制約我國(guó)地震預(yù)警技術(shù)發(fā)展的2個(gè)主要問題的探討與解決方案

李晉愷

（廣東省地震局，廣州 510070）

制約我國(guó)地震預(yù)警技術(shù)發(fā)展的2個(gè)主要問題的探討與解決方案

李晉愷

（廣東省地震局，廣州 510070）

指出中國(guó)在地震預(yù)警領(lǐng)域的發(fā)展過程中，面臨的 “臺(tái)站密度不足”以及 “預(yù)警信息發(fā)布不及時(shí)”兩個(gè)問題，并結(jié)合日本的先進(jìn)經(jīng)驗(yàn)，提出 “手機(jī)地震預(yù)警技術(shù)”和 “有效實(shí)用的電視、手機(jī)預(yù)警信息發(fā)布技術(shù)”等建議和解決方案。

地震預(yù)警；臺(tái)站密度；信息發(fā)布；手機(jī)

0 引言

地震預(yù)警是指在地震發(fā)生以后，搶在地震波傳播到設(shè)防地區(qū)前，向設(shè)防地區(qū)提前幾秒至數(shù)十秒發(fā)出警報(bào)，從而減少地震災(zāi)害帶來(lái)的生命財(cái)產(chǎn)損失[1]。在地震預(yù)報(bào)仍是世界難題的今天，地震預(yù)警已經(jīng)成為地震行業(yè)一個(gè)重要的發(fā)展方向。

2015年6月，國(guó)家發(fā)改委正式批復(fù) “國(guó)家地震烈度速報(bào)與預(yù)警工程”建議書，8月 20日，“國(guó)家地震烈度速報(bào)與預(yù)警工程”建設(shè)啟動(dòng)會(huì)在北京召開，這標(biāo)志著世界最大規(guī)模地震烈度速報(bào)與預(yù)警網(wǎng)絡(luò)的建設(shè)正式開始，未來(lái)將建設(shè)世界上規(guī)模最大、總數(shù)超過10 000個(gè)臺(tái)站的地震烈度速報(bào)與預(yù)警觀測(cè)網(wǎng)絡(luò)。

而在地震科學(xué)領(lǐng)域處于領(lǐng)先地位的日本，經(jīng)過十幾年的臺(tái)站建設(shè)，已經(jīng)擁有了全世界密度最大的地震預(yù)警臺(tái)網(wǎng)，并且擁有著非常領(lǐng)先的地震預(yù)警信息發(fā)布技術(shù)。

在這樣的大背景下，本文指出我國(guó)地震預(yù)警技術(shù)發(fā)展過程中需要面對(duì)的兩個(gè)問題：地震臺(tái)站密度不足、預(yù)警信息發(fā)布不夠及時(shí)，并結(jié)合日本地震預(yù)警相關(guān)技術(shù)的發(fā)展經(jīng)驗(yàn)與現(xiàn)狀，提出相對(duì)應(yīng)的建議或解決方案，以期拋磚引玉，為我國(guó)地震預(yù)警工程的建設(shè)做出些許貢獻(xiàn)。

1 手機(jī)地震預(yù)警系統(tǒng)

截止2016年，我國(guó)現(xiàn)有的地震觀測(cè)臺(tái)網(wǎng)包括由167個(gè)臺(tái)站組成的國(guó)家測(cè)震臺(tái)網(wǎng)（含緬甸、老撾4個(gè)境外國(guó)家臺(tái)）、881個(gè)臺(tái)站組成的32個(gè)省級(jí)區(qū)域測(cè)震臺(tái)網(wǎng)、27個(gè)臺(tái)站組成的3個(gè)地震臺(tái)陣、33個(gè)臺(tái)站組成的6個(gè)火山臺(tái)網(wǎng)、以及建設(shè)在印度尼西亞、巴基斯坦、薩摩亞等國(guó)的境外測(cè)震臺(tái)網(wǎng)等[2-3]。

與此相對(duì)，日本的地震監(jiān)測(cè)系統(tǒng)主要由5大部分組成，分別是788個(gè)臺(tái)站組成的高靈敏度地震臺(tái)網(wǎng) Hi-net、1045個(gè)臺(tái)站組成的強(qiáng)震臺(tái)網(wǎng)K-net、697個(gè)臺(tái)站組成的基盤強(qiáng)震臺(tái)網(wǎng)KiK-net、83個(gè)寬頻帶地震臺(tái)站組成的寬頻帶臺(tái)網(wǎng)F-net以及205個(gè)臺(tái)站組成的日本氣象廳 （JMA）地震臺(tái)網(wǎng)JMA-net。基于上述臺(tái)網(wǎng)的部分臺(tái)站，日本建成了“地震預(yù)警系統(tǒng)”，大震以后依靠該系統(tǒng)快速地發(fā)布地震預(yù)警信息[4]。

