申旭輝

(中國北京100085中國地震局地殼應力研究所)

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《衛(wèi)星地震應用研究》專輯前言*

(中國北京100085中國地震局地殼應力研究所)

我國的衛(wèi)星地震應用研究最早始于20世紀70年代中期. 國家地震局地震研究所和國家地震局地質(zhì)研究所(1982)基于美國陸地資源衛(wèi)星MSS的遙感圖像， 開展了全國范圍的活動構(gòu)造調(diào)查工作， 基本查明了我國的主要活動構(gòu)造及其分布情況． 經(jīng)過多年的發(fā)展， 兵馬未動， 遙感先行， 這已經(jīng)成為目前地震構(gòu)造研究的基本工作方法．

20世紀80年代后期， 遙感技術(shù)的快速發(fā)展帶來了現(xiàn)代地殼運動和地震監(jiān)測技術(shù)的創(chuàng)新． 1988年， 地震系統(tǒng)率先在全國開展了基于GPS觀測技術(shù)的現(xiàn)代地殼運動觀測研究(賴錫安， 1990)， 強祖基和徐秀登(1990)則引進和發(fā)展了地震紅外遙感監(jiān)測技術(shù)． GPS和紅外遙感技術(shù)的應用， 成為20世紀末地震科學研究的兩大熱點, 并且取得了很多重要的成果.

20世紀90年代末， 以Geller等(1996)和Wyss等(1997)先后發(fā)表在《科學》上的論文為標志， 國內(nèi)外地學界掀起了地震能否預報的大論戰(zhàn)． 中科院院士陳運泰先生在《科學通報》發(fā)表綜述文章， 對地震預報的科學探索表達了“審慎樂觀”的觀點(陳運泰， 2009)． 在這種局勢下， 通過梳理地震監(jiān)測預報科學發(fā)展和技術(shù)現(xiàn)狀， 中國地震局提出了地震立體觀測系統(tǒng)的戰(zhàn)略發(fā)展思路， 并與航天部門密切合作， 系統(tǒng)地、 持續(xù)地開展了相關(guān)科學研究和研制工作， 并在“十二五”(2011—2015年)期間正式啟動了電磁監(jiān)測試驗衛(wèi)星工程和高分辨率對地觀測系統(tǒng)重大專項“地震遙感監(jiān)測與應急應用示范系統(tǒng)建設”．

目前， 空間技術(shù)在防震減災各項工作中的應用已趨于成熟(圖1): 遙感地質(zhì)方法已經(jīng)成為地震科學研究的一種基本手段； 以衛(wèi)星紅外、 InSAR (interferometric synthetic aperture radar)和GNSS (Global Navigation Satellite System)為代表的衛(wèi)星技術(shù)已經(jīng)在地震監(jiān)測中發(fā)揮了重要作用; 以高分辨率光學遙感技術(shù)為依托， 地震災害快速評估能力得到極大

提高； GNSS和衛(wèi)星通信技術(shù)已成為地震應急和野外地震工作的重要保障手段．

2006年國務院辦公廳發(fā)布了《國家防震減災規(guī)劃(2006—2020年)》. 該規(guī)劃要求“發(fā)展天基電磁、 干涉合成孔徑雷達、 衛(wèi)星重力等多種新型監(jiān)測手段……， 建設中國大陸地球物理場動態(tài)立體圖像處理系統(tǒng)； 加強立體監(jiān)測網(wǎng)絡的綜合利用， 推進地震監(jiān)測技術(shù)手段的創(chuàng)新”． 在該規(guī)劃的引領下， 我國衛(wèi)星地震的應用研究進入全面技術(shù)攻關(guān)和應用示范系統(tǒng)的研制階段， 其主要進展可概括為“一個3， 三個1”．

圖1 防震減災空間技術(shù)的主要應用領域

Fig.1 Main areas of space technology application in earthquake disaster prevention and mitigation

