地震观测信息技术创新思考

陈会忠 蔡晋安 黄建平 泽仁志玛 沈 萍何加勇 王东彬 陆松宝

1）中国地震局地震预测研究所，北京100036

2）中国地震局地球物理研究所，北京100081

3）地壳运动监测工程研究中心，北京100036

4）中国地震局，北京 100036

1 地震学是观测的科学，高新技术推动现代地震学发展

地震学是观测的科学，纵贯现代地震学的发展，地震观测离不开高新技术的发展。高新技术（以信息技术为代表）主要指传感器技术、遥测技术、遥感技术、通信技术、计算机技术、网络技术。地震学近代经历了几个阶段：经典地震学阶段也称模拟地震学，定量地震学阶段也称数字地震学。地震学的每一步发展都和高新技术密不可分，高新技术应用越来越多，人类对地球和地震的了解越深入。近年来特别是汶川地震和日本3·11 地震的发生，地学界提出了实时地震学、动态地震学、应急地震学、信息地震学、计算地震学等等一系列说法，其重要内容是地震学应该立足研究应对大震巨灾，包括地震立体实时宽带观测、网络化、虚拟化（IP 化）、超级计算和模拟、可视化、物联网、地震处理动态、“地下云图”、地震雷达、烈度图、地震预警、地震破裂过程等。可以看出高新技术对地震学发展和创新的推动作用。地震科学的科研和应用方式已经发生了重大变革。

2 地震观测信息技术创新的思考

（1）地震观测处理向“快”转化。快速准确测定基本参数，关心地震机理和性质，是挽救生命的根本，要突破经典法依赖震相识别，减少震相的影响，快速测定基本参数包括地震三要素、烈度速报、地震预警、震源机制、破裂过程等等一系列地震参数。地震快速处理已经需要秒级处理技术，例如地震预警报警，地震三要素、烈度速报等也是需要分钟级处理技术。汶川地震处理的EQIM 技术、美国和日本的烈度速报、紧急地震速报（预警）都启示地震观测要向快的方向转化。

（2）地震观测处理向“面”转化。“十一五”实施的中国地震背景场工程要求地震观测从点对点向面（场）观测过渡。973 项目提出了汶川地震前兆异常度概念，认为地震前兆是和构造体有关，从而把点的观测转换成面的处理，实现了由点到面（或场）的转变。美国地震台网观测的PGV 和PGA 地震动图系统，采用了计算机内插值模拟的地震台站，以获得较好的地震动位移、速度、加速度图，快速发布“仪器”烈度分布图，也是点的观测转换成面的观测。我国也在汶川地震后涌现了很多创新，成功地实现了地震观测点向面转化。

（3）地震观测处理向“动”的转化。伽里津说：地震是照亮地球内部的明灯。“可是地震不是时时都有也不是到处都有。”动态跟踪地球内部和地震的过程，是地震学家梦寐以求的理想。现代高新技术的发展，已经使我们看到了动态跟踪能够发现地下变化曙光，噪声地下结构成像、主动震源探测地下结构、甚低频电磁波探测，都在不同程度上揭示地震动态观测的成果。973 项目提出了“地下云图”动态地脉动噪声地下成像、“地下雷达”动态主动震源深部探测和动态甚低频电磁波（SLF）岩石圈探测等高技术转化工程，提出了地震观测应向动态转化。

（4）地震观测处理向“可视”转化。高技术给我们带来的另一个方式变革就是可视化，使科技创新可以让人们看得见，使科学家视野发生了根本变化，也使科技更加贴近公众。经典地震学的观测是曲线和图表，高新技术的可视化给地震观测带来新的发现。石油物探的3D 可视化促进了新的油气田的发现，汶川地震主震及其余震3D 可视化显示了地震的时空演化和地下构造。地震观测向可视化转化需要将地震观测数据和计算、模拟及可视化软件结合，以得到最新的知识和创新成果。