通過簡(jiǎn)單的數(shù)字對(duì)比，結(jié)合中日兩國(guó)的國(guó)土面積，可以發(fā)現(xiàn)，即使建成總數(shù)超過10000臺(tái)站的預(yù)警觀測(cè)網(wǎng)絡(luò)，我國(guó)地震預(yù)警的臺(tái)站密度與日本仍有差距。而臺(tái)站密度對(duì)于地震預(yù)警的精度和速度具有巨大的影響[1]，這也是我國(guó)積極推進(jìn)國(guó)家地震烈度速報(bào)與預(yù)警工程的重要原因。

值得強(qiáng)調(diào)的是，以日本現(xiàn)今的地震預(yù)警臺(tái)網(wǎng)的密度，運(yùn)行地震預(yù)警系統(tǒng)仍然有不小的局限性。這種局限性主要體現(xiàn)在距離震源地區(qū)較近的地域。地震預(yù)警為了確保預(yù)警的精確性，一般都是在復(fù)數(shù)臺(tái)站監(jiān)測(cè)出P波后，才會(huì)發(fā)出預(yù)警。這種策略利用P波與S波的到時(shí)差，可以使距離震源地較遠(yuǎn)的地區(qū)提早幾秒甚至幾十秒的時(shí)間得知地震的發(fā)生，然后進(jìn)行有效避難，達(dá)到減災(zāi)的目的。但是它對(duì)于臨近震源地的區(qū)域的局限性卻很大，距離不遠(yuǎn)使得P、S波的到時(shí)差很小，結(jié)果往往聽到警報(bào)的時(shí)候地震已經(jīng)來(lái)了，這個(gè)問題與臺(tái)站密度密切相關(guān)卻又不能指望短時(shí)間內(nèi)解決密度問題，以及建設(shè)臺(tái)站的成本問題。針對(duì)這個(gè)問題，本文試圖結(jié)合日本方面正在研究的手機(jī)地震預(yù)警技術(shù)[4]，來(lái)說(shuō)明利用此技術(shù)彌補(bǔ)臺(tái)站密度不足所帶來(lái)的局限性。

1.1 智能手機(jī)的地震波監(jiān)測(cè)技術(shù)

近年來(lái)，智能手機(jī)領(lǐng)域飛速發(fā)展，很多原來(lái)只能在計(jì)算機(jī)上做的事情現(xiàn)在都可以由移動(dòng)端的智能手機(jī)來(lái)完成。智能手機(jī)充分發(fā)展的硬件配置和操作系統(tǒng)的成熟與開放，使得利用手機(jī)中的加速度計(jì)來(lái)監(jiān)測(cè)地震波的設(shè)想成為了可能。

手機(jī)地震監(jiān)測(cè)系統(tǒng)的設(shè)計(jì)初衷是用于彌補(bǔ)臺(tái)站密度不足時(shí)，近震源區(qū)域的預(yù)警問題。它能有效地確保系統(tǒng)持有者的人身安全，更是為了減少行車事故這種二次災(zāi)害的發(fā)生。特別是在高速公路上行駛的車輛，只要能在S波到來(lái)前2秒有及時(shí)警報(bào)，行車的安全率就有非常顯著的提高[5]。

以此為目的所設(shè)計(jì)的系統(tǒng)功能見圖1，流程如下：

（1）在智能手機(jī)監(jiān)測(cè)到超過閾值的加速度時(shí)，把它所在的位置信息、時(shí)間信息以及加速度數(shù)值發(fā)送到用于處理預(yù)警信息的服務(wù)器中。

（2）服務(wù)器利用接收到的數(shù)據(jù)計(jì)算出震級(jí)以及震源地。

（3）在震級(jí)超過規(guī)定數(shù)值的時(shí)候，自動(dòng)向可能會(huì)受到地震波及的手機(jī)終端發(fā)出警報(bào)。

