地震監(jiān)測系統(tǒng)簡介

地震監(jiān)測系統(tǒng)簡介臺(tái)網(wǎng)的地震監(jiān)測能力地震監(jiān)測是指在地震來臨之前，對(duì)地震活動(dòng)、地震前兆異常的監(jiān)視、測量。目前地震監(jiān)測主要有幾種劃分方法，一種是專業(yè)與群眾之分，指專業(yè)的地震臺(tái)站和一些群測點(diǎn)，前者主要用監(jiān)測儀器，如水位儀、地震儀、電磁波測量儀等，用來監(jiān)測地震微觀前兆信息；后者則主要靠淺水井、水溫、動(dòng)植物活動(dòng)異常等手段，來觀察地震前的宏觀異?，F(xiàn)象。地震監(jiān)測系統(tǒng)的網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)固定臺(tái)網(wǎng)與流動(dòng)臺(tái)網(wǎng)用于長期監(jiān)測某一特定地區(qū)的地震活動(dòng)情況，由若干個(gè)建立在固定地點(diǎn)的地震臺(tái)和一個(gè)負(fù)責(zé)業(yè)務(wù)管理和資料處理職能的部門組成的地震臺(tái)網(wǎng)稱為固定臺(tái)網(wǎng)。為了地震學(xué)和地震預(yù)報(bào)研究的需要，或在某處發(fā)生強(qiáng)震后，為監(jiān)視震區(qū)及鄰區(qū)的余震活動(dòng)情況，臨時(shí)架設(shè)了由若干個(gè)地震臺(tái)和一個(gè)資料處理中心的地震臺(tái)網(wǎng)。一旦已取得一批有用的記錄或余震活動(dòng)已趨于平靜就將臺(tái)網(wǎng)撤離.這類臺(tái)網(wǎng)稱為流動(dòng)臺(tái)網(wǎng)。不同尺度的地震臺(tái)網(wǎng)用于監(jiān)測全球地震活動(dòng)性的地震臺(tái)網(wǎng)，其尺度幾乎跨越全球。典型的是美國在60年代初建立的世界標(biāo)準(zhǔn)地震臺(tái)網(wǎng)（WWSSN）o該臺(tái)網(wǎng)由100余個(gè)分布在全球的地震臺(tái)和設(shè)在美國本土的業(yè)務(wù)管理部門組成。在我國早已建成由24個(gè)基準(zhǔn)地震臺(tái)組成的國家級(jí)地震臺(tái)網(wǎng)，其尺度跨越全國。用于監(jiān)測全國的基本地震活動(dòng)情況。為了監(jiān)測省內(nèi)及鄰省交界地區(qū)的地震活動(dòng)性，我國絕大多數(shù)省份均已建成由十余個(gè)至數(shù)十個(gè)地震臺(tái)組成的區(qū)域地震臺(tái)網(wǎng)?？缍纫话慵s為數(shù)百千米。為了監(jiān)測省內(nèi)及鄰省交界地區(qū)的地震活動(dòng)性，我國絕大多數(shù)省份均已建成由十余有些省內(nèi)的地區(qū)或一些大型的工礦企業(yè)，如大型水電站，為了監(jiān)測本地區(qū)的地震活動(dòng)性，建成由幾個(gè)或十余個(gè)地震臺(tái)組成的地方地震臺(tái)網(wǎng)，跨度一般約在十余千米至幾十千米間。單臺(tái)組網(wǎng)的管理和數(shù)據(jù)處理中心上述的全球的、國家的、區(qū)域的和地方的地震臺(tái)網(wǎng)，在業(yè)務(wù)上對(duì)地震臺(tái)作統(tǒng)一管理，處理地震臺(tái)產(chǎn)出的地震數(shù)據(jù)和資料，其結(jié)果將遠(yuǎn)比單臺(tái)處理的精度高。因此這些臺(tái)網(wǎng)都有一個(gè)起組網(wǎng)作用的管理和數(shù)據(jù)處理中心。