文 任鎮(zhèn) 李大輝

中國(guó)地震臺(tái)網(wǎng)中心

1 引言

20世紀(jì)60年代，衛(wèi)星通信漸漸發(fā)展起來(lái)。1965年4月第一顆商用通信衛(wèi)星“晨鳥(niǎo)”發(fā)射升空，標(biāo)志著衛(wèi)星通信事業(yè)進(jìn)入了實(shí)用化的新時(shí)代。此后，市場(chǎng)上先后涌現(xiàn)出一大批衛(wèi)星通信網(wǎng)絡(luò)運(yùn)營(yíng)商，他們紛紛建立自己的衛(wèi)星通信系統(tǒng)并投入商業(yè)運(yùn)營(yíng)。到了20世紀(jì)90年代，衛(wèi)星通信產(chǎn)業(yè)達(dá)到了鼎盛時(shí)期。我國(guó)的衛(wèi)星通信事業(yè)起步相對(duì)較晚，上世紀(jì)80年代國(guó)家才開(kāi)始建設(shè)和發(fā)展衛(wèi)星通信產(chǎn)業(yè)。經(jīng)過(guò)近30年的飛躍發(fā)展，衛(wèi)星通信已經(jīng)滲入到各行各業(yè)。我國(guó)地震相關(guān)行業(yè)是最早引入和應(yīng)用衛(wèi)星通信技術(shù)的行業(yè)之一。衛(wèi)星通信技術(shù)在地震監(jiān)測(cè)和地震應(yīng)急方面得到了比較廣泛的應(yīng)用。

2008年5月12日，在我國(guó)四川汶川地區(qū)發(fā)生8.0級(jí)特大地震，造成生命和財(cái)產(chǎn)的巨大損失。大震發(fā)生后，全國(guó)人民齊心協(xié)力，抗震救災(zāi)。據(jù)報(bào)道，在抗震救災(zāi)中，全國(guó)有上萬(wàn)套衛(wèi)星設(shè)備參加了抗震救災(zāi)。衛(wèi)星通信系統(tǒng)在抗震救災(zāi)中發(fā)揮了重要作用。

2 地震相關(guān)行業(yè)主要業(yè)務(wù)工作

我國(guó)地震相關(guān)行業(yè)的業(yè)務(wù)工作主要包括：地震監(jiān)測(cè)、地震應(yīng)急和震害防御三大任務(wù)。

地震監(jiān)測(cè)是指對(duì)地震活動(dòng)以及各種地球物理和化學(xué)分項(xiàng)監(jiān)視與測(cè)量。通過(guò)地震監(jiān)測(cè)臺(tái)網(wǎng)，實(shí)時(shí)獲取各類(lèi)地震傳感器的觀(guān)測(cè)數(shù)據(jù)，對(duì)地震活動(dòng)和地震災(zāi)情進(jìn)行記錄、速報(bào)，通過(guò)對(duì)地震監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)的分析處理，了解各種與地震有關(guān)的地震動(dòng)、地球物理和化學(xué)變化與活動(dòng)情況，開(kāi)展有關(guān)地震趨勢(shì)判定和預(yù)測(cè)等工作。

地震應(yīng)急是指當(dāng)有破壞的地震發(fā)生后，地震部門(mén)要在第一時(shí)間派遣和組織地震現(xiàn)場(chǎng)應(yīng)急工作隊(duì)和地震災(zāi)害緊急救援隊(duì)，立即到達(dá)地震現(xiàn)場(chǎng)，組織開(kāi)展地震現(xiàn)場(chǎng)應(yīng)急救援、救助和地震現(xiàn)場(chǎng)監(jiān)測(cè)以及地震災(zāi)害損失調(diào)查評(píng)估等工作。

地震防御是指在全國(guó)進(jìn)行地震基礎(chǔ)性任務(wù)探測(cè)和地震活斷層探測(cè)，擬訂全國(guó)地震烈度區(qū)劃圖和地震動(dòng)區(qū)劃圖，確定地震重點(diǎn)監(jiān)視防御區(qū)；確定抗震設(shè)防要求，監(jiān)督檢查城鄉(xiāng)建設(shè)工程抗震設(shè)防要求執(zhí)行情況；負(fù)責(zé)地震安全性評(píng)價(jià)，負(fù)責(zé)地震安全性評(píng)價(jià)單位資質(zhì)管理和人員職業(yè)資格管理；協(xié)同指導(dǎo)地震災(zāi)區(qū)重建；組織指導(dǎo)防震減災(zāi)知識(shí)的社會(huì)宣傳教育等工作。

