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（福建省地震局监测中心 福建 福州 350003）
摘 要：地震预警技术是减轻地震灾害、降低地震次生灾害的有效手段。福建省地震局研发地震预警系统，并在福建区域示范运行，文中阐述了地震预警技术的原理，在福建的发展过程、应用效果并对其进一步的发展前景进行展望。
关键词：福建地震预警；预警系统；前景
引言
地震预警技术是能够减轻地震灾害的有效手段之一。目前世界上多个国家和地区，已经研发了不同目标的地震预警系统，有的已经面向特殊行业、单个城市居民、或者面向全体公众发布地震预警，有的仍处于测试运行阶段。本文主要介绍福建地震预警的发展过程。
地震预警最早由美国的Cooper博士提出[1]，其核心是在破坏性地震波到达之前进行，为目标区提供数秒到数十秒的预警时间，以此来减轻地震带来的各种直接和间接的人员伤亡和经济损失。
福建省地震局基于地震预警关键技术研究成果，以实时传输观测台网为基础，研发可在线运行的地震预警系统，并在多个区域示范运行。本文对福建省地震预警的基础条件、软件发展过程及应用效果、未来应用目标等进行简述[2-4]。
1、福建省地震预警基础
网络传输技术和数字化监测台网是地震预警技术的基础。网络传输已经具备光速能力。国家“十五”重大项目，中国数字地震观测网络项目完成后，福建省数字测震台41个。“十一五”期间，新建44个，并在部分原有测震台的台基上添加强震仪器，台站数据传输平均网络延时1.4-2.6秒。通过加建台站，台站的平均间距从54km降到了约31km。数字台网的发展促进了实时地震学的发展，基于实时地震学的地震预警技术至此具备了研发基础。
2、地震预警软件系统研发
福建地震预警软件系统的研发有3分水岭，早期原型系统研发；中期在线试验系统研发及支撑平台建设；后期系统实用化转化及应用：
2.1、原型系统研发
依托地震行业科研专项《地震预警技术研究及系统建设》项目，于2008年初开始地震预警系统的原型系统的研发。截止2009年12月，初步实现地震预警的实时数据接收和汇集模块的功能，地震实时处理、震相判别、地震事件判别、地震定位、震级估计、烈度预测、发布判别等核心子模块的功能设计和编码，初步实现地震预警显示模块的设计和编码，初步实现各个模块间的网络通信协议等。
2.2、在线试验系统研发及支撑平台建设
2009年，科技部批准实施国家科技支撑<<地震预警与烈度速报系统的研究与示范应用>>项目。福建省地震局承担项目课题二《地震预警与烈度速报软件研发与系统集成》，负责研发可在线运行的地震预警系统软件、数据流共享及台站监控平台、地震预警信息发布平台和模拟在线环境的测试平台等等多套软件和支撑平台，并进行综合集成。
依托该科技支撑项目，以实时传输观测台网为基础，研发可在线运行的地震预警系统以及为地震预警系统提供服务支持的实时数据流共享与台站运行监控平台、地震预警信息发布平台和模拟在线运行环境的软件测试平台，形成能在线运行的综合性系统软件。
在原有原型系统的基礎上，解决了复杂的多网连接问题；解决了不同传输模式、不同传输协议下的数据共享和访问问题；解决海量数据实时处理问题。提高了系统的处理速度和稳定性能。
使用2003-2012年福建地区ML3.0级以上的107個震例，测试结果表明：地震预警定位结果与人工目录结果偏差为12.5±14.35km，40km以内占98.95%；震级偏差为0.59±0.29，1级以内占91.58%；发布第一报信息距离第一个台站触发时间为8.62±3.35s，15秒以内占94.74%。
该系统基本上能够在近震源首台P波触发后5-10s内发送地震预警首报，并能够随着时间推移和信息增多进行渐进式修正和发送；震中偏差及震级偏差基本满足要求。地震预警系统从最初的简单实现地震预警产出，到能够在线试运行，满足量化考核标准，地震预警系统得到极大改进，形成了中期在线试验系统。
2.3、系统实用化转化及应用
2014年科技部批准了科技支撑项目《地震预警技术实用化与示范应用》，福建省地震局承担课题二《地震预警数据数理技术的集成融合研究》。负责研发一套基于多网融合的地震预警数据汇集及综合数据处理软件系统。
此次研发任务，在数据源中增加简易烈度计（使用MEMS传感器）数据。简易烈度计台网密集，波形质量相对较差，传输数据量巨大。据此情况，系统对数据处理算法进行了优化，尽可能的减轻波形质量的影响，减轻数据处理负荷。同时充分发挥和挖掘相关硬件的计算能力，从而提高整个系统的性价比。