該機(jī)構(gòu)的主要職能是：對(duì)各臺(tái)進(jìn)行業(yè)務(wù)指導(dǎo)、設(shè)備維修、技術(shù)管理；匯總、分析和處理各臺(tái)郵寄來的數(shù)據(jù)和資料；定期或不定期出版、發(fā)行和交換處理后的地震目錄、地震觀測報(bào)告和各種印刷物，供地震學(xué)家們研究使用。例如，國家地震局地球物理所九室就是一個(gè)對(duì)全國基準(zhǔn)地震臺(tái)起組網(wǎng)作用的機(jī)構(gòu)。在各省地震局或地方地震部門內(nèi)也均設(shè)有類似職能的部門作組網(wǎng)工作。遙測臺(tái)網(wǎng)近20余年來，隨著地震學(xué)和地震預(yù)報(bào)研究以及大震后快速響應(yīng)等工作的進(jìn)一步開展，對(duì)地震觀測工作提出了愈來愈高的要求。上述的那些由單臺(tái)組成的臺(tái)網(wǎng)，在某些方面已有所不足，故在許多國家中，使用近代多項(xiàng)高新技術(shù)的成果建立了許多不同尺度的遙測地震臺(tái)網(wǎng)。這類臺(tái)網(wǎng)將分散的各地震臺(tái)上地震信號(hào)，使用各種數(shù)據(jù)傳輸方法實(shí)時(shí)傳輸至記錄處理中心。計(jì)算機(jī)組成的數(shù)據(jù)系統(tǒng)作快速的集中處理，并以電信號(hào)的形式存儲(chǔ)所有的地震信號(hào)和處理結(jié)果，供日后在處理用。因僅須傳輸?shù)卣鹦盘?hào)，故地震臺(tái)可做到無人值守。這就為地震臺(tái)址的最佳選定提供了很大的方便。計(jì)算機(jī)系統(tǒng)快速集中處理實(shí)時(shí)傳輸來的地震信號(hào)，可迅速獲得滿意的處理結(jié)果。為在短時(shí)期內(nèi)掌握大地震前的前震活動(dòng)情況、快速進(jìn)行大地震各項(xiàng)參數(shù)的速報(bào)、快速?zèng)Q策抗震救災(zāi)工作、余震監(jiān)測、震后趨勢判斷和強(qiáng)余震預(yù)報(bào)等工作提供了基本數(shù)據(jù)和資料。我國自1966年邢臺(tái)地震后，近30年來，已在全國建立了六個(gè)區(qū)域遙測地震臺(tái)網(wǎng)和十余個(gè)地方遙測地震臺(tái)網(wǎng)。為我國的地震觀測、地震學(xué)和地震預(yù)報(bào)的研究作出了貢獻(xiàn)。遙測臺(tái)網(wǎng)聯(lián)網(wǎng)一些已建成的遙測臺(tái)網(wǎng)，因尺度不大，對(duì)發(fā)生在網(wǎng)邊的地震，處理結(jié)果有時(shí)不十分理想。為此將在地域上靠近的多個(gè)遙測臺(tái)網(wǎng)用各種數(shù)據(jù)傳輸手段聯(lián)網(wǎng)，相互交換地震信號(hào)或處理結(jié)果就可將發(fā)生在某臺(tái)網(wǎng)網(wǎng)邊的地震變成聯(lián)網(wǎng)后組成的大臺(tái)網(wǎng)內(nèi)的地震?？稍诤艽蟪潭壬咸岣叩卣饏?shù)的測定精度。目前我國已建成將北京、天津、大同、太原、臨汾、邯鄲、鄭州、呼和浩特和嘉祥等九個(gè)遙測臺(tái)網(wǎng)聯(lián)網(wǎng)組成一個(gè)華北地震臺(tái)網(wǎng)聯(lián)網(wǎng)。其跨度約有1000余千米。在西南，將成都和昆明及西昌遙測臺(tái)網(wǎng)，用租用電話線路及無線電相互交換傳輸各自六個(gè)地震信號(hào)的方式聯(lián)網(wǎng)，建成了跨越約為2000千米的川滇遙測地震臺(tái)網(wǎng)聯(lián)網(wǎng)。地震臺(tái)陣在世紀(jì)50年代末60年代初，一些研究用地震方法偵察和爆炸的國家，在地震觀測中參用了當(dāng)時(shí)地震勘探中已使用多年的測線法。