“一個3”是指在科學研究方面， 我們系統(tǒng)地開展了3個方面的重點研究： 以電磁波傳播機理為重點， 建立和發(fā)展了巖石層-大氣層-電離層相互作用與耦合模型(趙庶凡等， 2011)； 針對可見光、 紅外、 雷達、 電磁以及重力和高光譜遙感數(shù)據(jù)的特點和應用需要， 開展了衛(wèi)星地震空間信息處理技術(shù)方法研究， 顯著推進了衛(wèi)星地震應用技術(shù)發(fā)展； 以全球M5—6以上震例空間前兆的統(tǒng)計研究和M7以上震例的詳細解剖為基礎， 初步總結(jié)了空間信息地震前兆的分布特點， 并對近年來的多次破壞性地震開展了有實效的應急遙感技術(shù)應用和檢驗(Shenetal， 2011， 2013)．

“三個1”是指在地震立體觀測系統(tǒng)和衛(wèi)星地震應用系統(tǒng)的建設方面： 一是成功實現(xiàn)了地震立體觀測系統(tǒng)首個專用天基平臺----電磁監(jiān)測試驗衛(wèi)星工程的立項， 目前該工程研制進展順利， 預計將于2017年年中發(fā)射并在軌運行5年； 二是密切結(jié)合國家高分辨率對地觀測系統(tǒng)重大專項的實施， 啟動了地震遙感示范應用平臺的建設， 目前該平臺建設已近尾聲， 并首次通過光纖專線寬帶實時接入各種國產(chǎn)衛(wèi)星數(shù)據(jù)， 為地震遙感應用和防震減災事業(yè)發(fā)展提供了重要支撐； 三是結(jié)合國家民用空間基礎設施的規(guī)劃論證， 提出了地球物理遙感的概念． 2015年5月， 國務院批準《國家民用空間基礎設施中長期發(fā)展規(guī)劃(2015—2025年)》實施． 該規(guī)劃明確提出： 要“進一步完善光學觀測、 微波觀測和物理場探測等手段， 建設高分辨率光學、 中分辨率光學和合成孔徑雷達三個觀測星座， 發(fā)展地球物理場探測衛(wèi)星”. 針對其中的地球物理場探測衛(wèi)星計劃， 該規(guī)劃提出“圍繞地震、 減災、 國土、 測繪、 海洋等行業(yè)對地球物理環(huán)境變化監(jiān)測需求， 發(fā)展電磁監(jiān)測與重力梯度測量等手段， 形成地球物理場探測能力”． 國家質(zhì)量監(jiān)督檢驗檢疫總局和國家標準化管理委員會(2016)發(fā)布的《衛(wèi)星對地觀測數(shù)據(jù)產(chǎn)品分類分級規(guī)則》(GB/T 32453—2015)指出， “依據(jù)衛(wèi)星遙感的探測波段及其觀測對象的主要特性進行大類劃分， 共分為光學數(shù)據(jù)產(chǎn)品、 微波數(shù)據(jù)產(chǎn)品和地球物理場數(shù)據(jù)產(chǎn)品3大類”. 其中， “地球物理場數(shù)據(jù)產(chǎn)品按照探測的地球物理場分為重力場數(shù)據(jù)產(chǎn)品、 電磁場數(shù)據(jù)產(chǎn)品和其他地球物理場數(shù)據(jù)產(chǎn)品3個種類”.

為了集中展示我國衛(wèi)星地震應用研究的最新進展， 重點結(jié)合電磁監(jiān)測試驗衛(wèi)星工程和高分辨率對地觀測系統(tǒng)重大專項地震遙感應用示范工程實施， 特組織出版《衛(wèi)星地震應用研究》專輯． 本專輯包括16篇衛(wèi)星遙感應用方面的論文， 基本反映了我國衛(wèi)星遙感地震應用的現(xiàn)狀和主要發(fā)展方向， 大體分為4部分． 第一部分包括3篇綜述性文章， 分別回顧了衛(wèi)星地震應用研究現(xiàn)狀， 重點介紹了高分辨率遙感應用、 電磁衛(wèi)星和地基電離層觀測系統(tǒng)等重大項目進展； 第二部分選錄1篇論文， 展示了遙感活動研究構(gòu)造的最新進展； 第三部分選錄8篇論文， 涉及紅外、 電磁、 高光譜和重力等遙感技術(shù)在地震監(jiān)測領域中的應用與探討； 第四部分選錄4篇應急遙感方面的論文， 介紹了高分辨率對地觀測系統(tǒng)數(shù)據(jù)專題產(chǎn)品應用的最新成果．

值此專輯出版之際， 特別感謝審稿專家對專輯的認真審閱， 感謝各位論文作者和學報編輯部同仁的大力支持．

陳運泰. 2009. 地震預測: 回顧與展望[J]. 中國科學: D輯， 39(12): 1633--1658.

