防災博覽丨感知“地球脈搏”：我國地震監測的發展與未來

文/ 劉華姣 李貴元

人工智能、量子科技等新 技術新方法 賦能地震監測

我國是世界上地震災害最嚴重的國家之一，近58%的國土位于地震烈度7度及以上地區，多數城市面臨破壞性地震的潛在風險。2025年1月7日，西藏日喀則市定日縣發生6.8級地震，中國地震監測臺網在震后數秒內捕捉到完整震動信號，震后19s產出首報預警信息，3分鐘內發布自動速報，為地震應急救援爭取了寶貴時間。這一快速響應，直觀展現了我國地震監測技術的成熟與高效，背后是近百年間我國地震監測事業從無到有、從弱到強的探索歷程。

扎根大地：

中國地震臺站的百年演進

地震臺站是地震監測的核心基礎設施，其發展歷程是我國防震減災事業的生動縮影。從一座孤立臺站到覆蓋全國的立體化網絡，中國地震臺站的百年演進，鐫刻著幾代地震工作者的堅守與探索。

拓荒起步:亂世中的科學火種（20世紀初-1949年）

20世紀初，我國地震監測事業在動蕩中艱難起步。彼時我國尚無自主地震觀測機構，全球地震數據主要由外國傳教士或在華科研機構的零星觀測點記錄。1920年海原8.5級大地震造成23萬余人遇難，這場巨災讓有識之士意識到建立自主地震監測體系的緊迫性。

1930年，在著名地質學家翁文灝先生推動下，我國第一個由中國人建立的地震臺——鷲峰地震臺在北京西山落成。這座由中國學者自主設計建設的臺站，配備德國進口的維歇爾地震儀，靈敏度達到當時國際先進水平，1931年成功記錄新疆富蘊8級地震，為地震研究提供了第一手數據。

翁文灝（右二）在鷲峰地震臺前的合影

抗戰期間，鷲峰地震臺遭破壞，觀測工作中斷。科研工作者攜帶儀器輾轉西南，在昆明、重慶等地建立臨時觀測點，戰火中仍堅持記錄地震數據。這一時期全國臺站不足10座，分布零散、觀測條件簡陋，數據僅用于學術研究，難以形成災害預警能力，但點燃了我國地震監測的科學火種，培養了一批專業人才。

快速發展：災害倒逼下的體系構建（1949年-2000年）

新中國成立后，地震監測事業迎來首個發展高潮。1953年國家成立專門地震工作機構，在全國地震活躍區布局地震監測臺站，配備自主研制的51型地震儀，實現觀測儀器國產化突破。

1966年邢臺7.2級地震造成數萬人傷亡，暴露了我國地震監測能力的不足。災后周恩來總理提出“地震要加強預測預報”的指示，國家加大投入啟動區域地震臺網建設，至20世紀70年代，華北、西南、西北等重點區域形成地震監測網絡雛形。

1966年3月，邢臺相繼發生6.8和7.2級地震造成8064人死亡，38000人傷殘，500萬間房屋倒塌

1976年唐山7.8級大地震造成24萬人死亡、90%以上的建筑物震毀。災后國家加強臺站標準化建設，1983年啟動“837”工程項目，實現全國臺站統一規劃、統一技術標準。至2000年，根據國家統計局統計結果，全國地震臺站已增至1245個，觀測范圍覆蓋主要地震帶，積累了大量寶貴數據。

網絡化升級：天地一體的監測格局（2000年至今）

進入21世紀，數字化、網絡化技術推動我國地震臺站建設邁入“跨越式發展”階段。2006年國家地震臺網中心核心業務系統投入運行，整合全國31個省級地震臺網、147個國家級測震臺站和800多個區域測震臺站數據，構建起覆蓋全國主要地震帶數字化地震監測網絡。

如今，我國已建成“天-空-地-海”立體化地震觀測體系：地面固定臺站實時監測地殼震動，流動觀測臺根據需要可快速部署至災區；天空中衛星遙感、無人機航拍實現大范圍災情監測；海洋里海底地震臺站防范海嘯風險。截至2024年底，我國地震臺站密度達每萬平方公里1.2個，觀測精度大幅提升，可捕捉震級ML0.0級以上的微震活動。

