修改，所以必须将处理完成的内存数据输出到物理空间。

SAC 软件通过 read 和 write 命令来读写数据：

r 命令可以使用通配符来读取，例如 * ? 和 [] ；

r 命令也可以添加 more 选项来追加数据到当前内存；

从内存写出数据到磁盘时，建议使用前 prepend 后 append 缀选项，如 w prepend out- ；

如若想覆盖原数据文件，可以直接使用 w over ；

2025.05.08 —— 学习实例

1 插值 / 采样

如下情形，需要对数据进行重采样：

不同仪器的采样周期可能不同，需要将所有的数据重采样到相同的采样周期；

数据为不等间隔数据，需要插值成为等间隔数据；

数据的采样周期很小，导致数据量很大，而实际研究中不需要如此小的采样周期，因而可以对数据做减采样以减小数据量；

数据的采样周期过大，实际研究中需要更小的采样周期，此时需对数据做增采样；

1.1 减采样 decimate

针对减采样，SAC 中定义了专用命令 decimate：

选项 n 设置减采样因子为 n，即每 n 个点中取一个点，n 取值范围为 2 到 7。

选项 FILTER ON|OFF 打开或关闭抗混叠 FIR 滤波器，该命令为了抗混叠，默认打开。

1.2 采样 interpolate

对等间隔或不等间隔数据进行插值以得到新采样率 interpolate，但如果要降低采样率，由于该命令没有抗混叠滤波器，所以最好使用 decimate 命令。

选项 DELTA v 设置新采样率为 v。数据的时间跨度(E-B)保持不变，npts 变化，E 由于需要与 b 的间距为 delta 的整数倍，所以可能会有微调。

选项 NPTS n 强制设置插值后文件的数据点数为 n。时间宽度不变，delta 发生变化。

选项 BEGIN o 设置在 o 处开始插值，该值将作为插值文件的起始时间，也可以通过 cut 命令设置 b 和 e 再进行插值操作。

2 分量旋转 rotate

三个正交的地震传感器即可完全记录地面运动矢量。因此可以将三个正交的分量任意旋转到其它三个正交的方向上。

出于仪器安装的考虑，地震仪三分量一般都是 N、E、U 向的。而地震学里，由于 SH 波与 P-SV 波的解偶，更常处理的是径向(Radial)、切向(Tangential)、Z 向的三分量数据。因而地震信号的旋转是有必要的。

针对该需求，SAC 提供了 rotate 命令来将成对的正交分量旋转一个角度：

TO GCP 旋转到大圆弧路径(“great circle path”)。两个分量必须都是水平分量且头段中必须定义台站和事件的经纬度。首先根据台站和事件经纬度计算出反方位角，并将分量旋转一定角度，使得旋转后的第一个分量沿着反方位角 ±180 度的方向，此时第一个水平分量由事件位置指向台站位置，即地震学中的径向(Radial)分量，一般方位码用 R 表示；第二个水平分量垂直于 R 分量，即地震学的切向(Tangential)分量，一般方位码用 T 表示。

TO v 旋转一定角度使得第一个分量的方位角为 v 度。两个分量必须都是水平分量。

THROUGH v 顺时针旋转 v 度。其中一个分量可以是垂直分量。

NORMAL|REVERSED 输出分量为正/负极性。

💡

rotate 命令可以对多对分量旋转一定的角度，内存中的每两个文件为一对分量，必须注意每对文件的先后顺序。

每对分量必须拥有相同的台站名、事件名、采样率和数据点数，且头段变量 cmpaz 和 cmpinc 必须定义，程序会检查两个分量是否正交(允许 0.02 度的偏差)。