地震觀測(cè)信息技術(shù)創(chuàng)新思考

陳會(huì)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(guó)地震局地震預(yù)測(cè)研究所，北京100036

2）中國(guó)地震局地球物理研究所，北京100081

3）地殼運(yùn)動(dòng)監(jiān)測(cè)工程研究中心，北京100036

4）中國(guó)地震局，北京 100036

1 地震學(xué)是觀測(cè)的科學(xué)，高新技術(shù)推動(dòng)現(xiàn)代地震學(xué)發(fā)展

地震學(xué)是觀測(cè)的科學(xué)，縱貫現(xiàn)代地震學(xué)的發(fā)展，地震觀測(cè)離不開(kāi)高新技術(shù)的發(fā)展。高新技術(shù)（以信息技術(shù)為代表）主要指?jìng)鞲衅骷夹g(shù)、遙測(cè)技術(shù)、遙感技術(shù)、通信技術(shù)、計(jì)算機(jī)技術(shù)、網(wǎng)絡(luò)技術(shù)。地震學(xué)近代經(jīng)歷了幾個(gè)階段：經(jīng)典地震學(xué)階段也稱(chēng)模擬地震學(xué)，定量地震學(xué)階段也稱(chēng)數(shù)字地震學(xué)。地震學(xué)的每一步發(fā)展都和高新技術(shù)密不可分，高新技術(shù)應(yīng)用越來(lái)越多，人類(lèi)對(duì)地球和地震的了解越深入。近年來(lái)特別是汶川地震和日本3·11 地震的發(fā)生，地學(xué)界提出了實(shí)時(shí)地震學(xué)、動(dòng)態(tài)地震學(xué)、應(yīng)急地震學(xué)、信息地震學(xué)、計(jì)算地震學(xué)等等一系列說(shuō)法，其重要內(nèi)容是地震學(xué)應(yīng)該立足研究應(yīng)對(duì)大震巨災(zāi)，包括地震立體實(shí)時(shí)寬帶觀測(cè)、網(wǎng)絡(luò)化、虛擬化（IP 化）、超級(jí)計(jì)算和模擬、可視化、物聯(lián)網(wǎng)、地震處理動(dòng)態(tài)、“地下云圖”、地震雷達(dá)、烈度圖、地震預(yù)警、地震破裂過(guò)程等。可以看出高新技術(shù)對(duì)地震學(xué)發(fā)展和創(chuàng)新的推動(dòng)作用。地震科學(xué)的科研和應(yīng)用方式已經(jīng)發(fā)生了重大變革。

2 地震觀測(cè)信息技術(shù)創(chuàng)新的思考

（1）地震觀測(cè)處理向“快”轉(zhuǎn)化。快速準(zhǔn)確測(cè)定基本參數(shù)，關(guān)心地震機(jī)理和性質(zhì)，是挽救生命的根本，要突破經(jīng)典法依賴(lài)震相識(shí)別，減少震相的影響，快速測(cè)定基本參數(shù)包括地震三要素、烈度速報(bào)、地震預(yù)警、震源機(jī)制、破裂過(guò)程等等一系列地震參數(shù)。地震快速處理已經(jīng)需要秒級(jí)處理技術(shù)，例如地震預(yù)警報(bào)警，地震三要素、烈度速報(bào)等也是需要分鐘級(jí)處理技術(shù)。汶川地震處理的EQIM 技術(shù)、美國(guó)和日本的烈度速報(bào)、緊急地震速報(bào)（預(yù)警）都啟示地震觀測(cè)要向快的方向轉(zhuǎn)化。

（2）地震觀測(cè)處理向“面”轉(zhuǎn)化。“十一五”實(shí)施的中國(guó)地震背景場(chǎng)工程要求地震觀測(cè)從點(diǎn)對(duì)點(diǎn)向面（場(chǎng)）觀測(cè)過(guò)渡。973 項(xiàng)目提出了汶川地震前兆異常度概念，認(rèn)為地震前兆是和構(gòu)造體有關(guān)，從而把點(diǎn)的觀測(cè)轉(zhuǎn)換成面的處理，實(shí)現(xiàn)了由點(diǎn)到面（或場(chǎng)）的轉(zhuǎn)變。美國(guó)地震臺(tái)網(wǎng)觀測(cè)的PGV 和PGA 地震動(dòng)圖系統(tǒng)，采用了計(jì)算機(jī)內(nèi)插值模擬的地震臺(tái)站，以獲得較好的地震動(dòng)位移、速度、加速度圖，快速發(fā)布“儀器”烈度分布圖，也是點(diǎn)的觀測(cè)轉(zhuǎn)換成面的觀測(cè)。我國(guó)也在汶川地震后涌現(xiàn)了很多創(chuàng)新，成功地實(shí)現(xiàn)了地震觀測(cè)點(diǎn)向面轉(zhuǎn)化。

（3）地震觀測(cè)處理向“動(dòng)”的轉(zhuǎn)化。伽里津說(shuō)：地震是照亮地球內(nèi)部的明燈。“可是地震不是時(shí)時(shí)都有也不是到處都有。”動(dòng)態(tài)跟蹤地球內(nèi)部和地震的過(guò)程，是地震學(xué)家夢(mèng)寐以求的理想。現(xiàn)代高新技術(shù)的發(fā)展，已經(jīng)使我們看到了動(dòng)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(dòng)震源探測(cè)地下結(jié)構(gòu)、甚低頻電磁波探測(cè)，都在不同程度上揭示地震動(dòng)態(tài)觀測(cè)的成果。973 項(xiàng)目提出了“地下云圖”動(dòng)態(tài)地脈動(dòng)噪聲地下成像、“地下雷達(dá)”動(dòng)態(tài)主動(dòng)震源深部探測(cè)和動(dòng)態(tài)甚低頻電磁波（SLF）巖石圈探測(cè)等高技術(shù)轉(zhuǎn)化工程，提出了地震觀測(cè)應(yīng)向動(dòng)態(tài)轉(zhuǎn)化。

（4）地震觀測(cè)處理向“可視”轉(zhuǎn)化。高技術(shù)給我們帶來(lái)的另一個(gè)方式變革就是可視化，使科技創(chuàng)新可以讓人們看得見(jiàn)，使科學(xué)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(xué)的觀測(cè)是曲線和圖表，高新技術(shù)的可視化給地震觀測(cè)帶來(lái)新的發(fā)現(xiàn)。石油物探的3D 可視化促進(jìn)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(shí)空演化和地下構(gòu)造。地震觀測(cè)向可視化轉(zhuǎn)化需要將地震觀測(cè)數(shù)據(jù)和計(jì)算、模擬及可視化軟件結(jié)合，以得到最新的知識(shí)和創(chuàng)新成果。