從鷲峰地震臺的孤軍奮戰到數千座臺站聯網運行，從人工讀取圖紙到數據實時傳輸分析，中國地震臺站的百年演進，不僅是數量增長和技術升級，更是我國防災減災理念從“被動應對”到“主動防范”的深刻轉變。

科技賦能：

地震監測儀器與方法的迭代升級

如果說地震臺站是感知“地球脈動”的據點，那監測儀器與技術方法就是“感知”的核心能力。從機械記錄到智能識別，從單一觀測到多源融合，我國地震監測技術的三次跨越式升級，持續深化人類對地殼運動的認知。

模擬時代：墨水筆下的大地脈動（1930年-1980年代末）

20世紀30年代至80年代末，我國地震監測處于模擬觀測時代，核心儀器為機械式地震儀。其工作原理簡潔：地殼震動時，儀器內重錘因慣性保持靜止，主體隨地面震動，通過機械杠桿放大幅度，帶動筆尖在勻速轉動的紙帶上繪制墨水曲線，即“地震圖紙”，這是當時記錄地震信息的唯一載體。

模擬時代觀測的觀測儀器及地震記錄

鷲峰地震臺最早使用的維歇爾地震儀就屬于此類，其重達數噸，需安裝在專用地下室避免干擾，觀測人員需每日更換紙帶、檢查儀器，夜間發生地震時需及時記錄。建國后廣泛應用的51型地震儀，靈敏度相對更高，可記錄更遠距離的地震信號，但機械放大倍數低且不穩定、煙熏記錄效果差、抗干擾能力弱，不適合組網觀測。

模擬時代觀測存在明顯局限：觀測精度低、動態范圍小，難以捕捉震級3級以下的地震；紙質圖紙保存、傳輸不便；人工分析效率極低，一次遠震分析需數小時，無法滿足應急救援需求。但這一階段積累的經驗和圖紙數據，為后續技術發展奠定了基礎。

數字化時代：電信號里的精準捕捉（1980年代末-2010年代）

1976年唐山大地震暴露了我國地震模擬監測技術的短板，同時20世紀80年代末電子技術興起，推動地震監測進入數字化時代。1978年我國正式開啟地震觀測數字化進程，“七五”期間完成預研究，“八五”推進試驗系統研制，為自主研發奠定基礎。“九五”“十五”期間，我國啟動數字化臺網改造，自主研發系列數字化儀器投入使用，實現從模擬到電子化的全面轉變。這一時期，JCZ-1超寬頻帶地震儀、CTS-1甚寬頻帶地震儀等國產儀器相繼問世，頻帶寬度與精度達到國際同類水平，在國家數字地震臺網中占比逐步提升。

至21世紀初，我國已建成覆蓋全國的區域數字地震臺網，數字化觀測覆蓋率超95%。2008年汶川8.0級地震中，數字地震臺網在震后12分鐘內向國務院提供震級、震中、震源深度等關鍵信息，為應急救援決策提供重要支撐。此時我國地震監測技術已躋身國際先進行列，自主研制的數字化地震儀不僅滿足國內需求，還出口至多個國家。

智能化時代：多技術融合的智能感知（2010年代至今）

進入21世紀第二個十年，人工智能、物聯網、光纖通信等新技術興起，推動地震監測邁入智能化新階段。如果說數字化時代實現了“精準捕捉”，智能化時代則達成了“智能識別”。

儀器裝備方面，新型監測設備不斷涌現。光纖地震儀利用光干涉原理，對地殼微小形變的探測精度達納米級（相當于感知頭發絲直徑萬分之一的位移），且不受電磁干擾。MEMS（微機電系統）地震儀體積僅指甲蓋大小、重量不足1克、成本為傳統儀器的十分之一，可大規模密集部署形成“地震監測陣列”。

無人機技術讓地震監測從“地面”延伸至“空中”，震后可快速飛抵災區，搭載高清攝像頭、激光雷達等設備獲取地形變化、建筑物損毀等災情信息，2025年定日地震中，無人機震后1小時完成震中區域航拍，生成的三維地形模型為救援路線規劃提供重要參考。