Chen Y T. 2009. Earthquake prediction: Reviews and prospects[J].ScienceinChina:SeriesD， 39(12): 1633--1658 (in Chinese).

國家地震局地震研究所， 國家地震局地質(zhì)研究所. 1982. 中國活動構(gòu)造典型衛(wèi)星影像集[M]. 北京： 地震出版社： 1--77.

Institute of Seismology of State Seismological Bureau， Institute of Geology of State Seismological Bureau. 1982.TheTypicalSatelliteImageCollectionofActiveTectonicsinChina[M]. Beijing: Seismological Press： 1--77 (in Chinese).

國家質(zhì)量監(jiān)督檢驗檢疫總局， 國家標準化管理委員會. 2016. 衛(wèi)星對地觀測數(shù)據(jù)產(chǎn)品分類分級規(guī)則(GB/T 32453—2015)[S]. 北京： 中國標準出版社: 5--6.

General Administration of Qualify Supervision， Inspection and Quarantine of the People’s Republic of China， Standardization Administration of the People’s Republic of China. 2016.RuleforClassificationandGradationofEarthObservationSatelliteDataProduct(GB/T32453--2015)[S]. Beijing: China Standard Press: 5--6 (in Chinese).

賴錫安. 1990. 空間技術(shù)在地球動力學和地震研究中的應用[G]∥地球科學中的新技術(shù). 北京： 地震出版社： 95--99.

Lai X A. 1990. Space technology application in geo-dynamics and earthquake research[G]∥NewTechnologyinEarthScience. Beijing: Seismological Press: 95--99 (in Chinese).

強祖基， 徐秀登. 1990. 衛(wèi)星熱紅外異常: 臨震前兆[J]. 科學通報， 35(17): 1324--1327.

Qiang Z J， Xu X D. 1990. Satellite infra remote sensing disturbance: Temporary precursor[J].ChineseScienceBulletin， 35(17): 1324--1327 (in Chinese).

趙庶凡， 申旭輝， 潘威炎， 張學民. 2011. VLF波從大氣層到低電離層的傳輸特性分析[J]. 空間科學學報， 32(2)： 194--200.

Zhao S F， Shen X H， Pan W Y， Zhang X M. 2011. Penetration characteristics of VLF wave from atmosphere into the lower ionosphere[J].ChineseJournalofSpaceScience， 32(2): 194--200 (in Chinese).

Geller R J， Jackson D D， Kagan Y Y， Mulargia F. 1996. Earthquakes cannot be predicted[J].Science， 275(5306): 1616--1617.

Shen X H， Zhang X M， Wang L W， Chen H R， Wu Y， Yuan S G， Shen J F， Zhao S F， Qian J D， Ding J H. 2011. The earthquake-related disturbances in ionosphere and the project of the first China seismo-electromagnetic satellite[J].EarthquakeScience， 24(6): 639--650.

Shen X H， Zhang X M， Hong S Y， Jing F， Zhan S F. 2013. Progress and development on multi-parameters remote sensing application in earthquake monitoring in China[J].EarthquakeScience， 26(6): 427--437.

Wyss M， Aceves R L， Park S K， Geller R J， Jackson D D. 1997. Cannot earthquakes be predicted?[J].Science， 278(5337): 487--490.

Preface to the special issue on satellite application to earthquake science

(InstituteofCrustalDynamics，ChinaEarthquakeAdministration，Beijing100085，China)

10.11939/jass.2016.03.001.

高分辨率對地觀測系統(tǒng)重大專項(31-Y30B09-9001-13/15)資助．

2016-04-20收到初稿， 2016-04-28決定采用修改稿.

e-mail: shenxh@seis.ac.cn

10.11939/jass.2016.03.001

P315.72

A

申旭輝. 2016. 《衛(wèi)星地震應用研究》專輯前言. 地震學報, 38(3): 329--332.

Shen X H. 2016. Preface to the special issue on satellite application to earthquake science.ActaSeismologicaSinica, 38(3): 329--332. doi:10.11939/jass.2016.03.001.