地震监测能力是衡量地震监测水平的重要标准,也是地震分析预报研究的数据基础,2006年建设全国数字化地震台网,是我国地震监测水平快速提升的重要开端。近年来监测能力评估技术发展迅速,2006年首次对中国数字地震台网(CDSN)进行地震监测定位能力评估(郝春月等,2006),2010年进行泉州地震台监测能力分析,2012年进行临汾地震台监测能力评估,2013年进行波密地震台监测效能评估,2014年进行内蒙古区域地震台网的监测能力研究,2016年进行浙江、淮安、云南台网监测能力评估。2016年进行中国地震台网监测能力评估和台站检测能力评分(王亚文等,2017),使用PMC方法其数据量庞大,产出的地震概率空间分布图直观全面,有效显示全国地震数字台网建成10年来提升情况;2018年进行内蒙古地震预警基准台网监测能力评估,可见烈度速报预警工程大幅度提升了监测能力;2022年进行福建省地震台网预警能力评估(游秀珍等,2023),该成果使用测震、强震、烈度计和多网融合网络进行了综合监测能力评估,这是目前非常优秀且全面的综合能和评估成果,特别在栅格和概率制图方面表述信息清楚明确。
提升地震监测能力的根本目的是为减轻地震灾害风险。本文拟引入自然灾害风险理论,把地震监测能力与风险评估理论相结合,评估现有地震监测能力背景下的地震灾害风险、减少隐患,为地震系统已经拥有的多源数据提供应用的接口。通过本项目研究可以结合风险理论进行3个问题的风险评估:①基于建筑物安全性的地震监测能力风险评估;②基于社会发展趋势的地震监测能力风险评估;③基于环境的地震监测台网风险评估,预期结果可以解释的问题请见研究内容和技术方法的进一步阐述。通过研究可以把地震监测和震防领域的产品进行有效融合。
2 技术路线根据吉林地区地震等自然灾害特点,地震检测能力灾害风险评估的技术路线由3部分组成(图 1)。大数据层:将研究涉及的地震监测类、地震应急评估与专题图、城市活断层类、火山灾害类、地震评估与风险区划类、吉林省地震灾害风险普查、卫星影像和DEM、商用百度地图POI类,构建成地震监测能力风险评估数据库。数据融合层:完成与研究内容一致的研究,包括数据分类及暴露性、脆弱性、恢复性指标体系建立,多源数据归一栅格化,多源栅格数据插值,权重指标分析等主要研究内容。风险评估层:基于建筑物安全性、社会发展趋势、环境的地震监测能力风险评估。
结合自然灾害风险理论进行本省地震监测能力的风险评估,大致可以获得如下隐患排查结果和建议。
(1)依据基于建筑物安全性的地震监测能力风险评估系列图件,可描述每一个监测台站发生故障对整个台网监测能力的影响能力;描述哪些区域可能会受到建筑物安全性和建筑用途的影响,发生供电、网络、交通、自然灾害、突发公共事件等致灾因素造成地震监测台站发生事故的隐患;还可以获得地震监测能力与建筑设施安全性的相关性,结合综合结果指出隐患要害部位,提出规避风险的建议和对策。
(2)依据基于社会发展趋势的地震监测能力风险评估系列图件,分析社会发展趋势和地震监测能力的相关性;原来地震台站新、增加观测手段,更新仪器,主要考虑地震危险区划分和地震台网分布密度,这样可能造成多发地震的区域地震监测能力强但是人口密度、经济发展水平低,这样即便可以观测到微小地震事件,但是面对低水平承载体人口、经济受众低;反之也是如此,地震监测能力低,但该区域是社会发展最为活跃的地区。基于社会发展趋势的地震监测能力风险评估就是指出监测能力与社会发展存在不平衡隐患的区域,吉林省整体地震监测能力资源是有限的,合理的分配各个区域间的监测能资源配比,可显著提高地震台网布设的合理性。这里本项目也是基于科研的角度提出的研究思路,为现有地震监测体系做出细微的补充和创新,其合理性还要经过项目实施和来自领域专家的指导进一步验证和修正。
(3)依据基于环境的地震监测台网风险评估图,使用环境相关的多源大数据资源进行评估,使用的数据包括地震、地质、地形、地貌、场地等展开后近20个数据项与地震监测能力、台站拥有观测手段进行风险评估。这里解决的问题就是,吉林省数字地震台网建设从2006年至今,为什么各个台网是这样布设的,为什么每个台站观测手段不同,为什么地震台站监测的背景噪声不同等问题,解释地震监测台网和各环境因素的相关性问题。运用该方法进行基于环境的吉林省地震监测台网风险评估结果如图 2所示,风险评估结果揭示存在环境风险的区域、值越高风险越大,风险趋势分析是对未来可能发生更大风险的趋势判定、等级越高可能发生的变化量越大,结果评价是使用图像技术对数据的评价、揭示数据间的内在联系。
郝春月, 郑重, 郭燕, 等. 中国数字地震台网(CDSN)和IMS/PS台阵的监测定位能力评估[J]. 地震地磁观测与研究, 2006, 27(2): 56-63. |
王亚文, 蒋长胜, 刘芳, 等. 中国地震台网监测能力评估和台站检测能力评分(2008-2015年)[J]. 地球物理学报, 2017, 60(7): 2 767-2 778. |
游秀珍, 林彬华, 李军, 等. 福建省地震台网预警能力评估[J]. 地震学报, 2023, 45(1): 126-141. |