国家紧急地震信息服务系统的设计、开发及实践

紧急地震信息服务系统是国家地震烈度速报与预警工程五大技术系统的重要组成部分之一,也是对外发布紧急地震信息的关键环节和出口。作为国家地震烈度速报与预警工程“先行先试”单位,四川省地震局基于分布式服务架构开发平台,运用MQTT消息队列等技术,采用JAVA语言完成了四川紧急地震信息服务系统(B系统)的设计与定制开发。目前,该系统已纳入国家地震烈度速报与预警工程紧急地震信息发布的核心业务系统并在全国范围内部署应用,解决了现有紧急地震信息发布系统单一运行的风险,进一步提高了信息发布的稳定性、安全性和时效性。     

国家地震烈度速报与预警工程融合决策平台建设

为满足国家地震烈度速报与预警工程(以下简称“国家预警工程”)紧急地震信息对外服务要求,针对国家预警工程建设多算法多中心融合决策的主要技术难题,结合地震监测学科的技术发展现状和学科管理需求,地震监测预警业务系统迫切需要一个用于地震预警、参数速报和烈度速报分系统产出一套全国统一结果的融合决策平台。在国家预警工程定制软件项目实施过程中,建设了国家地震烈度速报与预警工程融合决策平台,其作为国家预警工程数据处理系统与紧急地震信息服务系统之间的关键信息通道,负责汇集融合国、省两级多中心地震预警和速报分系统的多套处理算法的处理结果,进行多个处理结果的同一地震事件判断及其可靠性判定,基于多个策略的信息优选和融合决策处理,产出融合决策后唯一、可靠、及时和准确的预警和速报信息结果。该结果经紧急地震信息服务系统的发布平台对外发布,社会公众、政府机构和特定专业用户可以基于收到的地震预警和速报信息进行防灾避险或应急救援。     

2020年防震减灾公共服务现状和地震预警需求全国公众调查结果研究

做好地震信息服务需要深入研究服务的公众触达和反馈。随着国家地震预警工程的推进,地震预警系统即将大范围面向公众提供服务,因此公众的地震预警需求、地震预警误报接受程度等问题亟需研究。本文设计了防震减灾公共服务公众接触率及公众满意度调查指标体系,用以量化测量防震减灾公共服务的公众触达现状和反馈评价,并取得了较好的效果。全国公众调查结果显示,分别有80.7%,56.2%,29.5%和26.7%的受访者接触过地震速报信息服务、防震减灾知识科普、自建房抗震咨询服务和各级地震部门门户平台,各项服务的公众接触有明显的区域和人群特征。公众反馈评价总体较好,但是地震速报信息服务及时性的满意度评价得分相对较低,显示公众对地震速报信息发布时效性在近年来取得的进步缺乏直观感受。地震预警公众需求研究结果显示,88.3%的公众认为地震预警有必要,56.8%的公众对地震预警信息有强烈需求,公众对地震预警误报的接受程度在过去十年时间里保持在一个较高水平,大城市和地震多发区公众对地震预警的需求和对地震预警误报接受程度均显著高于全国公众总体水平。      

国家中心地震烈度速报与预警技术平台

震后快速获取发震信息和灾区受灾情况,对于降低生命和财产损失、震后灾害评估和救援决策至关重要。得益于国家地震烈度速报与预警工程的实施,中国地震台网中心建立了国家中心地震烈度速报与预警技术平台。通过该平台汇集并交换全国预警实时波形,分析、判断、加工实时波形数据,及时产出地震预警、烈度速报、地震基本参数和震源参数等信息产品,并将其推送到紧急信息服务系统,实现秒级地震预警、分钟级参数速报和烈度速报,在泸定 M_S6.8 等强震袭来时均成功发布预警信息,为防震减灾及应急救援等提供有力保障。本文详细介绍该平台的整体情况及其所包含的分系统功能,并讨论目前平台的技术特性和需要改进的问题。     