技術方法方面，人工智能成為核心驅動力。基于深度學習的震相識別技術，可從海量數據中自動識別地震波信號，區分天然地震與人工振動，識別準確率超95%；中國地震局與中國科學技術大學聯合研發“智能地動”地震監測系統，使我國成為全球首個將人工智能技術應用于地震實時處理的國家。中國地震局牽頭研發的億級參數的地震垂直領域“諦聽”大模型入選國家未來產業典型應用案例。地震智能編目輔助系統已廣泛應用于積石山地震、定日地震等多次重大地震事件的應急響應，效率比傳統方法提升約10倍。物聯網技術則將地震監測與建筑物、生命線工程監測設備相連，以上海為例，其城市地震監測預警系統整合多源數據，可實時評估地震對城市基礎設施的影響。

拓展邊界：

地震監測應用領域的發展與變革

從最初的地震記錄與科學研究，到如今深度融入社會經濟發展各領域，地震監測的應用邊界不斷拓展，成為保障城市安全、支撐重大工程建設、服務資源勘探的重要技術支撐。

傳統應用領域：基礎研究與資源勘探

地震監測是記錄地震活動，為科學研究提供數據支持。科學家通過分析不同區域、時期的觀測數據，繪制地球內部圈層結構圖譜，了解板塊運動機制和斷層活動性，揭示斷層活動、地球物質運移規律，為地震成因研究和危險性評估提供科學依據。

在天然地震監測中，地震臺網可實時捕捉全球地震活動，快速發布參數和預警信息。從1976年唐山地震、2008年汶川地震到2025年定日地震，監測數據始終是抗震救災的“眼睛”，為災情評估、救援部署、災后重建提供關鍵依據。截至2024年，我國地震速報平均時間縮短至2分鐘以內，部分地區預警系統可提供數秒至數十秒預警時間。

在資源勘探領域，地震監測技術應用已超70年。20世紀50年代，我國將地震勘探技術用于石油開發，通過人工激發地震波，記錄其傳播路徑和反射信號推斷地下巖層分布，助力發現大慶、勝利等大型油田，至今仍是油氣資源勘探的核心技術，同時也應用于煤炭、有色金屬、地下水、地熱資源的調查。

現代應用領域：安全保障與韌性發展

隨著城市化進程加快和重大工程建設推進，地震監測從傳統“監測地震”向“保障安全”拓展，成為韌性城市建設和重大工程安全保障的核心技術支撐。

在韌性城市建設中，地震監測與城市規劃、基礎設施建設深度融合。開展城市活動斷層探測是重要內容，通過監測數據與地質調查結合，查明活動斷層位置和活動性，為城市用地規劃提供依據。截至2024年，我國已有北京、上海、廣州等52座城市完成相關探測，在規劃中避開高風險區域。城市地震監測預警系統則為安全增添“防護網”，四川已建成1669個地震預警臺站，可在地震后數秒內發布預警，2022年四川瀘定6.8級地震中，提前56秒向成都市區預警。

在重大工程安全保障方面，地震監測技術廣泛應用于核電站、大型水庫、高速鐵路、跨海大橋等重點工程。三峽大壩配套30個水庫誘發地震專用監測臺站，實時監測地震活動和結構振動；港珠澳大橋部署光纖地震監測系統和MEMS加速度傳感器陣列，進行橋梁結構健康監測。

地下空間安全監測成為新熱點。北京市地鐵網絡部署數千個振動傳感器，實時監控車輛設備狀態、軌道結構健康和道岔轉轍機運行情況。此外，地震監測技術還拓展至地質災害預警、生態環境保護等領域，與滑坡、泥石流監測數據結合實現早期預警;在四川、云南等地的能源開發區，還應用地震監測技術對地熱開采區、頁巖氣開發區等能源區進行地面沉降和微震監測，為能源開發區提供地震安全保障。

預見未來：

新技術驅動下的地震監測發展方向

面對日益復雜的地震災害風險，未來我國地震監測將以“精準化、智能化、一體化”為目標，深度融合人工智能、大數據、量子科技等前沿技術，開啟新篇章，推動人類對地震災害的應對從“災后救助”向“災前預防”邁進。

