1 研究背景

我国将大地测量用于地震监测预报始于1966年邢台地震，现已逐步发展成为具有多手段、多队伍的地形变监测学科，积累现象了大量监测资料。在地震的中长期预测、中短期预报中有较为成功的实例，但错报、漏报现象也不少。地震预报水平与防震减灾的实际需求仍有较大差距，实事求是地总结成功经验与失败教训，有利于清醒认识地震监测预报水平，以便不断完善多手段地形变监测，推动地震科研事业不断向前发展。

2 地震预测预报实践回顾 2.1 有效震例

（1）1975年海城M_S 7.3地震。海城M_S 7.3地震的成功预报（徐心同，2015）具有一定偶然性因素，但更离不开多种前兆异常的支持，震前各种前兆观测出现大量异常，如金县短水准异常趋势变化明显。

（2）1987年新疆乌什M_S 6.4地震。1987年1月24日新疆乌什M_S 6.4地震发生前，乌什地震台倾斜仪、应变仪等观测数据出现短临异常前兆，其中钻孔应变仪旬均值于1986年10月出现大幅度突跳变化，是之前最大变化量的100倍以上，2个多月后即发生此次地震。杨志荣（1987）根据该台异常给出准确的中短期及短临预报意见。

（3）2005年新疆乌什M_S 6.2地震。2004年，根据新疆地区流动GNSS水平位移场异常和多点地倾斜异常倾向于指向或背向震中的规律，经综合分析，给出年度震情危险区预测（薄万举等，2006），2005年新疆乌什M_S 6.2地震即发生于此。

（4）2013年芦山M_S 7.0地震。根据跨断层趋势异常和短期异常跟踪，结合重力异常空间分布和发震构造空间分布，苏琴等（2014）对芦山M_S 7.0地震的时间、地点和震级给出较好的预测意见。

（5）1976年唐山M_S 7.8地震的长期预测。1970年，中央地震工作小组地震测量队在唐山地区发现垂直形变异常。根据大地测量结果，在手工计算、手工绘图的情况下，对唐山地震给出较好的预测结果。在该预测报告中指出：“重复水准测量的分析显示，柏各庄—唐山—滦县一带上升20—30 mm，据此我们认为，唐山地区及渤海沿岸的上升很可能是未来一次大震的反映”。

2.2 全国垂直形变图给出中长期强震预测结果

1998年，依据全国大面积水准测量资料，并补充部分限于局部地区的断层形变测量和GPS测量资料，中国地震局第一监测中心给出中国大陆强震危险区中长期预测结果，如2001年发生的昆仑山口西M_S 8.1地震、雅江M_S 6.0地震和永胜M_S 6.0地震即发生在危险区内。因所用资料时间跨度较大，某些强震虽发生在危险区或附近地区，但发生时间早于成果发布，所用水准资料同样显示了大地测量对强震中长期形变前兆的映震能力，如1990年青海共和M_S 7.1地震和1996丽江M_S 7.0地震、1996年喀喇昆仑山口M_S 7.1地震、1998年张北M_S 6.2地震。该成果获得中国地震局2002年度防震减灾优秀研究成果三等奖。

2.3 震后总结给出典型形变异常

通过处理大面积水准资料，给出大同地震前呈四现象分布的隆起异常图；震后总结给出2次大同地震前山西带跨断层形变出现的群体性异常；唐山地震前宁河跨断层水准出现巨幅形变异常；丽江M_S 7.0地震前永胜跨断层测量出现巨幅形变异常；张北M_S 6.2地震前张家口倾斜仪出现异常，由于多次仪器出格调整格值，完整的异常形态在震后总结中才得以发现；南口5-4水准几次异常突跳与附近几次强震的对应较好；汶川地震前耿达跨断层水准出现巨幅异常；震后总结发现汶川地震前，震中附近存在显著的长时间相对隆起异常。