圖1 系統(tǒng)功能Fig.1 System function

1.2 客戶端的運(yùn)作流程

（1）當(dāng)手機(jī)的加速度計(jì)監(jiān)測(cè)到超過閾值的加速度后，進(jìn)入發(fā)送待機(jī)模式。

（2）將超過閾值的加速度數(shù)值、對(duì)應(yīng)時(shí)間以及經(jīng)緯度信息向服務(wù)器作第一次發(fā)送。

（3）第一次發(fā)送后，每間隔n秒 （可設(shè)定）記錄一次n秒間的加速度變化，繼而向服務(wù)器發(fā)送記錄的數(shù)據(jù)，然后進(jìn)入下一輪的n秒記錄，直到指定次數(shù) （可設(shè)定）。

（4）服務(wù)器端在處理完收到的數(shù)據(jù)后，若判斷有大地震發(fā)生，將會(huì)第一時(shí)間向該系統(tǒng)的用戶發(fā)送警報(bào)。

1.3 服務(wù)器端運(yùn)作流程

（1）當(dāng)接收到客戶端發(fā)送來(lái)的數(shù)據(jù)時(shí)， 維持待機(jī)狀態(tài)并把數(shù)據(jù)存入數(shù)據(jù)庫(kù)。在同一個(gè)地區(qū)接收的數(shù)據(jù)超過一定數(shù)量后，進(jìn)入分析模式。

（2）進(jìn)入分析模式后，綜合待機(jī)模式時(shí)接收到的數(shù)據(jù)計(jì)算震級(jí)。

（3）計(jì)算出的震級(jí)超過規(guī)定范圍時(shí)，向客戶端發(fā)送警報(bào)。

（4）警報(bào)發(fā)送后，每隔一段時(shí)間會(huì)對(duì)后續(xù)收到的數(shù)據(jù)進(jìn)行處理，階段性地提高地震預(yù)警的精度，隨后再次發(fā)送精度更高的警報(bào)。

1.4 可行性實(shí)驗(yàn)

很顯然，這個(gè)手機(jī)的地震預(yù)警技術(shù)的核心就是手機(jī)內(nèi)置的加速度計(jì)，加速度計(jì)記錄的數(shù)據(jù)必須確實(shí)有效可用，這個(gè)系統(tǒng)才能夠成立。下面將引用文獻(xiàn)[4]中的實(shí)驗(yàn)結(jié)果來(lái)說(shuō)明它的可行性。

該實(shí)驗(yàn)內(nèi)容是通過QUANSER的XY Shake Table II震動(dòng)臺(tái)進(jìn)行El Centro地震的再現(xiàn)，然后利用手機(jī)中的加速度計(jì)記錄波形，按照5 Hz、20 Hz、50 Hz、 100 Hz來(lái)觀察效果。

圖2為振動(dòng)臺(tái)的實(shí)際波形，圖3為終端記錄的100 Hz的波形?？梢钥吹剑?00 Hz的波形可以很好地表現(xiàn)來(lái)，但是每分鐘的數(shù)據(jù)量大概是50 KB，在數(shù)據(jù)傳輸角度數(shù)據(jù)量偏大。

由于不同土地利用方式植物群落組成及土壤環(huán)境因子等條件存在差異，因此土壤動(dòng)物群落組成存在一定的差異性[17，18]。從大型土壤動(dòng)物類群數(shù)的水平分布研究結(jié)果來(lái)看（圖1），各土地利用方式大型土壤動(dòng)物類群數(shù)相差不大，最多的是森林和退耕濕地14類，最少的是退耕林地12類。從大型土壤動(dòng)物個(gè)體數(shù)的水平分布研究結(jié)果來(lái)看，退耕濕地＞濕地＞退耕林地＞森林＞農(nóng)田，其中個(gè)體數(shù)最多的是退耕濕地603只，占總個(gè)體數(shù)的23.50%，個(gè)體數(shù)最少的是農(nóng)田151只，僅占個(gè)體總數(shù)的5.89%。

圖2 振動(dòng)臺(tái)的波形Fig.2 Waveform of vibration table

圖3 終端100 Hz的波形Fig.3 The100 Hz waveform of terminal

圖4是50 Hz的波形，可以看到波形還是比較清晰的。但是下降到20 Hz、5 Hz（圖5、圖6）時(shí)，記錄的波形已經(jīng)不太清晰了，它們對(duì)應(yīng)的數(shù)據(jù)量是8 KB和3 KB。但在之前的研究中[5]，這個(gè)頻率的波形在監(jiān)測(cè)大地震的時(shí)候還是可以發(fā)揮作用的。所以盡管在5 Hz下很難取得有效波形，但是僅僅在監(jiān)測(cè) “有無(wú)地震發(fā)生”這一點(diǎn)上，還是可以作為輔助數(shù)據(jù)發(fā)揮作用的。該實(shí)驗(yàn)很好地體現(xiàn)出手機(jī)內(nèi)置的加速度計(jì)用于觀測(cè)地震波的能力，為后續(xù)的編程算法開發(fā)提供了很好的基礎(chǔ)。