建立了一些地震臺(tái)陣來提高遠(yuǎn)震的檢測和定位能力。早期地震臺(tái)陣中的地震計(jì)是按規(guī)則幾何圖形在空間布設(shè)的。當(dāng)各點(diǎn)的干擾不相關(guān)的情況下，把每個(gè)地震計(jì)輸出的地震信號(hào)延時(shí)組合后，其輸出信號(hào)的信噪比可比單臺(tái)輸出的高。假如有N個(gè)地震計(jì)，則組合后輸出信號(hào)的信噪比比單臺(tái)輸出可提高N1/2倍。在利用地震計(jì)在空間分布的坐標(biāo)位置，可測定出地震波到來的方向即方位角，而后用走時(shí)曲線的慢度定出震中距。美國在小型試驗(yàn)臺(tái)陣運(yùn)轉(zhuǎn)后所得到結(jié)果的基礎(chǔ)上于60年代在本土上蒙大拿州建立了一個(gè)由500余個(gè)架在淺井內(nèi)的地震計(jì)組成的大孔徑地震臺(tái)陣Lasa臺(tái)陣。運(yùn)轉(zhuǎn)多年后取得了大量的觀測資料，發(fā)表了許多有價(jià)值的文章和資料。但由于不能完全達(dá)到設(shè)計(jì)時(shí)的預(yù)期效果，而且常維護(hù)該臺(tái)陣的費(fèi)用卻相當(dāng)巨大，因此在70年代后期，該臺(tái)陣就開始縮小規(guī)模直至最后停止運(yùn)轉(zhuǎn)。隨著觀測研究工作的深入發(fā)展，指出只要在地質(zhì)構(gòu)造均勻地區(qū)，不按規(guī)則幾何圖形布設(shè)的地震計(jì)輸出的遠(yuǎn)震信號(hào)，在初動(dòng)到達(dá)后一小段時(shí)間內(nèi)其形態(tài)是大體相同時(shí)，這就為用臺(tái)陣數(shù)據(jù)處理方法處理普通臺(tái)網(wǎng)的輸出信號(hào)提供了基礎(chǔ)。瑞典地震學(xué)家巴特利用現(xiàn)成的瑞典地震臺(tái)網(wǎng)（其尺度比美國的大孔徑地震臺(tái)陣約大10倍）的信號(hào)延時(shí)組合后，使輸出信號(hào)的信噪比比單臺(tái)信號(hào)提高了二倍。從而改善了遠(yuǎn)震P波到時(shí)讀數(shù)的準(zhǔn)確度，比較可靠地對(duì)P波初動(dòng)方向識(shí)別，震源方向的測定精度也有所提高。我國地震監(jiān)測的方法和手段地震前兆是與地震孕育和發(fā)生相關(guān)聯(lián)的異?，F(xiàn)象。由于地震的孕育和發(fā)生是很復(fù)雜的自然現(xiàn)象，因此在這個(gè)過程中將出現(xiàn)地球物理學(xué)、地質(zhì)學(xué)、大地測量學(xué)、地球化學(xué)乃至生物學(xué)、氣象學(xué)等多學(xué)科領(lǐng)域中的各種異?，F(xiàn)象。經(jīng)過系統(tǒng)的清理和研究，自1966年邢臺(tái)地震以來，我國已在70多次中強(qiáng)以上地震前記錄到1000多條前兆異常。這些異?？蓺w為十大類，即地震學(xué)、地殼形變、重力地磁、地電、水文地球化學(xué)、地下流體（水、汽、氣、油）動(dòng)態(tài)、應(yīng)力應(yīng)變、氣象異常以及宏觀前兆現(xiàn)象。每一類前兆又包含多種監(jiān)測手段和異常分析項(xiàng)目。如地殼形變包含有大面積水準(zhǔn)測量、斷層位移測量、海平面觀測、湖面觀測、地面傾斜觀測等手段。地震學(xué)前兆分析項(xiàng)目是各大類前兆中最豐富的，包括地震活動(dòng)分布的條帶、空區(qū)集中、地震頻度、能量、應(yīng)變、b值、震群、前震、地震波速、波形、應(yīng)力降等三十多種異常分析項(xiàng)目。