电子技术在地震预报中的应用

周昌贤，郑韶鹏

（厦门地震勘测研究中心，361021）

0 前言

一直以来，无论哪个国家，地震的预报工作总被人们所诟病。而确实地地震预报从技术层面来说，准确性要求相当高，而且在预测中不可避免地总涉及准确信息的收集与处理，这时候电子技术的应用正在逐步突破传统做法的局限性，使得地震的准确预报越来越成为可能。

1 电子技术的定义、发展阶段及相关技术应用。

1.1 电子技术

电子技术是指通过电子学的原理，利用电子器件设计和制造某种特定功能电路，来辅助解决实际问题的现代科学。它可主要分为信息电子技术和电力电子技术两大分支。其中信息电子技术包括 模拟（Analog） 电子技术和 l 数字（Digita） 电子技术。电子技术主要的作用在于对电子信号进行处理，其处理方式主要有以下四种：信号发生、信号放大、信号滤波、信号转换。

图1 电子技术

图2 电子技术产品代表

1.2 发展阶段

电子器件及其电子器件构成电路的应用是电子技术研究的主要内容。而构成各种分立、集成电子电路最基本的元器件主要是半导体器件。随着电子技术迅猛发展，如今各类新型半导体器件不断涌现。而现代电子技术发展方向,是从传统电力电子学（以低频技术处理问题为主）,向现代电力电子学方向（以高频技术处理问题为主）转变。

五十年代末六十年代初的硅整流器件是电力电子技术起源,到现在为止其发展先后经历了三大时代跨越（整流器时代、逆变器时代和变频器时代）,有力地促进了电力电子技术在社会新领域的应用。而以功率MOSFET、IGBT为代表，集高频高压和大电流于一身的复合器件（功率半导体），是从八十年代末期和九十年代初期发展起来的，这已经表明传统电力电子技术到现在已经跨进现代电力电子时代。

2 地震预报定义及方法

相对而言，在地震预报中，对未来破坏性地震发生的时间、地点、震级及地震影响的预测是最主要的。地震预测主要是利用地震地质、地壳活动性、前兆异常以及环境因素等多种手段研究监测来达到防灾减灾的目的。现代地震预报技术，主要是通过地震监测考察、野外地质调查勘探、室内实验论证多方面，实现对发生地震条件、地震规律、地震前兆、地震机理的监测预报来及时制定相关对策。

2.1 地震预报定义

发震时间、发震地点和震级被称为地震预报的三要素。而地震预报综合五阶段工作程序主要包括地震形势预知、地震中期预报、短期预报、临震预报以及震后预报。

震后地震趋势预报指破坏性地震发生之后，及时分析受其影响地区近期内地震活动形势（无震预报、震后强余震及更大地震预报）。

图3 地震预报周期分类

图4

2.2 地震预报方法

地震预报方法通常有以下三类，即地震地质法、地震统计法和地震前兆法。然而这三者之间不能孤立存在，只有相互结合补充，方能获得良好的预报效果。

2.2.1 测震学预报

这种预报方法也称为“以震报震”。它主要通过利用地震活动空间、活动时间及强度变化来达到预报地震三要素（波速比、b值、围空、条带、统计预报等）的目的。到目前为止，测震学预报越来越受到了地震检测工作者的重视，也逐渐作为地震综合数据分析预报的主要依据。

2.2.2 地震前兆观测

它主要通过地震前兆监测设施提供资料，并对数据进行处理划定异常，从而有效预报地震。目前，常见的前兆监测手段一般有以下几类：地下水观测、地形变观测及电磁场观测。

2.2.3 宏观异常

通常，技术性预测总需要结合自然界动植物感官的异常反应才能达到很好的预测效果。而这种预测手段就强调通过感官来发现震前异常现象。它主要包括大规模的动物习性异常、地下水位涨落及果树重花等等等。一旦短时间内大量出现此类异常，地震来临的可能性要大得多。

3 地震预报中电子技术应用

近些年，世界范围内一些国家陆续展开对“地震-卫星技术”的研究工作，并取得良好效果。其主要通过应用现有的卫星信息（GPS、热红外、电离层、合成孔径雷达干涉测量(InSAR)、重力、电磁波）研究，初步形成了与地震活动区域局域性异常相关联的互动关系，这也显示了电子技术在地震预报研究中的远大前景。