在上述實(shí)驗(yàn)里，我們可以看到，利用手機(jī)內(nèi)置的加速度計(jì)來(lái)實(shí)現(xiàn)手機(jī)地震預(yù)警是完全有可能的，從加速度計(jì)中得到的數(shù)據(jù)經(jīng)過特定算法計(jì)算后，很有可能達(dá)到小范圍內(nèi)的地震預(yù)警效果。

而在國(guó)外，已經(jīng)有許多相關(guān)軟件的開發(fā)、實(shí)驗(yàn)以及試運(yùn)行。這類軟件主要有CSN（Community Seismic Network）， ishake， QDS （Quake Detection System）以及MyShake。其中ishake和QDS系統(tǒng)與上文中的采取的策略類似，利用加速度幅值是否達(dá)到閾值來(lái)判斷是否有地震發(fā)生。而MyShake作為該領(lǐng)域最新的研究成果，更是利用手機(jī)加速度數(shù)據(jù)以及區(qū)域地震臺(tái)網(wǎng)加速度數(shù)據(jù)通過算法進(jìn)行分類，以達(dá)到對(duì)地震場(chǎng)景的識(shí)別，提高預(yù)警的準(zhǔn)確度[11]。從理論分析到實(shí)驗(yàn)可行性，再到國(guó)外的研究現(xiàn)狀，不難看出手機(jī)地震預(yù)警這項(xiàng)新興技術(shù)具有巨大的潛力和開發(fā)空間。而且，該技術(shù)在彌補(bǔ)地震臺(tái)站密度不足時(shí)的地震預(yù)警局限性方面有很大的價(jià)值，針對(duì)我國(guó)目前可用于地震預(yù)警的臺(tái)站密度不足的問題，手機(jī)地震預(yù)警技術(shù)可以有非常好的補(bǔ)足效果。

圖4 終端50 Hz的波形Fig.4 The 50 Hz waveform of terminal

圖5 終端20Hz的波形Fig.5 The 20 Hz waveform of terminal

圖6 終端5 Hz的波形Fig.6 The 5Hz waveform of terminal

結(jié)合我國(guó)的現(xiàn)狀，我國(guó)的地震預(yù)警工程的起步時(shí)間較晚，這是挑戰(zhàn)也是機(jī)遇。諸如日本、美國(guó)這些地震預(yù)警領(lǐng)域起步較早的國(guó)家，它們?cè)诮ㄔO(shè)預(yù)警臺(tái)站時(shí)期，手機(jī)并沒能達(dá)到地震預(yù)警的設(shè)備要求，所以手機(jī)地震預(yù)警技術(shù)可以說(shuō)全世界都是剛剛起步不久。在這個(gè)背景下，我國(guó)完全可以把手機(jī)地震預(yù)警技術(shù)的研發(fā)和預(yù)警臺(tái)站的建設(shè)作并行處理，同時(shí)發(fā)展這兩項(xiàng)具有互補(bǔ)作用的技術(shù)，可以預(yù)見手機(jī)地震預(yù)警技術(shù)在不久的將來(lái)會(huì)成為地震預(yù)警領(lǐng)域的一個(gè)重要組成部分。

2 地震預(yù)警的信息發(fā)布

2.1 地震預(yù)警信息發(fā)布的時(shí)效性

在上文的探討中，我們可以了解到時(shí)間對(duì)于地震預(yù)警的重要性，哪怕警報(bào)早發(fā)出一秒，都可能讓很多人幸免于難。在這種背景下，除了從加快地震預(yù)警信息產(chǎn)出的角度，很顯然及時(shí)的地震預(yù)警信息發(fā)布也非常重要。

而在我國(guó)，法律層面上仍未對(duì)地震預(yù)警信息的發(fā)布主體和利用等相關(guān)內(nèi)容進(jìn)行說(shuō)明和規(guī)范[12]，這也使得國(guó)內(nèi)的地震預(yù)警信息發(fā)布工作困難重重。在國(guó)外，自然災(zāi)害的預(yù)警工作是由災(zāi)害監(jiān)測(cè)和管理部分負(fù)責(zé)的。例如在日本，日本氣象廳專門負(fù)責(zé)收集和處理所有地方得到的觀測(cè)數(shù)據(jù)，并在地震發(fā)生時(shí)及時(shí)準(zhǔn)確地發(fā)布地震信息，包括地震預(yù)警的警報(bào)[6]。

