大数据背景下的地震工作创新

大数据背景下的地震工作创新

赵光

北京市地震局北京100080

摘要：随着互联网经济的快速发展，大数据技术成为信息化时代的热点。大数据应用的本质是数据和数据分析在业务活动中的具体表现，如何将大数据平台和技术应用到地震工作学习中，提高预测水平，是地震行业迫切需要解决的问题。

关键词：地震预测；大数据技术；地震工作

引言：多年以来地震预测几乎完全依赖对震频的监测，并在可能发生类似地震时以此作为预测的依据。虽然还有很多潜在的地震预警信号，比如水温、动物异常，但是预测的准确率还是太低了。随着大数据技术的兴起，开启了一种新的地震预报形式，通过基于大数据技术的分析，把某场地震的所有数据和其他地震关联起来，可以极大提高预测准确度，构建出精度极高的地震活动预测模型。

1地震工作不断发展为大数据的应用提供条件

1.1密集地震观测网将地震带进大数据时代

在互联网时代，互联网智能技术和微电机传感器技术使地震观测设备也遵循大数据产生的规律，这完全适应了烈度速报应用和地震预警需求，从而产生了密集地震观测网，将地震行业带进了大数据时代。

1.1.1地震烈度速报

在汶川特大地震发生之前，虽然我国的地震速报能在震后迅速提供地震三要素，但是还没有建立常规运行的地震烈度速报系统，因此无法提供有效的地震烈度速报图，导致不能有效进行应急救援和应急响应。当一个地震发生时，目前是能够立刻知道地震发生的震中位置、发震时间和震级大小。但是地震的发生不是在一个简单的点上，对于一个破坏性地震来说，一般都会在地下形成一个破裂带，造成地面破坏范围可能是以震中为圆点半径为几百公里之长。提供的三要素只告诉我们哪里发生了地震，却并没有提供哪个地方的震动最强烈的信息，而当破坏性地震发生时，政府却需要立即知道哪个地区的震动最强烈、破坏最严重，需要准备什么样的救援物资。这就需要地震部门能及时给出不同地区的烈度分布情况，它对抢救生命和应急救援意义重大。这就需要建立有效的密集地震监测网，获得地震以后的地震烈度速报。

1.1.2地震预警

地震预警是在日本3.11地震之后被越来越多的人提起，其含义主要就是超快地震速报。因此，目前所说的地震预警就是地震警报。当某一个地方发生地震时，相对电磁波的每秒30万千米，地震波的每秒几千米要慢得多，所以人们可以将地震发生得消息用电话、手机、电视、网络、广播等迅速传播出去，这样离地震发生地比较远的，由于收到报警时地震波还未到达，这时可以采取紧急措施逃生和关闭水、电、气等，减少损失，避免次生灾害。

1.1.3MEMS传感器烈度计和智能设备

MEMS技术是以智能手机开发的地震烈度计和动态地震烈度网技术，这种技术适合布设大量密集的地震观测网。综上所述，密集的地震观测网符合大数据产生的规律，从传统精密的地震仪到简单的MEMS烈度计，从价格不菲的设备到价格便宜的MEMS设备，从精度高的仪器到智能化的设备，从稀疏少量的台站到密集的地震观测网，观测的数据从少量的数据到巨量数据。

1.2大量的观测数据为大数据挖掘提供了基础

目前，我国的地震前兆观测网络系统是由近千个地震前兆台和三千多套观测设备组成，手段可以分为电磁、流体和形变，每个手段都有很多种观测项，而每种观测项又分为一个或多个分项，数据库中观测数据是以测量分项的形式保存下来的，因而数据的类型多样。除此之外，观测数据还呈现多型号仪器、多个台站，多个区域产出的数据并存的情况，这些组合也使得数据具有多属性的特点。这种情况导致了观测数据会出现不一致性和重复性，甚至还会存在数据比较杂乱的现象。当需要使用这些数据时，传统的方法是没办法操作的，这就需要利用大数据的挖掘技术来提取有用的数据。另外，我国的观测数据开始于邢台地震，从最初的人工观测、模拟观测，到“九五”后的数字观测，到目前的“十五”网络化观测，经历了50年的时间，积累了大量基于时间的观测资料。但是由于存在人工或模拟读数，数据保存不是很完整，比较分散，虽然各省的地震局都在花大力气收集这些资料并采用数据库的方式统一管理，但是完整的获取这部分资料仍然比较困难。这也必须引入数据挖掘技术提炼出有效的数据资料。

2大数据在地震工作中的作用

2.1数据处理简单化

在传统的小数据时代，数据处理算法的研究在数据限制无法突破情况下越来越深入，其算法也日渐复杂。当数据量以指数级往上增长时，大数据的简单算法准确率大幅提高，这时就比小数据的复杂算法更有效。

2.2大数据使快速决策成为可能

以前地震台网处理数据和确定决策都会非常慎重，都要通过分析和收集数据来验证得到的结果；如果一些数据存在问题，导致原先的结果可能是有问题的，这时决策就要非常慎重。所以在这样的情况下，小数据时代要得到快速、有效的决策结果是不可能的。而以密集台网为基础的大数据，可以准确而简单的知道地震发生的时间、地点和震级而无须重复检查和复核，在这种情况下地震工作人员能快速做出决定，地震预警可以在几秒之内发出，地震烈度速报可以在几分钟之内发出。以此为基础，应急指挥部就能快速决策以减轻破坏性地震的灾害和抢救生命。

2.3大数据催生了地震新业态和新模式

2.3.1密集的地震观测网带来的改变和创新

通过密集的地震观测网可以得到大量的中小地震观测数据，以中小地震为基础生成地下动态结构反演成像，每次地震成像就形成了动态“地下云图”，可以动态的监视地下结构的变化。目前，地震预测研究认为地震预报的战略之一就是探索地震形成的机理，这就需要地震工作者动态的监视地下变化。这是以前稀疏台网产出的小量数据所无法实现的，这就需要密集的观测台网输出的大数据提供数据基础。

2.3.2大数据为地震前兆的探寻提供新的方法

现代互联网和新技术的迅速发展，发明了各种新的传感器以及先进的信息技术，为地震前兆的研究提供了廉价的设备，为密集观测提供了条件。密集的观测产出大量的数据，因此这些巨量数据也将地震前兆观测带进了大数据时代，这时探寻前兆观测和地下变化以及地震之间的关联都会有新的突破，将推动地震工作的创新。

2.3.3大数据给地震应急救援提供基础

目前兴起的“互联网+地震”，科研产生地震互联网大数据，它可以又快又准确地得到和地震有关的数据信息，大大加快了破坏性地震的应急和救援时的速度、能力。

2.3.4物联网大数据在地震中的应用

物联网是新一代信息技术的重要组成部分，其用户端扩展和延伸到任何物品与物品之间，实现物品之间的通信和信息交换，可以源源不断的收集数据、产出数据，一切都可以数据化。通过物联网上收集的大数据可以发现和地震现象之间的关联，得到地震学的新发现，为地震研究带来了新的发展前景。

结束语：

大数据是多变、大量、高速的信息，它能促成更强的决策能力、洞察力和最佳处理，为地震预测、地震应急提供了一种全新的技术和思路。利用大数据的特性，推进技术融合、数据融合、业务融合，实现跨地域、跨部门、跨业务的协同管理和服务，更好地开展地震前兆观测工作，提高地震预测的准确性。

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