基于支持向量机的2021年2月13日日本福岛近海Mj7.3级地震震级估算

2021年2月13日日本福岛县近海发生M_j7.3级地震,触发了日本气象厅地震预警系统,系统在首台触发后5.6s发出震级为M_j6.3级的预警第1报,首台触发后10s对公众发布警报、预警震级为M_j6.4级。基于多类型特征参数输入的机器学习支持向量机震级估算模型（SVM-M）,利用2021年2月13日日本福岛县近海M_j7.3级地震获取的日本K-net强震动观测数据,分析SVM-M模型在该次地震中首台触发初期（首台触发后1~10s）的震级估算效能。结果表明:SVM-M震级估算模型,在首台触发后1s即可给出M_j6.3级的震级估算结果,与日本气象厅在首台触发后5.6s发布的预警第1报震级相同;随着时间窗的增加,首台触发后5s和10s,SVM-M模型的震级估算结果分别是M_j6.7级和M_j6.6级,均大于日本气象厅首台触发后10s对公众发布警报的预警震级。该次地震的离线模拟结果表明:SVM-M模型可在地震发生初期有效提高地震预警震级确定的准确性和时效性。     

"数字地球"与实时地震学

“数字地球”是对真实地球及其相关现象的统一性的数字化重现和认识，是信息化的地球，是地球的虚拟对照体。“数字地球”的科学体系由基础研究、技术支撑和科学工程三部分组成。现代地震学同样需要基础研究、支撑技术和科学工程，其中，最后一个体系即相当于实时地震学。实时地震学调基础研究和现代技术的结合，强调地震学研究成果的转化和对社会与公众的服务，是地震学发展的“最高境界”。实时地震学需要基础研究和现代技术，更需要建立地震速报系统、地震趋势分析系统、灾害评估系统和地震救灾系统这样的系统工程。     

江苏省测震台网地震预警能力评估

对江苏省地震烈度速报和预警工程建设情况进行介绍,重新计算了江苏省测震台网地震监测能力,并对地震预警能力进行评估,结果发现,通过该工程建设,使得江苏省测震台网对全省的地震监测能力得到提升,并具备一定地震预警和信息服务能力,分析认为,国家地震烈度速报与预警工程江苏子项目的建设实施,能够向社会提供一定的地震预警服务。     

日本地震预警系统日趋完善

日本是全球第一个建立地震预警系统的国家,在3·11日本9.0特大地震时发挥了作用.本文介绍了日本预警系统在3·11地震时,东京地区公众在地震S波最大震动之前收到地震报警信息,得以避险.介绍了日本地震预警系统技术和在全国实施的概况,指出地震预警工程是一个复杂社会工程.日本从预警技术到能够为公众服务,采用的方式和体制,是值...     

山西河津大同阳曲地震与速报技术探讨

对山西测震台网有关地震速报处理的技术流程做了详细解析。总结了山西2010年河津4.8级、大同4.5级、阳曲4.6级3次地震速报工作的经验与教训,分析了地震速报过程中存在的技术问题,并对如何改进地震速报工作提出了建议。     

雅江地震与速报技术探讨

介绍了四川地震速报台网及地震速报处理的基础技术，总结了雅江5．0级，6．0级中强地震的速报处理经验，对如何改进速报工作提出了建议。     

Epistemic uncertainty in on-site earthquake early warning on the use of PGV–PD3 empirical models

From the literature, we found that PGV–PD3 regressions for on-site earthquake early warning (EEW) can be quite different depending on the presumption whether or not PGV–PD3 data from different regions should be “mixable” in regression analyses. As a result, this becomes a source of epistemic uncertainty in the selection of a PGV–PD3 empirical relationship for on-site EEW. This study is aimed at examining the influence of this epistemic uncertainty on EEW decision-making, and demonstrating it with an example on the use of PGV–PD3 models developed with data from Taiwan, Japan, and Southern California. The analysis shows that using the “global” PGV–PD3 relationship for Southern California would accompany a more conservative EEW decision-making (i.e., early warning is activated more frequently) than using the local empirical model developed with the PGV–PD3 data from Southern California only. However, the influence of this epistemic uncertainty on EEW is not that obvious for the cases of Taiwan and Japan.     

地震预警信息可靠度研究

提出了一种地震预警信息可靠度检验方法. 针对地震预警系统对信息的高度时效性及准确性要求, 并结合其应用特点, 从地震动记录信噪比、 特征参数相容性、 特征参数协调性及地震预警定位结果可靠性等4个方面对地震预警信息的综合可靠度进行探讨, 并分别提出了相应的可靠度定量计算方法. 利用日本KiK-net台网记录的444个地震事件共4737条三分向加速度记录对上述4个指标参数及综合可靠度指标参数的验证结果表明, 采用本方法有助于提高地震预警信息发布的准确性和可靠性, 减少“漏报”及“误报”事件的发生.      