人工智能深度賦能，實現監測預警智能化升級

未來，人工智能技術將在地震監測中全流程應用，形成“數據采集-信號識別-參數計算-災害評估”的智能化閉環。基于深度學習的地震預測模型，將整合地震監測、地質構造、歷史地震、地下水位等多源信息，通過分析斷層活動性異常，實現對地震發生時間、地點、震級的概率性預測。

中國地震局研發的“AI地震預測系統”，已整合我國近百年監測數據和全球100萬余次地震記錄，為地震預測提供了新路徑。在預警方面，AI技術將實現“個性化預警”，根據區域地形、建筑物分布、人口密度等制定差異化方案，對高層建筑密集區、重大工程區域提供針對性預警。此外，人工智能還將用于地震災害風險評估和損失預測，為防災減災規劃和應急準備提供科學依據。

大數據融合應用，構建綜合監測體系

大數據技術將打破數據壁壘，構建“地震＋地質＋氣象＋水文＋衛星遙感”的多源數據融合平臺，整合全國地震臺網、衛星遙感、氣象觀測、建筑物分布等數據，通過分析挖掘關聯關系，提升監測靈敏度和準確性。

通過分析地震監測數據與地下水位、地表形變、氣體濃度的相關性，可識別地震前兆信號。大數據還將實現地震災害鏈全周期監測，震后通過整合無人機航拍、交通、人口等數據，快速評估災情，為救援調配提供精準支持。同時，大數據分析將為城市防震減災規劃提供支撐，精準劃定風險區域，優化用地規劃和基礎設施布局。

量子科技突破，提升探測極限

量子科技將為地震監測帶來革命性突破。量子加速度計和地震儀利用量子糾纏、量子疊加特性，對地殼微小形變的探測靈敏度有望比現有儀器提升1-2個數量級，可捕捉更早期、更微弱的地震前兆信號。我國科研團隊研發的量子地震儀已在實驗室實現納米級形變探測精度，未來部署后理論上具備捕捉地震前斷層微小蠕動的潛力。

量子通信技術將應用于監測數據傳輸，實現絕對安全傳輸，避免數據干擾或篡改，保障系統穩定性。量子傳感技術還將拓展應用場景，量子重力儀可精準測量地球重力場變化，為研究地球內部結構和斷層活動性提供新手段；量子磁力儀可監測地震前地磁異常，豐富前兆監測內容。

跨學科融合發展，拓展監測應用場景

未來地震監測將呈現跨學科、跨領域融合趨勢，與物聯網、衛星遙感、地下工程等深度融合，拓展更多應用場景。物聯網技術將實現監測設備與智能家居、城市基礎設施互聯互通，居民家中智能設備可作為預警終端，自動關閉燃氣、切斷電源；城市交通信號燈、電梯、軌道交通等可與地震預警系統聯動，減少災害損失。

衛星遙感技術將提升監測覆蓋范圍，我國規劃的“地震監測衛星星座”由6顆衛星組成，將實現全球地震活動全天候、全覆蓋監測，精準識別斷層活動性。海洋地震監測將成為重點發展領域，我國將加強南海、東海等海域海底臺站建設，構建“海底地震監測網”，提升海洋地震和海嘯預警能力。

國際合作將進一步深化，我國與“一帶一路”沿線國家加強技術合作，共建跨境地震監測網絡，共享數據和預警信息，提升全球防震減災能力。

從鷲峰地震臺的第一筆地震記錄，到如今智能化監測網絡的全面布局；從墨水筆下的曲線，到AI識別的精準信號；從單一的地震記錄，到多領域的安全保障，中國地震監測事業的發展歷程，是科技進步的縮影，更是我國防災減災能力不斷提升的見證。

未來，隨著人工智能、大數據、量子科技等新技術的應用，地震監測將更加精準、智能、高效，人類有望逐步實現地震精準預測。但地震監測技術的發展沒有終點，仍需一代又一代科研工作者的堅守與探索。普通公眾也應了解監測知識，提升防震減災意識，積極參與應急演練，共同構建安全、韌性的社會，最大限度降低地震災害損失。

來源丨《防災博覽》2026年4月第2期 總第148期

編輯丨詹碧華

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