地震觀測信息技術創(chuàng)新思考

陳會忠 蔡晉安 黃建平 澤仁志瑪 沈 萍何加勇 王東彬 陸松寶

1）中國地震局地震預測研究所，北京100036

2）中國地震局地球物理研究所，北京100081

3）地殼運動監(jiān)測工程研究中心，北京100036

4）中國地震局，北京 100036

1 地震學是觀測的科學，高新技術推動現(xiàn)代地震學發(fā)展

地震學是觀測的科學，縱貫現(xiàn)代地震學的發(fā)展，地震觀測離不開高新技術的發(fā)展。高新技術（以信息技術為代表）主要指傳感器技術、遙測技術、遙感技術、通信技術、計算機技術、網(wǎng)絡技術。地震學近代經(jīng)歷了幾個階段：經(jīng)典地震學階段也稱模擬地震學，定量地震學階段也稱數(shù)字地震學。地震學的每一步發(fā)展都和高新技術密不可分，高新技術應用越來越多，人類對地球和地震的了解越深入。近年來特別是汶川地震和日本3·11 地震的發(fā)生，地學界提出了實時地震學、動態(tài)地震學、應急地震學、信息地震學、計算地震學等等一系列說法，其重要內(nèi)容是地震學應該立足研究應對大震巨災，包括地震立體實時寬帶觀測、網(wǎng)絡化、虛擬化（IP 化）、超級計算和模擬、可視化、物聯(lián)網(wǎng)、地震處理動態(tài)、“地下云圖”、地震雷達、烈度圖、地震預警、地震破裂過程等?？梢钥闯龈咝录夹g對地震學發(fā)展和創(chuàng)新的推動作用。地震科學的科研和應用方式已經(jīng)發(fā)生了重大變革。

2 地震觀測信息技術創(chuàng)新的思考

（1）地震觀測處理向“快”轉(zhuǎn)化?？焖贉蚀_測定基本參數(shù)，關心地震機理和性質(zhì)，是挽救生命的根本，要突破經(jīng)典法依賴震相識別，減少震相的影響，快速測定基本參數(shù)包括地震三要素、烈度速報、地震預警、震源機制、破裂過程等等一系列地震參數(shù)。地震快速處理已經(jīng)需要秒級處理技術，例如地震預警報警，地震三要素、烈度速報等也是需要分鐘級處理技術。汶川地震處理的EQIM 技術、美國和日本的烈度速報、緊急地震速報（預警）都啟示地震觀測要向快的方向轉(zhuǎn)化。

（2）地震觀測處理向“面”轉(zhuǎn)化?！笆晃濉睂嵤┑闹袊卣鸨尘皥龉こ桃蟮卣鹩^測從點對點向面（場）觀測過渡。973 項目提出了汶川地震前兆異常度概念，認為地震前兆是和構(gòu)造體有關，從而把點的觀測轉(zhuǎn)換成面的處理，實現(xiàn)了由點到面（或場）的轉(zhuǎn)變。美國地震臺網(wǎng)觀測的PGV 和PGA 地震動圖系統(tǒng)，采用了計算機內(nèi)插值模擬的地震臺站，以獲得較好的地震動位移、速度、加速度圖，快速發(fā)布“儀器”烈度分布圖，也是點的觀測轉(zhuǎn)換成面的觀測。我國也在汶川地震后涌現(xiàn)了很多創(chuàng)新，成功地實現(xiàn)了地震觀測點向面轉(zhuǎn)化。

（3）地震觀測處理向“動”的轉(zhuǎn)化。伽里津說：地震是照亮地球內(nèi)部的明燈?！翱墒堑卣鸩皇菚r時都有也不是到處都有。”動態(tài)跟蹤地球內(nèi)部和地震的過程，是地震學家夢寐以求的理想。現(xiàn)代高新技術的發(fā)展，已經(jīng)使我們看到了動態(tài)跟蹤能夠發(fā)現(xiàn)地下變化曙光，噪聲地下結(jié)構(gòu)成像、主動震源探測地下結(jié)構(gòu)、甚低頻電磁波探測，都在不同程度上揭示地震動態(tài)觀測的成果。973 項目提出了“地下云圖”動態(tài)地脈動噪聲地下成像、“地下雷達”動態(tài)主動震源深部探測和動態(tài)甚低頻電磁波（SLF）巖石圈探測等高技術轉(zhuǎn)化工程，提出了地震觀測應向動態(tài)轉(zhuǎn)化。

（4）地震觀測處理向“可視”轉(zhuǎn)化。高技術給我們帶來的另一個方式變革就是可視化，使科技創(chuàng)新可以讓人們看得見，使科學家視野發(fā)生了根本變化，也使科技更加貼近公眾。經(jīng)典地震學的觀測是曲線和圖表，高新技術的可視化給地震觀測帶來新的發(fā)現(xiàn)。石油物探的3D 可視化促進了新的油氣田的發(fā)現(xiàn)，汶川地震主震及其余震3D 可視化顯示了地震的時空演化和地下構(gòu)造。地震觀測向可視化轉(zhuǎn)化需要將地震觀測數(shù)據(jù)和計算、模擬及可視化軟件結(jié)合，以得到最新的知識和創(chuàng)新成果。