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造調(diào)查工作， 基本查明了我國的主要活動構造及其分布情況． 經(jīng)過多年的發(fā)展， 兵馬未動， 遙感先行， 這已經(jīng)成為目前地震構造研究的基本工作方法．

20世紀80年代后期， 遙感技術的快速發(fā)展帶來了現(xiàn)代地殼運動和地震監(jiān)測技術的創(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． GPS和紅外遙感技術的應用， 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攻關和應用示范系統(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方法研究， 顯著推進了衛(wèi)星地震應用技術發(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. 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.