系统在线运行测试期间（2012年9月至2015年5月），福建省内共发生ML≥3.0级地震16次。其中地震预警系统处理发布14个地震，漏报2个地震。第一报地震预警信息的平均震中偏差为4.6±4.0km，平均震级偏差为-0.7±0.8级，平均用时6.4±1.0s；终报地震预警信息的平均震中偏差为1.5±2.2km；平均震级偏差-0.8±0.6级，平均用时12.2±1.9s。地震预警系统对两次漏报地震均进行了处理，并产出了相应的预警信息，但由于预警信息的可靠度未达到系统设定值，系统未对外予以发布。
3、福建地震预警展望
地震预警是一个系统工程，涉及到法律法规、台站建设、软件研发、信息发布与接收、科普宣传与演练、应急机制等等问题。地震预警的实用化，需要逐步的解决上述问题。
《福建省地震预警管理办法》已自2015年8月1日起实施，福建省地震局正在建立一系列配套的技术标准。未来将建设适应自动化、智能化、可视化地震预警发布体制机制，建立纠错机制等。
目前福建省正在加紧建设省、市、县三级发布节点和多家新闻媒体发布节点。未来将实现地震预警信息自动发布到全省区县各个信息发布节点和新闻机构，同时为相关政府机构提供基于移动只能终端的地震预警和烈度速报信息快速推送服务。
福建地震预警的实用化推广应用正在逐步实施，将逐步推进面向政府机构、社会公众和重点生命线工程提供地震预警服务。预计2017年将面向公众发布地震预警信息。
参考文献
[1] Cooper. Letter to editor， San Francisco Daily Evening Bulletin， 1868， Nov.3， 1968.
[2] Hongcai Zhang， Xing Jin， Yongxiang Wei，et al. An Earthquake Early Warning System in Fujian， China[J]. Bulletin of the Seismological Society of America， 2016 Vol. 106， No. 2， pp. 755–765.
[3] 张红才， 金星， 李军， 等. 地震预警系统研究及应用进展[J]. 地球物理学进展， 2013， 28（2）： 706-719.
[4] 马强. 地震预警技术研究及应用[D]. 博士学位论文. 哈尔滨：中国地震局工程力学研究所， 2008.
作者简介：于培青（1982-），男，汉族，工程师，主要从事地震监测、地震预警及烈度速报等方面科研工作.
摘 要：地震预警技术是减轻地震灾害、降低地震次生灾害的有效手段。福建省地震局研发地震预警系统，并在福建区域示范运行，文中阐述了地震预警技术的原理，在福建的发展过程、应用效果并对其进一步的发展前景进行展望。
关键词：福建地震预警；预警系统；前景
引言
地震预警技术是能够减轻地震灾害的有效手段之一。目前世界上多个国家和地区，已经研发了不同目标的地震预警系统，有的已经面向特殊行业、单个城市居民、或者面向全体公众发布地震预警，有的仍处于测试运行阶段。本文主要介绍福建地震预警的发展过程。
地震预警最早由美国的Cooper博士提出[1]，其核心是在破坏性地震波到达之前进行，为目标区提供数秒到数十秒的预警时间，以此来减轻地震带来的各种直接和间接的人员伤亡和经济损失。
福建省地震局基于地震预警关键技术研究成果，以实时传输观测台网为基础，研发可在线运行的地震预警系统，并在多个区域示范运行。本文对福建省地震预警的基础条件、软件发展过程及应用效果、未来应用目标等进行简述[2-4]。
1、福建省地震预警基础
网络传输技术和数字化监测台网是地震预警技术的基础。网络传输已经具备光速能力。国家“十五”重大项目，中国数字地震观测网络项目完成后，福建省数字测震台41个。“十一五”期间，新建44个，并在部分原有测震台的台基上添加强震仪器，台站数据传输平均网络延时1.4-2.6秒。通过加建台站，台站的平均间距从54km降到了约31km。数字台网的发展促进了实时地震学的发展，基于实时地震学的地震预警技术至此具备了研发基础。
2、地震预警软件系统研发
福建地震预警软件系统的研发有3分水岭，早期原型系统研发；中期在线试验系统研发及支撑平台建设；后期系统实用化转化及应用：
2.1、原型系统研发
依托地震行业科研专项《地震预警技术研究及系统建设》项目，于2008年初开始地震预警系统的原型系统的研发。截止2009年12月，初步实现地震预警的实时数据接收和汇集模块的功能，地震实时处理、震相判别、地震事件判别、地震定位、震级估计、烈度预测、发布判别等核心子模块的功能设计和编码，初步实现地震预警显示模块的设计和编码，初步实现各个模块间的网络通信协议等。
2.2、在线试验系统研发及支撑平台建设
