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中国应急管理报:从“烟熏测绘”到1分钟自动速报
——江苏省测震技术发展侧记
发布日期:2019-09-25浏览次数:字号:[ ]

       


       7月14日17时10分,印度尼西亚哈马黑拉岛发生7.1级地震,千里之外的江苏省南京地震台的大型维歇尔地震仪第一时间测到了此次地震。或许你会觉得这并非什么新鲜事,但是,该地震仪已是近百岁的高龄。20世纪30年代,这台地震仪从德国远渡重洋来到中国南京。包括该地震仪在内,当时全球仅生产了3台大型维歇尔地震仪,而位于南京的这台是至今唯一能正常运转的。记者日前走进南京地震台,探访那些鲜为人知的测震故事。

测震事业的大功臣——维歇尔地震仪

南京地震台始建于1930年,时称南京北极阁地震台,后因时局动荡,战火纷飞,历经几次搬迁。新中国成立后,地球物理研究所将北极阁地震台搬迁至南京鸡鸣寺,成立南京鸡鸣寺地震台。中国地震科学事业的先驱李善邦、谢毓寿、许绍燮等人都在南京鸡鸣寺地震台工作过。

南京鸡鸣寺地震台刚成立的时候,江苏省只有这一个地震台,测震事业刚刚起步。说起江苏省测震事业的起步,就不得不说维歇尔地震仪。

20世纪70年代之前,鸡鸣寺地震台虽先后有51式、维歇尔式、64式等地震仪器投入观测,但维歇尔地震仪仍是当时十分先进的测震仪器,运行期间记录到了大量地震。

“它是全国唯一记录到龙陵双震的仪器。”1963年就来到南京地震台工作的唐兆华向记者介绍。

1976年5月29日20时23分和22时00分,云南省龙陵县境内先后发生了7.3级和7.4级强烈地震,但因为短时间内发生了两次强烈地震,全国其他台站的仪器只监测到了第一个7.3级地震,只有维歇尔对两次强烈地震的记录清晰、准确。国家地震局参考此记录,确定了龙陵双震数据。

作为当时十分先进的测震仪器,维歇尔地震仪的维护工作也成了南京地震台一代代工作人员的重要使命。这个重约17吨的庞然大物,起初从德国购回时就没有任何说明书和内部图纸。经过李善邦、金咏深、许应期等人对其进行的第一次拆装维护后,一代又一代人手把手传授这台地震仪的拆装维护技术,完成了一次又一次拆装维护工作。这也是维歇尔地震仪至今还能正常工作的原因。

利用维歇尔地震仪的记录结果和宏观资料,金咏深、孙儒范等人发表了多篇研究论文,这些论文的观点在今日对地震研究仍具有一定价值。

虽然维歇尔地震仪“感应”灵敏、记录准确,但“慢”这个弱点也让台站的测震工作人员颇为苦恼。

当时,维歇尔地震仪通过“烟熏测绘”的方法记录地震。地震发生时,它的探针在一张用煤油熏黑的纸上记录,工作人员必须等整个地震过程完成后,才能取下熏烟纸,并用松香酒精溶液将纸浸泡、晾干,给纸“镀膜”后,才能测量、计算数据,得出相关信息。

“其间,光是给熏烟纸‘镀膜’就要花很长时间。”唐兆华说。粗略计算,当时利用维歇尔地震仪测震,从地震发生到工作人员得出数据,至少需要1个小时。

实行数字化改造,告别人工计算时代

1971年,国家地震局南京地震大队成立(江苏地震局前身),南京地震台由中科院地球物理研究所移交至南京地震大队管理。1976年,南京地震台建成,鸡鸣寺地震台的所有仪器迁入新台。

20世纪70年代,江苏省建立了一批台站,为监测台网的建立打下了基础,同时,维歇尔地震仪渐渐退出了历史舞台。

虽然告别了“烟熏测绘”时代,但当时我国仍然处于“图纸测绘”时代,即“模拟时代”,测震数据需要人工计算。1983年来到南京地震台工作的前任台长周加新回忆起之前的人工计算时代,感慨颇多,他告诉记者:“最多的一次,一晚上就监测到台湾地区发生了一百多次地震,我们连夜人工计算、记录、整理数据。”