顯然，完善地震預(yù)警相應(yīng)的法律法規(guī)是當(dāng)務(wù)之急。相信在積極推進(jìn)國(guó)家地震烈度速報(bào)與預(yù)警工程的背景下，相關(guān)法律法規(guī)的出臺(tái)只是時(shí)間的問題。而留在我們工程科研人員面前的，是法規(guī)出臺(tái)后，如何及時(shí)發(fā)布地震預(yù)警信息的問題。

地震預(yù)警信息發(fā)布主要的載體是電視、網(wǎng)絡(luò)、手機(jī)、收音機(jī)，而在這一方面剛剛起步的我們，可以參考借鑒日本的運(yùn)作模式。

2.2 電視地震預(yù)警發(fā)布

2.2.1 日本NHK

具備了相應(yīng)法規(guī)許可后，NHK很好地完成了預(yù)警信息發(fā)布的任務(wù)。在接收到日本氣象廳的地震預(yù)警后，做到了全自動(dòng)完成電視和收音機(jī)發(fā)布地震警報(bào)工作。預(yù)警發(fā)布流程如圖7所示，從日本氣象廳的地震預(yù)警系統(tǒng)中產(chǎn)出的警報(bào)數(shù)據(jù)，先傳輸?shù)紽EP（Front End Processor），經(jīng)由FEP再傳輸?shù)饺珖?guó)的電視臺(tái)。當(dāng)電視臺(tái)的地震預(yù)警發(fā)布服務(wù)器接收到來(lái)自FEP的數(shù)據(jù)后，立刻啟動(dòng)預(yù)警程序，后續(xù)的圖像編輯由軟件自動(dòng)完成后，最終再通過人工的方式用緊急新聞桌（設(shè)立于電視臺(tái)內(nèi)部，專門負(fù)責(zé)災(zāi)難預(yù)警信息播報(bào)的設(shè)備，如圖8）確認(rèn)發(fā)布[6]。

圖7 NHK地震預(yù)警發(fā)布流程Fig.7 EEW release process of NHK

圖8 緊急新聞桌Fig.8 Emergency news desk

在圖9中可以看到日本電視地震預(yù)警的效果圖，值得注意的是，圖中的地震預(yù)警信息圖是獨(dú)立插入電視臺(tái)原本播放的內(nèi)容中的，與原本的內(nèi)容并行播放，這種播放策略可以確保電視臺(tái)能夠第一時(shí)間發(fā)布地震預(yù)警信息，滿足地震預(yù)警對(duì)時(shí)效性的高要求。

圖9 電視發(fā)布地震預(yù)警信息效果圖Fig.9 EEW Information released by TV

綜合以上內(nèi)容，日本這套電視預(yù)警系統(tǒng)主要有兩個(gè)值得我們學(xué)習(xí)和借鑒的地方：

（1）基于FEP的數(shù)據(jù)傳輸系統(tǒng)。在電視地震預(yù)警這個(gè)領(lǐng)域，首先需要面對(duì)的問題就是不同地區(qū)不同電視臺(tái)的統(tǒng)籌和協(xié)調(diào)。通過FEP服務(wù)器對(duì)地震預(yù)警信息的預(yù)處理，判斷出需要發(fā)布警報(bào)的地區(qū)電視臺(tái)，完成精準(zhǔn)高效的數(shù)據(jù)傳輸工作，很好地避免了警報(bào)混亂的情況。

（2）高自動(dòng)化的預(yù)警播報(bào)系統(tǒng)。日本這套電視預(yù)警系統(tǒng)已經(jīng)做到了高自動(dòng)化操作，整個(gè)預(yù)警過程只有在最后一步確認(rèn)發(fā)布預(yù)警信息上需要人工操作，此前的所有準(zhǔn)備和制作工作皆由程序自動(dòng)完成。這種高自動(dòng)化的執(zhí)行流程大幅度地縮短了發(fā)布預(yù)警信息所需要的時(shí)間，在地震預(yù)警這個(gè)爭(zhēng)分奪秒的領(lǐng)域，自動(dòng)化操作無(wú)疑是重中之重。