3 衛(wèi)星通信在地震相關(guān)行業(yè)應(yīng)用的發(fā)展歷程

20世紀(jì)80年代，國(guó)家開(kāi)始建立和發(fā)展衛(wèi)星通信產(chǎn)業(yè)，并確定我國(guó)衛(wèi)星通信產(chǎn)業(yè)發(fā)展的重點(diǎn)是：研制各類(lèi)實(shí)用型應(yīng)用衛(wèi)星，推廣、研究與發(fā)展衛(wèi)星在國(guó)民經(jīng)濟(jì)各領(lǐng)域的應(yīng)用。由于當(dāng)時(shí)我國(guó)許多地震臺(tái)站存在觀(guān)測(cè)數(shù)據(jù)外傳和通信聯(lián)絡(luò)困難，地震監(jiān)測(cè)臺(tái)站與地震數(shù)據(jù)分析中心之間數(shù)據(jù)信息交換不及時(shí)、不暢通等問(wèn)題。1986年國(guó)家確定地震部門(mén)為衛(wèi)星數(shù)據(jù)通信應(yīng)用的三個(gè)試點(diǎn)單位之一，以探索、開(kāi)發(fā)在地面郵電線(xiàn)路無(wú)法覆蓋的地區(qū)，采用衛(wèi)星通信解決數(shù)據(jù)與信息通信的新途徑。

1988年至1997年，地震部門(mén)通過(guò)租用郵電部衛(wèi)星主站信道，建立了屬于自己的虛擬地震衛(wèi)星專(zhuān)網(wǎng)，首次實(shí)現(xiàn)了全國(guó)范圍內(nèi)10個(gè)地震臺(tái)站大震速報(bào)、地震觀(guān)測(cè)數(shù)據(jù)通過(guò)衛(wèi)星信道向北京中心站的實(shí)時(shí)傳輸匯集和計(jì)算機(jī)自動(dòng)大地震速報(bào)的業(yè)務(wù)需求。

1998年至2007年，在充分總結(jié)并汲取了前10年衛(wèi)星通信系統(tǒng)研發(fā)與應(yīng)用的經(jīng)驗(yàn)后，中國(guó)地震局建立全國(guó)地震數(shù)據(jù)衛(wèi)星通信專(zhuān)網(wǎng)，實(shí)現(xiàn)了覆蓋全國(guó)范圍的地震臺(tái)站數(shù)據(jù)實(shí)時(shí)傳輸，衛(wèi)星遠(yuǎn)端站的數(shù)量在全國(guó)達(dá)到近200套。

2001年，中國(guó)地震局組織自行研發(fā)了一套小型的便攜式快速拼裝“地震現(xiàn)場(chǎng)應(yīng)急衛(wèi)星通信系統(tǒng)”。實(shí)現(xiàn)了當(dāng)破壞性地震發(fā)生后，快速、及時(shí)地將地震現(xiàn)場(chǎng)視頻圖像、語(yǔ)音、地震數(shù)據(jù)實(shí)時(shí)傳回到后方指揮部的功能。在2003年“4.17”青海德令哈地震和“10.25”甘肅民樂(lè)地震現(xiàn)場(chǎng)應(yīng)急救援工作中，該套系統(tǒng)發(fā)揮了重大作用，為國(guó)務(wù)院抗震救災(zāi)指揮部及時(shí)提供了第一手地震現(xiàn)場(chǎng)音視頻資料。

圖2 2001年便攜式地震現(xiàn)場(chǎng)應(yīng)急衛(wèi)星通信系統(tǒng)設(shè)備

后來(lái)，該套衛(wèi)星通信系統(tǒng)在云南省地震局和四川省地震局得到了推廣試用，并實(shí)現(xiàn)了北京、云南、四川三地間的衛(wèi)星信道互聯(lián)互通。在后來(lái)的多次大地震現(xiàn)場(chǎng)應(yīng)急救援工作中，這3套衛(wèi)星通信系統(tǒng)為地震應(yīng)急救援、現(xiàn)場(chǎng)指揮、地震監(jiān)測(cè)跟蹤、地震災(zāi)害評(píng)估等提供了強(qiáng)有力的通信保障。