宏觀異常項(xiàng)目亦是豐富多彩，如地聲、地光、光球、噴水、噴油、噴氣、地氣味、地氣霧，井水翻花、冒泡、突升、突降、變色、變味、井孔變形、各種動(dòng)物行為的反常現(xiàn)象等等?？傊?，由于地震孕育和發(fā)生的復(fù)雜性，決定了地震前兆具有豐富，多樣和綜合的特點(diǎn)。歸納起來，前兆現(xiàn)象可分為十大類，其中包含異常分析項(xiàng)目和觀測手段可達(dá)近百項(xiàng)。我國地震監(jiān)測能力我國地震監(jiān)測預(yù)報(bào)工作由建國初期的科學(xué)行為，逐步向科學(xué)化、規(guī)范化、現(xiàn)代化、數(shù)字化和自動(dòng)化方向發(fā)展。30年前國家地震局成立初期，我國的地震監(jiān)測能力還很有限，到1966年邢臺(tái)地震時(shí)，我國僅有24個(gè)測震臺(tái)組成全國地震基本臺(tái)網(wǎng)，8個(gè)地磁臺(tái)組成全國地磁基本臺(tái)網(wǎng)。30年后的今天，中國地震局在全國建立了415個(gè)專業(yè)地震臺(tái)站、20余個(gè)包含近300個(gè)站（點(diǎn)）的遙測地震臺(tái)網(wǎng)、560余個(gè)地方、企業(yè)觀測站（點(diǎn)），1200余部短波、超短波電臺(tái)組成的地震數(shù)據(jù)信息通信網(wǎng)絡(luò)。按觀測類別分，專業(yè)臺(tái)站（點(diǎn)）中：測震有近600個(gè)站（點(diǎn)）800套儀器，強(qiáng)震觀測臺(tái)（點(diǎn)）240個(gè)，形變有160個(gè)站（點(diǎn)）297套儀器，電磁有近150余個(gè)站（點(diǎn)）280余套儀器，地下流體有近110個(gè)站（點(diǎn)）200套儀器；地方、企業(yè)臺(tái)站（點(diǎn)）中：測震有近220個(gè)站（點(diǎn)）250余套儀器，形變有60余個(gè)站（點(diǎn)）65套儀器，電磁有120余個(gè)站（點(diǎn)）125套儀器，地下流體有300余個(gè)站（點(diǎn)）313套儀器。直到70年代末，我國的地震監(jiān)測能力在部分重點(diǎn)危險(xiǎn)區(qū)基本達(dá)到監(jiān)測6級(jí)以上地震的能力。目前我國地震監(jiān)測臺(tái)網(wǎng)具有監(jiān)測MLN2.5級(jí)地震能力的面積占國土面積的1/2略強(qiáng)，1/4左右的面積具有監(jiān)測MLN3.0級(jí)地震的能力，另有近1/4的面積（青藏高原大部分地區(qū)）具有監(jiān)測MLN4.0-5.0級(jí)以上震級(jí)地震的能力。全國的監(jiān)控能力可達(dá)MLN4.0級(jí)地震，東部重要省會(huì)城市及其附近具有監(jiān)測MLN1.5-2.0級(jí)地震的能力，首都圈地區(qū)具有監(jiān)測MLN1.0-1.5級(jí)地震的能力。我國建成數(shù)字化地震監(jiān)測體系我國地震監(jiān)測預(yù)報(bào)、震災(zāi)防治和緊急救援三大工作體系已經(jīng)建立，并實(shí)現(xiàn)了地震觀測技術(shù)由模擬向數(shù)字化的換代，使地震檢測預(yù)報(bào)能力和水平躍上新臺(tái)階。如今，全國采用數(shù)字化儀器觀測到的數(shù)據(jù)，實(shí)時(shí)或準(zhǔn)實(shí)時(shí)傳到北京，有效地監(jiān)視著地下構(gòu)造活動(dòng)。這對(duì)處于兩大板塊運(yùn)動(dòng)交界處、多地震的我國，社會(huì)經(jīng)濟(jì)意義尤為重大。