3.2.2 國(guó)內(nèi)的現(xiàn)狀與展望

目前國(guó)內(nèi)的電視地震預(yù)警技術(shù)還處于嘗試和摸索的階段。四川省北川縣在2013年開始了電視地震預(yù)警系統(tǒng)的試運(yùn)行，這是國(guó)內(nèi)第一個(gè)試點(diǎn)。雖然該系統(tǒng)只是建立在北川地震烈度速報(bào)系統(tǒng)基礎(chǔ)上的一次嘗試，但結(jié)合了 “5.12”大地震余震區(qū)700余個(gè)試驗(yàn)臺(tái)站和龍門山地震帶700余個(gè)試驗(yàn)臺(tái)站數(shù)據(jù)后，已經(jīng)可以做到2.7級(jí)以上地震無(wú)漏報(bào)，預(yù)警結(jié)果較穩(wěn)定可靠[13]。

信息發(fā)布方式則采用 “滾動(dòng)字幕與彈窗結(jié)合”的方式。預(yù)警信息首先以滾動(dòng)字幕的方式在電視屏幕下方播放，只有在有破壞地震發(fā)生時(shí)，會(huì)以彈窗形式播放預(yù)警信息。

值得一提的是，北川防震減災(zāi)當(dāng)局的數(shù)據(jù)表示：對(duì)來(lái)自茂縣周邊的地震，民眾有10多秒的逃生時(shí)間；而來(lái)自汶川的地震，則有超過30秒的時(shí)間逃生。由此可見，我國(guó)在預(yù)警技術(shù)上已經(jīng)初成氣候，因此我們更應(yīng)大力發(fā)展預(yù)警信息發(fā)布技術(shù)，更好的保護(hù)人民的生命財(cái)產(chǎn)。

本文認(rèn)為這種試點(diǎn)嘗試無(wú)疑是一個(gè)很好地開始，縣級(jí)這種小區(qū)域預(yù)警試行成功后，接下來(lái)要面對(duì)的就是市級(jí)、省級(jí)的電視地震預(yù)警工作部署。當(dāng)預(yù)警面向的區(qū)域擴(kuò)大后，要面臨的各種問題也會(huì)接踵而來(lái)，而四川省的地理面積和臺(tái)站部署密度都與日本相近，也同樣處于地震活躍地區(qū)。在這種背景下，日本的電視地震預(yù)警模式將會(huì)是我們很好的學(xué)習(xí)對(duì)象。

2.3 手機(jī)地震預(yù)警發(fā)布

2.3.1 日本目前使用的手機(jī)預(yù)警發(fā)布方式

在全面進(jìn)入信息時(shí)代的今天，手機(jī)幾乎成為了人們出門的標(biāo)配，所以手機(jī)很自然地也成為了地震預(yù)警信息發(fā)布的主要載體。在第2節(jié)中我們?cè)?jīng)探討過手機(jī)輔助地震預(yù)警的可行性，但那畢竟只是一種可挖掘的發(fā)展方向，現(xiàn)階段的手機(jī)更多的還是作為預(yù)警信息發(fā)布的載體。

同樣的，我們先看看日本方面采用的策略。日本的手機(jī)預(yù)警信息發(fā)布主要采用兩種方式：app推送警報(bào)和移動(dòng)通信運(yùn)營(yíng)商警報(bào)[7]。

（1）App推送警報(bào)的方式如圖10所示，值得注意的是，日本采取的app推送里面有一個(gè) “事前登記”的步驟，這個(gè)步驟用于登記手機(jī)的IP地址，以便服務(wù)器確定該手機(jī)所在區(qū)域，只有在該區(qū)域有地震預(yù)警時(shí)，才會(huì)向區(qū)域內(nèi)手機(jī)的app發(fā)送警報(bào)信息。

圖10 app推送警報(bào)Fig.10 App pushing alarm

（2）移動(dòng)通信運(yùn)營(yíng)商警報(bào)（圖11）則更為簡(jiǎn)單高效，通過授權(quán)移動(dòng)運(yùn)營(yíng)商發(fā)布預(yù)警信息的權(quán)利，在運(yùn)營(yíng)商接收到日本氣象廳的地震預(yù)警信息后，通過自己的通訊線路，可以直接對(duì)特定區(qū)域的終端進(jìn)行 “統(tǒng)一呼叫”，以此達(dá)到警報(bào)的效果。因?yàn)檫\(yùn)營(yíng)商可以通過自身基站等設(shè)備確定警報(bào)終端的范圍，所以不需要提前登記手機(jī)IP，比起app推送的方式更為簡(jiǎn)單直接。