2009年，科技部批准实施国家科技支撑<<地震预警与烈度速报系统的研究与示范应用>>项目。福建省地震局承担项目课题二《地震预警与烈度速报软件研发与系统集成》，负责研发可在线运行的地震预警系统软件、数据流共享及台站监控平台、地震预警信息发布平台和模拟在线环境的测试平台等等多套软件和支撑平台，并进行综合集成。
依托该科技支撑项目，以实时传输观测台网为基础，研发可在线运行的地震预警系统以及为地震预警系统提供服务支持的实时数据流共享与台站运行监控平台、地震预警信息发布平台和模拟在线运行环境的软件测试平台，形成能在线运行的综合性系统软件。
在原有原型系统的基礎上，解决了复杂的多网连接问题；解决了不同传输模式、不同传输协议下的数据共享和访问问题；解决海量数据实时处理问题。提高了系统的处理速度和稳定性能。
使用2003-2012年福建地区ML3.0级以上的107個震例，测试结果表明：地震预警定位结果与人工目录结果偏差为12.5±14.35km，40km以内占98.95%；震级偏差为0.59±0.29，1级以内占91.58%；发布第一报信息距离第一个台站触发时间为8.62±3.35s，15秒以内占94.74%。
该系统基本上能够在近震源首台P波触发后5-10s内发送地震预警首报，并能够随着时间推移和信息增多进行渐进式修正和发送；震中偏差及震级偏差基本满足要求。地震预警系统从最初的简单实现地震预警产出，到能够在线试运行，满足量化考核标准，地震预警系统得到极大改进，形成了中期在线试验系统。
2.3、系统实用化转化及应用
2014年科技部批准了科技支撑项目《地震预警技术实用化与示范应用》，福建省地震局承担课题二《地震预警数据数理技术的集成融合研究》。负责研发一套基于多网融合的地震预警数据汇集及综合数据处理软件系统。
此次研发任务，在数据源中增加简易烈度计（使用MEMS传感器）数据。简易烈度计台网密集，波形质量相对较差，传输数据量巨大。据此情况，系统对数据处理算法进行了优化，尽可能的减轻波形质量的影响，减轻数据处理负荷。同时充分发挥和挖掘相关硬件的计算能力，从而提高整个系统的性价比。
系统在线运行测试期间（2012年9月至2015年5月），福建省内共发生ML≥3.0级地震16次。其中地震预警系统处理发布14个地震，漏报2个地震。第一报地震预警信息的平均震中偏差为4.6±4.0km，平均震级偏差为-0.7±0.8级，平均用时6.4±1.0s；终报地震预警信息的平均震中偏差为1.5±2.2km；平均震级偏差-0.8±0.6级，平均用时12.2±1.9s。地震预警系统对两次漏报地震均进行了处理，并产出了相应的预警信息，但由于预警信息的可靠度未达到系统设定值，系统未对外予以发布。
3、福建地震预警展望
地震预警是一个系统工程，涉及到法律法规、台站建设、软件研发、信息发布与接收、科普宣传与演练、应急机制等等问题。地震预警的实用化，需要逐步的解决上述问题。
《福建省地震预警管理办法》已自2015年8月1日起实施，福建省地震局正在建立一系列配套的技术标准。未来将建设适应自动化、智能化、可视化地震预警发布体制机制，建立纠错机制等。
目前福建省正在加紧建设省、市、县三级发布节点和多家新闻媒体发布节点。未来将实现地震预警信息自动发布到全省区县各个信息发布节点和新闻机构，同时为相关政府机构提供基于移动只能终端的地震预警和烈度速报信息快速推送服务。
福建地震预警的实用化推广应用正在逐步实施，将逐步推进面向政府机构、社会公众和重点生命线工程提供地震预警服务。预计2017年将面向公众发布地震预警信息。
参考文献
[1] Cooper. Letter to editor， San Francisco Daily Evening Bulletin， 1868， Nov.3， 1968.
[2] Hongcai Zhang， Xing Jin， Yongxiang Wei，et al. An Earthquake Early Warning System in Fujian， China[J]. Bulletin of the Seismological Society of America， 2016 Vol. 106， No. 2， pp. 755–765.
[3] 张红才， 金星， 李军， 等. 地震预警系统研究及应用进展[J]. 地球物理学进展， 2013， 28（2）： 706-719.
[4] 马强. 地震预警技术研究及应用[D]. 博士学位论文. 哈尔滨：中国地震局工程力学研究所， 2008.
作者简介：于培青（1982-），男，汉族，工程师，主要从事地震监测、地震预警及烈度速报等方面科研工作.