10月11日，中國地質(zhì)學(xué)會(huì)副理事長、中國地震局何永年研究員介紹了我國地震科學(xué)領(lǐng)域“九五”以來取得的成果。我國的地震監(jiān)測技術(shù)系統(tǒng)始建于20世紀(jì)60至70年代，經(jīng)過多年的連續(xù)運(yùn)轉(zhuǎn)，觀測技術(shù)系統(tǒng)老化、落后現(xiàn)象嚴(yán)重?！熬盼濉逼陂g，地震監(jiān)測技術(shù)系統(tǒng)改造完成、數(shù)字化地震臺(tái)網(wǎng)和大震預(yù)報(bào)系統(tǒng)建成。地震觀測技術(shù)系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)了由模擬向數(shù)字化的根本轉(zhuǎn)變。中國數(shù)字地震觀測技術(shù)系統(tǒng)建成后，國家地震臺(tái)網(wǎng)和省級(jí)地震臺(tái)網(wǎng)中近一半的臺(tái)戰(zhàn)、地震前兆臺(tái)網(wǎng)中近三分之一的測項(xiàng)實(shí)現(xiàn)了數(shù)字化改造。目前，我國大陸已有由49個(gè)數(shù)字化地震臺(tái)組成的國家地震臺(tái)網(wǎng)和26個(gè)區(qū)域數(shù)字臺(tái)網(wǎng)在運(yùn)行。改變了過去觀測資料精度低、信息不豐富、傳遞速度慢、時(shí)效性差的狀況。首都圈地震頻繁，歷史上地震災(zāi)害嚴(yán)重，因此，首都圈被列為地震監(jiān)測預(yù)報(bào)重點(diǎn)加強(qiáng)地區(qū)，設(shè)立了首都圈地震應(yīng)急專項(xiàng)和“首都圈防震減災(zāi)示范區(qū)系統(tǒng)工程建設(shè)”項(xiàng)目，在北京、天津、河北北部的15萬平方公里內(nèi)，新建改造了107個(gè)寬頻帶、大動(dòng)態(tài)數(shù)字地震觀測臺(tái)，布設(shè)了120個(gè)強(qiáng)震觀測臺(tái)，改造了數(shù)字前兆臺(tái)，建設(shè)了數(shù)據(jù)中心和臺(tái)網(wǎng)中心，有效地增強(qiáng)了首都圈地區(qū)的地震監(jiān)測預(yù)報(bào)能力、應(yīng)急指揮能力和地震科普宣傳教育能力。中國地殼運(yùn)動(dòng)觀測網(wǎng)絡(luò)（GPS）作為第一批國家立項(xiàng)的“九五”國家大型科學(xué)工程，是跨行業(yè)、多部門聯(lián)合執(zhí)行項(xiàng)目。由中國地震局、國家測繪局和中國科學(xué)院四方共同承擔(dān)。該網(wǎng)絡(luò)是一個(gè)綜合性、多用途、開放型、數(shù)據(jù)資源共享、全國統(tǒng)一的觀測網(wǎng)絡(luò)。具有連續(xù)動(dòng)態(tài)監(jiān)測功能。25個(gè)基準(zhǔn)站（24小時(shí)觀測和傳輸數(shù)據(jù)）、數(shù)百個(gè)基本站（定期觀測和傳輸數(shù)據(jù)）和上千個(gè)流動(dòng)站（需要時(shí)觀測和傳輸數(shù)據(jù)）重點(diǎn)分布在我國大陸重要活動(dòng)帶上，構(gòu)成網(wǎng)絡(luò)的基本框架，以高精度和高穩(wěn)定性的觀測技術(shù)獲取中國大陸大范圍和時(shí)空密集的地殼運(yùn)動(dòng)觀測數(shù)據(jù)，為大地震的預(yù)報(bào)提供關(guān)鍵性依據(jù)，并將成為地球動(dòng)力學(xué)研究的實(shí)驗(yàn)基地，尤其對(duì)青