圖11 移動(dòng)通信運(yùn)營(yíng)商Fig.11 Mobile communication operator

從日本現(xiàn)有的兩種手機(jī)預(yù)警信息發(fā)布方式中，可以清楚看到地震預(yù)警信息發(fā)布在技術(shù)上的要求。預(yù)警信息的發(fā)布對(duì)象是身處地震影響區(qū)域的用戶，這就要求它在技術(shù)上滿足 “獲取用戶位置信息”的條件，針對(duì)性地向真正需要接收警報(bào)的用戶發(fā)送地震預(yù)警消息，可以有效縮短選取預(yù)警信息發(fā)布對(duì)象的時(shí)間，提高預(yù)警發(fā)布效率，這是我們值得關(guān)注和重視的地方。

3.3.2 國(guó)內(nèi)的現(xiàn)狀與展望

（1）雖然國(guó)內(nèi)在手機(jī)地震預(yù)警信息發(fā)布這一塊仍未有過多的嘗試，但是目前已經(jīng)出現(xiàn)了基于app的地震速報(bào)消息推送服務(wù)——《地震信息微信自動(dòng)發(fā)布系統(tǒng)》[8]。2016年底，微信的月活躍用戶已達(dá)8.89億。從微信的誕生到現(xiàn)在短短6年的時(shí)間里，它已經(jīng)從一個(gè)小小的網(wǎng)絡(luò)社交工具變成的如今的國(guó)民級(jí)app?，F(xiàn)在的微信毫無(wú)疑問是中國(guó)人獲取資訊信息的一個(gè)主要來(lái)源。而在地震行業(yè)，微信也正在慢慢成為政府和地震部門發(fā)布信息的重要媒介平臺(tái)。

目前微信在我國(guó)app行業(yè)的這種統(tǒng)治級(jí)情況，正是他國(guó)所暫缺而我們地震行業(yè)可以很好利用起來(lái)的重要資源。巨大的用戶數(shù)的保證確保了它在所謂緊急信息發(fā)布載體的可行性與有效性。

《地震信息微信自動(dòng)發(fā)布系統(tǒng)》則是在國(guó)內(nèi)這樣的背景下應(yīng)運(yùn)而生的基于微信的信息發(fā)布系統(tǒng)。該系統(tǒng)的主要功能是地震發(fā)生后，從地震速報(bào)系統(tǒng)得到地震三要素并以圖文并茂的方式推送給“48小時(shí)活躍的關(guān)注用戶”。

“48小時(shí)活躍的關(guān)注用戶”是該系統(tǒng)提出的一種用戶定位。該系統(tǒng)把用戶分成普通活躍用戶與48小時(shí)活躍用戶。所謂48小時(shí)活躍用戶指的是用戶給公眾號(hào)發(fā)送的最后一次消息 （文字、圖片、視頻、地理位置、菜單互動(dòng)）開始的48小時(shí)之內(nèi)。這種定位的目的是區(qū)分出核心用戶，并對(duì)核心用戶提供地震信息推送服務(wù)。這種做法既可以避免普通用戶由于推送信息過多而取消關(guān)注所造成的用戶流失，又可以為核心用戶提供更好的服務(wù)。這種區(qū)分方式正是日后手機(jī)預(yù)警信息發(fā)布技術(shù)可以借鑒學(xué)習(xí)的。

那么在手機(jī)地震預(yù)警信息發(fā)布這個(gè)領(lǐng)域，是否也可以沿用微信推送這種方式呢？答案是肯定的，但是需要增加上文提到的 “獲取用戶位置信息”的功能，只有這樣才能確保預(yù)警信息的有效和高針對(duì)性。

（2）然而僅僅使用app推送的方式發(fā)布地震預(yù)警信息顯然是不夠的，app推送服務(wù)的缺陷在于它需要手機(jī)聯(lián)網(wǎng)才可以完成，而地震預(yù)警的特殊性要求在短時(shí)間內(nèi)向盡可能多的民眾發(fā)出警報(bào)，app推送方式在這一點(diǎn)上存在明顯的局限性。

為了彌補(bǔ)這方面的局限性，移動(dòng)通信運(yùn)營(yíng)商的作用就體現(xiàn)了出來(lái)。在了解日本的手機(jī)發(fā)布策略的時(shí)候我們可以發(fā)現(xiàn)，當(dāng)移動(dòng)運(yùn)營(yíng)商介入地震預(yù)警信息發(fā)布后，基于自身的設(shè)備優(yōu)勢(shì)，對(duì)發(fā)布信息的效率起到的巨大推進(jìn)作用，同時(shí)也可以很好的彌補(bǔ)app方式的空缺，這一點(diǎn)得益于日本的法律賦予了移動(dòng)通信運(yùn)營(yíng)商相關(guān)的發(fā)布權(quán)限。當(dāng)國(guó)內(nèi)相關(guān)法律完善后，地震行業(yè)如果能及時(shí)與國(guó)內(nèi)的三大運(yùn)營(yíng)商進(jìn)行溝通合作，對(duì)于手機(jī)地震預(yù)警信息發(fā)布的工作將會(huì)有很好的推動(dòng)作用。