2008年至2010年，中國(guó)地震局對(duì)原有衛(wèi)星通信專(zhuān)網(wǎng)進(jìn)行了升級(jí)改造、產(chǎn)品更新?lián)Q代及信道擴(kuò)容，實(shí)現(xiàn)了與地面網(wǎng)絡(luò)互聯(lián)互通。升級(jí)后的地震監(jiān)測(cè)衛(wèi)星通信網(wǎng)調(diào)整了衛(wèi)星遠(yuǎn)端站的覆蓋范圍和總體數(shù)量，實(shí)現(xiàn)了Ku波段和C波段全覆蓋，及雙網(wǎng)合一、統(tǒng)一管理，覆蓋范圍擴(kuò)展到中國(guó)境內(nèi)及老撾、緬甸等周邊地區(qū)。

此外，中國(guó)地震局還專(zhuān)門(mén)建立了“全國(guó)地震應(yīng)急寬帶衛(wèi)星通信專(zhuān)網(wǎng)”，專(zhuān)門(mén)用于地震應(yīng)急期間，提供地震現(xiàn)場(chǎng)與國(guó)家抗震救災(zāi)指揮部及省級(jí)地震救災(zāi)指揮中心之間的應(yīng)急通信保障。網(wǎng)絡(luò)覆蓋北京、上海、四川、云南、內(nèi)蒙、新疆、甘肅等19個(gè)重點(diǎn)地震監(jiān)測(cè)的省市地區(qū)。其中，北京、四川、云南、新疆、甘肅等5個(gè)省市專(zhuān)門(mén)裝備了地震應(yīng)急衛(wèi)星通信車(chē)。在2008年“5.12”汶川特大地震現(xiàn)場(chǎng)應(yīng)急救援工作中， “全國(guó)地震應(yīng)急寬帶衛(wèi)星通信專(zhuān)網(wǎng)”發(fā)揮了巨大作用，為國(guó)務(wù)院抗震救災(zāi)指揮和中國(guó)地震局地震現(xiàn)場(chǎng)應(yīng)急工作提供了及時(shí)穩(wěn)定的通信網(wǎng)絡(luò)平臺(tái)。

圖1 2000-2007年地震監(jiān)測(cè)衛(wèi)星通信網(wǎng)遠(yuǎn)端站分布圖(全國(guó))

圖4 2008年地震應(yīng)急衛(wèi)星通信車(chē)

4 地震相關(guān)行業(yè)的發(fā)展對(duì)衛(wèi)星通信的需求分析

自上世紀(jì)80年代至今，衛(wèi)星通信技術(shù)在地震相關(guān)行業(yè)的應(yīng)用經(jīng)歷了起步、發(fā)展和調(diào)整三個(gè)階段。衛(wèi)星通信系統(tǒng)建設(shè)和發(fā)展?fàn)顩r如表1所示。從表1不難看出，在這三個(gè)階段中，衛(wèi)星中心站經(jīng)歷了從無(wú)到有，從少到多的變化；遠(yuǎn)端站數(shù)量經(jīng)歷了從少到多，再到少的變化；租用轉(zhuǎn)發(fā)器的頻段和帶寬明顯增加；通信速率實(shí)現(xiàn)了從窄帶通信到寬帶通信的提升；網(wǎng)絡(luò)覆蓋范圍顯著擴(kuò)大；海事衛(wèi)星端站部署數(shù)量顯著增加，尤其是2008年“5.12”汶川特大地震之后，海事衛(wèi)星端站數(shù)量大幅增加。

表1的統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)表明：地震相關(guān)行業(yè)的衛(wèi)星通信技術(shù)在不斷提升，通信業(yè)務(wù)在不斷擴(kuò)大；盡管衛(wèi)星遠(yuǎn)端站數(shù)量有所減少，但衛(wèi)星通信業(yè)務(wù)需求仍在不斷擴(kuò)展。之所以出現(xiàn)遠(yuǎn)端站數(shù)量減少，主要是由于地面網(wǎng)絡(luò)飛速發(fā)展的結(jié)果。