从20世纪90年代开始,江苏省响应国家号召,开始进行数字化改造,计算机技术开始应用在测震工作中,给测震工作带来了新的机遇。那时,计算机对于大家来说,是个几乎没有接触过的新技术,江苏省各个地震台的工作人员一边继续进行正常的监测工作,一边学习计算机知识。“台站组织了一系列的培训,我们自己也要自学,啃计算机知识,不仅要了解,还要精通。”南京地震台台长陈飞说。他是1994年来到南京地震台的,刚好赶上了数字化改造时期。

在由人工测绘向数字化转变的过渡期,江苏省各地震台都实行两套监测方法同时进行的工作模式。在监测过程中,地震台的工作人员将数字资料和图纸资料进行比对,不断调试数字化设备,确保其稳定、精准。“这个过渡期大概经历了几年的时间,这期间,也有很多适应不了数字化改造的工作人员离开了。”陈飞说。

大浪淘沙,技术的变革让一批无法适应的人离开了地震监测岗位,而剩下的人则成了数字化时代的中坚力量,推动着测震技术的不断发展。

搭乘网络化快车,实现1分钟自动速报

“十五”以来,江苏省不断加大地震监测基础设施的投入,建立起了由省测震台网中心、75个固定地震台站及8个应急流动地震台站组成的全省测震台网,并全面实现了网络化,全部台站信号实时传输到台网中心进行集中处理。

在数字化、网络化技术及越来越先进的地震监测仪器的支持下,江苏省地震局自主研发了自动地震速报软件,地震速报速度也越来越快。

在江苏省地震局地震监测中心,记者看到数个电脑显示屏上显示着省内各台站实时接入的监测信息,也见证了1分钟自动速报的过程。

江苏省地震局地震监测中心副主任缪发军往速报系统内录入了2012年在江苏省高邮市与宝应县交界处发生的4.9级地震的地震波数据,模拟发生地震时的场景。速报系统在收到江苏省各地震台站的实时“地震信号”的第一时间,警报器马上就发出了报警信号,这两者几乎是同时进行的。随后,缪发军的手机短信提醒音就响了起来,此次地震的地震参数短信已经发送到他的手机上了。

“计算机会根据各台站监测到的地震实时数据,自动计算这次地震的参数,并将这些数据以手机短信的形式发送给相关岗位的负责人。”缪发军介绍。从接收到地震波信息到计算出地震参数,再到给省局各相关岗位负责人发送短信,整个流程该系统会在1分钟内完成。而在模拟时代,仅初步计算出地震参数就需要至少半个小时。

除了快,江苏省地震局还不断地给地震速报软件增加功能,最近,他们正在利用人工智能技术,研发自动判定地震事件类型的软件系统。

今年3月21日,中国地震台网中心发布的江苏连云港市灌南县2.2级地震的速报信息中,“疑爆”两个字吸引了大家的注意。随后经过证实,此次地震是由江苏响水化工厂发生爆炸引起的。“在接收到地震波信息后,判别此次地震是不是天然地震,对于有经验的分析人员来说不是难事,但是让计算机自动识别还需要做很多工作。”缪发军介绍,从2017年开始,江苏省地震局利用人工智能技术,设计研发人工智能软件,自动判定地震台网监测到的事件类型,如构造地震、爆炸、塌陷等,目前,该系统已经投入试运行,计划明年在全国推广。“我们还要把它和1分钟速报软件结合在一起,来丰富速报内容。”缪发军说。

从“烟熏测绘”到1分钟速报,从模拟化到数字化再到网络化,从引进仿制设备到自主研发设备,江苏省的地震监测手段从无到有、从少到多,为抗震减灾、灾后快速救援工作提供越来越快速、精准的资料。

有了越来越快的测震速度,江苏省地震局又把目光放在了越来越丰富的测震内容上。由162个台站、1个省级数据处理中心组成的江苏省地震烈度速报与预警台网正在建设,这些工程、技术将为政府应急决策、公众逃生避险、重大工程地震紧急处置和地球科学研究提供更加及时和丰富的地震安全服务和数据信息。(记者  张沫)

 




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