3 結(jié)語(yǔ)

對(duì)于我國(guó)地震預(yù)警工程建設(shè)過程中，會(huì)面臨的兩個(gè)問題——地震臺(tái)站密度不足、預(yù)警信息發(fā)布不及時(shí)，本文結(jié)合日本的先進(jìn)經(jīng)驗(yàn)，給出了可行的建議和解決方案。

（1）通過對(duì)比我國(guó)與日本的地震臺(tái)站的密度差距，以及日本以目前臺(tái)站密度進(jìn)行地震預(yù)警的現(xiàn)狀，引出了預(yù)警臺(tái)站密度不足制約著地震預(yù)警技術(shù)發(fā)展這一主要問題，進(jìn)而提出關(guān)于手機(jī)地震預(yù)警技術(shù)的設(shè)想。

隨后，本文引用日本方面做過的手機(jī)加速度計(jì)實(shí)驗(yàn)說(shuō)明了手機(jī)地震預(yù)警的可行性以及可操作性。針對(duì)我國(guó)目前地震預(yù)警臺(tái)站密度不足這一問題，手機(jī)地震預(yù)警技術(shù)可以很好地彌補(bǔ)由此問題所帶來(lái)的地震預(yù)警局限性。

本文還提到國(guó)外現(xiàn)階段在該領(lǐng)域的火熱研究，強(qiáng)調(diào)手機(jī)地震預(yù)警技術(shù)的巨大潛力與發(fā)展空間。該技術(shù)若能真正推廣實(shí)用，對(duì)于改善國(guó)內(nèi)目前地震臺(tái)站密度不足的問題將會(huì)有很好的效果。

（2）對(duì)于國(guó)內(nèi)地震預(yù)警信息發(fā)布不夠及時(shí)這個(gè)問題，本文先是從國(guó)內(nèi)法律法規(guī)的角度分析該問題的主要成因。同時(shí)也從技術(shù)角度，論述了日本在電視和手機(jī)預(yù)警信息發(fā)布方面的先進(jìn)性以及可借鑒的地方。

通過加入智能高效的數(shù)據(jù)傳輸方案FEP以及使用高自動(dòng)化的預(yù)警信息生成程序，以此來(lái)提高大范圍區(qū)域電視地震預(yù)警的速度和協(xié)同性。

在手機(jī)地震預(yù)警發(fā)布方面，提前獲取預(yù)警對(duì)象的位置信息可以有效縮短發(fā)布預(yù)警信息時(shí)選取對(duì)象的時(shí)間，提高效率。在此基礎(chǔ)上，如果能加入移動(dòng)通信運(yùn)營(yíng)商的設(shè)備支持，將會(huì)使手機(jī)預(yù)警信息發(fā)布效率明顯提升。

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Discussion and Solution of Two Main Issues Restricting the Development of Earthquake Early Warning Technology in China

LI Jinkai
（Guangdong Earthquake Agency， Guangzhou 510070， China）

The paper pointes out the two issues during the development of EEW in Cina， including “station density is not enough” and “the release of earthquake early warning （EEW） information is not timely”which.Basing on the advanced experience of Japan,the paper gives some suggestions,such as “EEW technology with the mobile phone” and “the effective technology about releasing the EEW information by TV and mobile phone”.

Earthquake early warning （EEW）； Station density； Information releasing；Mobile phone

P315.7

A

1001-8662（2017）03-0090-08

10.13512/j.hndz.2017.03.013

李晉愷.制約我國(guó)地震預(yù)警技術(shù)發(fā)展的2個(gè)主要問題的探討與解決方案[J].華南地震，2017，37（3）：90-97.[LI Jinkai.DiscussionandSolutionof

TwoMainIssuesRestrictingtheDevelopmentofEarthquakeEarlyWarningTechnologyinChina[J].South China journal of seismology，2017，37 （3）：90-97.]

2017-02-10

李晉愷（1990-），男，工程師，從事地震監(jiān)測(cè)工作。

E-mail：liyeli3@163.com.