3.1 应用背景

在“九五”期间，我国不断加大国家数字地震台网的建立（包含50个数字地震台站），并于同时建立了一批区域数字化地震台网。其后，我国又建立了GPS观测网络（包括25个连续观测基准站、56个定期复测基本站和1000多个不定期复测区域站），从而有利保障中国地壳运动观测网络大型科学工程的有利实施。而且我国在华北、西北及西南等地区设立卫星遥感观测站，来完成在地震监测中卫星遥感技术的应用研究。

如今，我国地震预报研究与国际同步进行，并且也取得了重要进展。同时我国及时建立了中国地震局地球物理勘探中心电子技术研究室，来为物探中心所从事的防震减灾事业提供先进的地球物理仪器及野外探测服务。

3.2 电子预测技术分类

3.2.1 遥感技术

该技术主要是利用卫星红外遥感异常监测地震活动。其主要的技术支持是通过卫星遥感影像的分析来判识断层。一般地，只要是断层存在的地方，无论是建筑物还是其他，其潜在的危险是不言而喻的。通过卫星遥感技术，我们可以及时准确地感知地震发生区域，并做好建筑物加固工作，并为未来城市规划做出可行性借鉴。而地质断层在卫星影像上是有非常典型特征的。在通过影像分析后，仍然需要人亲自赴野外进行实地性勘探论证。

卫星遥感技术，主要是通过卫星电磁异常与地震、地震电磁的异常特征来达到对地震的实时监控。

一直以来，人们都在这方面做了很多尝试。事实上，地震在活动之前，确实会存在红外遥感所检测到的异常图像情况，而且这些异常往往都分布在很大范围。不过，这种异常的每一次出现并不意味着地震就会出现，其几率对比不成正比。因此这也需要在时间预测与空间分布相结合对应起来。也只有这样才能在一个非常低频的情况下正确处理与地震的关系。

另一方面，一旦地震灾难发生，我们应该快速处理好各种信息（电磁场、电磁波以及等离子体和离子浓度、离子流、电子密度等），还包含由地震引发的地质灾害（滑坡，强降雨等等）。这样所获得的参数可以为国家应急提供很大的帮助，尤其是对启用哪个级别应急预案方面作用不言而喻。再一个这种异常出现的几率要比地震出现的几率大的多的多，不是一个数量体两个数量体，这会造成在众多的异常中获取真正的地震前兆非常困难。这个是红河断裂带有明显的色调上的差异，姓曲的作者认为，他认为主要是以气象影像为主的，也排除不了对地震活动、地下来的热异常的贡献。

3.2.2 GPS技术

GPS技术即全球定位系统（GlobalPositioningSystem——GPS）的主要支撑技术，它最初是美国国防部为满足军事部门对海上、陆地和空中设施进行高精度导航和定位的要求而运用的现代精准定位技术。发展到现在，目前该技术主要包含两种定位方法——绝对定位方法与相对定位方法。前者又叫单点定位，主要通过对地球质心为坐标原点的观测站坐标来实现定位。它的原理是通过全球定位卫星，将其到用户接收机天线之间距离观测量为基，依据卫星瞬时坐标借以确定接收点所对应坐标点。相对定位方法主要是通过导航电文中给出的钟差参数，分析信息发出点的可能性坐标，并把其作为未知数与观测点三维坐标运用数据处理办法求解，得出坐标位置。

4 结语

世界范围内，地震预报始终是一个难题。电子技术的应用与发展，为地震预报提供了一条准确及时更方便的科技发展之路。顺着社会的进步，相信在未来，电子技术将更加广泛地应用在自然灾害的防治方面。它将给人类带来巨大的安全保障。

[1]《中国地震预报概论》(梅世蓉、冯德益等著，地震出版社1993年版)

[2]《地震预报》 刘正荣 地震出版社.2007-11-1

[3]《预测新技术物理基础及其应用研究》中国地震局监测预报司编.2008-12-01