由以上震例及典型形变异常可见，在较多形变观测场地附近区域发生的强震，多在震前记录到典型大幅度地形变异常，对某些地震在一定程度上给出了成功预测，但具有减灾实效的预报震例太少。回顾多年震情跟踪过程可知，诸多突出异常震前已被观测到，本着科学严谨的态度，反复调查落实，排除可能干扰，且为避免引起社会恐慌，应谨慎应对。

3 形变前兆多手段监测与识别

强震预测是有效防震减灾的关键，但强震预测是否准确影响巨大。形变异常与地震的对应优于当前地震预报总体水平，较成功的预报大多综合了2种或2种以上手段的观测异常。干扰与地震前兆异常存在的辩证关系不容忽略，排除干扰，核实并判定是否为地球物理异常尤为重要。观测到异常，既需进行现场调查与研究，了解可能存在的干扰，又需通过历史资料类比分析等方法，研究类似干扰是否足以引起该异常。尤其是巨幅形变异常，多数情况下，可能是强震孕育到临界状态时对外界微小扰动的一种响应，而干扰则可能起到对此类异常的触发作用，有效剔除干扰具有重要意义，但震前认为是干扰，震后总结倾向于认为是异常的情况也比较普遍。为了增加地震报准率，减少虚报，有必要强化对干扰与异常之间辩证关系的深入研究。在中长期预测危险区，加强形变前兆多手段监测与识别，实现优势互补，应该是提高地震监测预报水平的有效途径之一。

4 形变监测与异常分析中值得注意的问题

在形变异常分析及地震预报工作中，除干扰辨识及其与异常的辩证关系问题外，还需注意以下问题。

4.1 中小地震预测效果好，强震预测效果不佳

利用前兆观测手段进行地震预测预报，往往对中小地震的预测效果较好，但强震预测则效果不佳。其根本问题是子样问题。目前，预报地震仍依赖于经验总结，而寻找规律则离不开数理统计（如各种异常对应统计、信息合成统计等），那么就需要震例子样，大子样统计结果才有较大可信度。在有观测资料以来，强震子样数较小，往往不具统计意义，为扩大子样，只有降低统计震级下限，但统计规律只能代表多数中小地震，因此对大震预测效果差。

4.2 异常标准量化

通常希望将异常进行量化，以便推广应用，但绝对的量化标准容易走进误区。中国东部地壳活动强度远小于西部，本底正常活动水平相差较大，异常判定的量化标准就不应相同；对同一个地区，若长时间未发生地震，在地壳应力长期积累过程中达到一个稳定闭锁状态，形变量级一般不显著，但当应力积累到临界状态，产生预破裂、预滑移时，就可能观测到显著形变异常，此时将异常指标用于类似区域首发地震尚可，用于继发地震则不行。首发地震破裂已经使该区域地壳活动剧烈，继发地震前形变异常的判定标准就必须改变，要与具体空间和时段的构造活动本底水平及相应噪声水平挂钩。

4.3 新方法与场地改造

地震预报进步离不开先进科学技术的支撑，如GNSS、InSAR等。即使新方法、新技术更有效，也不能随便中断老方法的应用，并注意保护以往累积资料的价值。与形变观测相关的场地改造存在的类似问题可能更加显著，即使观测以来无对应地震，也不能轻易否定其价值所在，这是因为，对于复发周期至少数百年的强震而言，几十年无显著异常变化是有可能的，不足以否定其对未来强震的映震能力，若需改造，只能在保证原有观测连续、稳定的基础上进行完善，避免几十年积累的数据及反映的形变规律在新改造场地上难以发挥作用。

5 结束语

地形变测量是获取地震前兆异常的主要学科之一，地壳形变与地壳破裂发震之间的物理关系密切。地壳不是刚体，破裂前必有应力的异常变化和伴随的异常变形，应该可以通过地形变测量捕捉到变形信号，从而渴望在一定程度上给出强震预测，达到一定减灾效果。