在未來(lái)10年，地震相關(guān)行業(yè)將增加我國(guó)東部和西部一般地區(qū)地震監(jiān)測(cè)臺(tái)站密度，進(jìn)一步豐富地震監(jiān)測(cè)方法。同時(shí)提出向高原無(wú)人區(qū)、境外以及海洋和空間發(fā)展的需求。地震監(jiān)測(cè)臺(tái)網(wǎng)通信方式的選擇原則是“因地制宜，優(yōu)質(zhì)高效”。在公共通信條件滿(mǎn)足的地區(qū)，主要采用地面固定和移動(dòng)通信服務(wù)；在公共通信條件不滿(mǎn)足的地區(qū)，考慮采用衛(wèi)星通信服務(wù)。

在經(jīng)歷了2008年“5.12”汶川特大地震之后，衛(wèi)星通信在地震災(zāi)害應(yīng)急以及社會(huì)突發(fā)事件中的應(yīng)用成為目前的一個(gè)熱點(diǎn)。近些年來(lái)，國(guó)家更加重視各類(lèi)突發(fā)事件和自然災(zāi)害的應(yīng)急救援工作，并投入大量人力和財(cái)力用于公共事業(yè)應(yīng)急保障體系建設(shè)。在地震行業(yè)，車(chē)載衛(wèi)星通信車(chē)以及便攜式的海事衛(wèi)星裝備已經(jīng)列入地震應(yīng)急設(shè)備目錄。在未來(lái)10年內(nèi)，衛(wèi)星通信設(shè)備數(shù)量會(huì)有一定程度的增加，通信速率和帶寬需求會(huì)進(jìn)一步增加。

5 結(jié)束語(yǔ)

2008年“5.12”汶川特大地震給全國(guó)人民乃至世界人民敲了一個(gè)警鐘。當(dāng)時(shí)災(zāi)區(qū)的地面通信系統(tǒng)全部癱瘓，道路也被全部中斷，與外界徹底失去了聯(lián)系；通信系統(tǒng)顯得格外重要。假如當(dāng)時(shí)災(zāi)區(qū)的衛(wèi)星通信體系足夠發(fā)達(dá)，各區(qū)縣均配有衛(wèi)星通信設(shè)備，那么地震災(zāi)區(qū)的災(zāi)情信息將會(huì)被及時(shí)地傳送出來(lái)，那將會(huì)為地震應(yīng)急救援提供依據(jù)并贏得寶貴時(shí)間，人員傷亡和財(cái)產(chǎn)損失必將得到一定程度的降低。

地震相關(guān)行業(yè)應(yīng)用的特點(diǎn)，決定應(yīng)用的衛(wèi)星通信產(chǎn)品必須體積小、功耗低、操作簡(jiǎn)單、維護(hù)方便，并能適應(yīng)野外惡劣環(huán)境條件。目前制約衛(wèi)星通信技術(shù)在地震相關(guān)行業(yè)發(fā)展的技術(shù)問(wèn)題仍是設(shè)備體積大、功耗高、設(shè)備制式不兼容、操作和維護(hù)復(fù)雜、對(duì)工作環(huán)境要求較高等問(wèn)題。

總之，衛(wèi)星通信技術(shù)現(xiàn)已成為地震相關(guān)行業(yè)不可或缺的通信手段之一。在未來(lái)發(fā)展規(guī)劃中，地震相關(guān)行業(yè)的衛(wèi)星通信業(yè)務(wù)需求還將會(huì)繼續(xù)擴(kuò)大和擴(kuò)展，有理由相信衛(wèi)星通信的新技術(shù)必將在地震相關(guān)行業(yè)得到很好的應(yīng)用與發(fā)揮。

表1 地震相關(guān)行業(yè)衛(wèi)星通信系統(tǒng)建設(shè)發(fā)展?fàn)顩r

圖3 2009年地震相關(guān)行業(yè)衛(wèi)星通信網(wǎng)遠(yuǎn)端站分布圖(全國(guó)與周邊地區(qū))