福建省地震台网预警能力评估

由于常用的均方根值法和噪声功率谱法不能消除不同传感器记录的噪声干扰,为提高噪声水平计算的准确度,本文选用最大概率峰值位移作为背景噪声评估指标。基于可靠的噪声数据,借鉴震级-最大距离监测能力法并考虑预警时效,提出了地震预警最小震级评估方法,系统评估福建三类传感器网及其融合网的地震预警最小震级和预警首报时间。结果表明：测震强震融合网的地震预警最小震级高于单测震网,但明显低于强震网;强震烈度计融合网与单烈度计网的结果相近;三网融合后95%区域的地震预警最小震级约为M_L3.2。由于烈度计网比测震和强震网密集,其预警首报时间最短;三网融合相对于单测震网或单强震网,其震后地震预警首报时间得到了明显缩短,预计95%区域的首报时间为4—6 s。本文研究为福建省的台网布局的优化和重点区域监测能力的提升提供了参考依据。     

On an earthquake early warning system (EEW) and its applications

It is clear that the basic countermeasure against earthquake strong motion is to reinforce buildings and other structures. Realtime earthquake disaster prevention is a countermeasure during the earthquake itself and is different from realtime seismology. An EEW, earthquake early warning system, is required to trigger realtime earthquake disaster prevention. It is important to avoid too much trust in EEW for the disaster prevention. This paper describes the concept of an EEW and gives a brief history, which eventually led to the development of the UrEDAS, the urgent earthquake detection and alarm system, the first operational P-wave early warning system. A real-world example of disaster prevention by this system is described. Finally, the role of national or public organizations in earthquake disaster prevention will be discussed, with special emphasis on the situation in Japan.     

全球地震早期预警研究综述

近年来地震预警技术在国际上得到迅速的发展,并有成功预警且收到减灾实效的先例.本文系统介绍了地震早期预警的方法,包括波前探测、P波应用、现地预警和区域预警;介绍了地震早期预警系统在墨西哥、日本、土耳其、中国台湾和罗马尼亚等国家和地区的应用情况.还对地震预警中目前存在的问题和挑战以及远景进行了分析.     

Performance-based earthquake early warning

Significant investments are undergoing internationally to develop earthquake early warning (EEW) systems. So far, reasonably, the most of the research in this field was lead by seismologists as the issues to determine essential feasibility of EEW were mainly related to the earthquake source. Many of them have been brilliantly solved, and the principles of this discipline are collected in the so-called real-time seismology. On the other hand, operating EEW systems rely on general-purpose intensity measures as proxies for the impending ground motion potential and are suitable for population alert. In fact, to date, comparatively little attention was given to EEW by earthquake engineering, and design approaches for structure-specific EEW are mostly lacking. Applications to site-specific systems have not been extensively investigated and EEW convenience is not yet proven except a few pioneering cases, although the topic is certainly worthwhile. For example, in structure-specific EEW the determination of appropriate alarm thresholds is important when the false alarm may induce significant losses; similarly, economic appeal with respect to other risk mitigation strategies as seismic upgrade should be assessed. In the paper the least issues to be faced in the design of engineering applications of EEW are reviewed and some work done in this direction is discussed. The review presented intends to summarize the work of the author and co-workers in this field illustrating a possible performance-based approach for the design of structure-specific applications of EEW.     

日本地震预警系统发展历程

地震预警（EEW）或实时地震预警系统是指,几秒内检测到临近区域可能发生的强烈地震后,对本地提供预警信息的系统。地震预警的目标是,通过相应决策让人们能够在多种环境中保护自己,并减轻与地震相关的次生灾害。本文详细介绍了地震预警系统在日本的发展历程,指出预警信息已不再局限于向高级用户和公众用户进行发布,私人定制用户已成为预警信息发布的重要需求。未来地震预警技术的发展,特别是实时断层源成像识别技术,对改善预警系统并快速识别震源参数具有重要意义。     

An Introductory Overview of Earthquake Early Warning

Earthquake early warning (EEW) is discriminated from earthquake prediction by using initial seismic waves to predict the severity of ground motion and issue the warning information to potential affected area. The warning information is useful to mitigate the disaster and decrease the losses of life and economy. We reviewed the development history of EEW worldwide and summarized the methodologies using in different systems. Some new sensors came and are coming into EEW giving more developing potential to future implementation. The success of earthquake disaster mitigation relies on the cooperation of the whole society.