防灾博览丨感知“地球脉搏”：我国地震监测的发展与未来

文/ 刘华姣 李贵元

人工智能、量子科技等新 技术新方法 赋能地震监测

我国是世界上地震灾害最严重的国家之一，近58%的国土位于地震烈度7度及以上地区，多数城市面临破坏性地震的潜在风险。2025年1月7日，西藏日喀则市定日县发生6.8级地震，中国地震监测台网在震后数秒内捕捉到完整震动信号，震后19s产出首报预警信息，3分钟内发布自动速报，为地震应急救援争取了宝贵时间。这一快速响应，直观展现了我国地震监测技术的成熟与高效，背后是近百年间我国地震监测事业从无到有、从弱到强的探索历程。

扎根大地：

中国地震台站的百年演进

地震台站是地震监测的核心基础设施，其发展历程是我国防震减灾事业的生动缩影。从一座孤立台站到覆盖全国的立体化网络，中国地震台站的百年演进，镌刻着几代地震工作者的坚守与探索。

拓荒起步:乱世中的科学火种（20世纪初-1949年）

20世纪初，我国地震监测事业在动荡中艰难起步。彼时我国尚无自主地震观测机构，全球地震数据主要由外国传教士或在华科研机构的零星观测点记录。1920年海原8.5级大地震造成23万余人遇难，这场巨灾让有识之士意识到建立自主地震监测体系的紧迫性。

1930年，在著名地质学家翁文灏先生推动下，我国第一个由中国人建立的地震台——鹫峰地震台在北京西山落成。这座由中国学者自主设计建设的台站，配备德国进口的维歇尔地震仪，灵敏度达到当时国际先进水平，1931年成功记录新疆富蕴8级地震，为地震研究提供了第一手数据。

翁文灏（右二）在鹫峰地震台前的合影

抗战期间，鹫峰地震台遭破坏，观测工作中断。科研工作者携带仪器辗转西南，在昆明、重庆等地建立临时观测点，战火中仍坚持记录地震数据。这一时期全国台站不足10座，分布零散、观测条件简陋，数据仅用于学术研究，难以形成灾害预警能力，但点燃了我国地震监测的科学火种，培养了一批专业人才。

快速发展：灾害倒逼下的体系构建（1949年-2000年）

新中国成立后，地震监测事业迎来首个发展高潮。1953年国家成立专门地震工作机构，在全国地震活跃区布局地震监测台站，配备自主研制的51型地震仪，实现观测仪器国产化突破。

1966年邢台7.2级地震造成数万人伤亡，暴露了我国地震监测能力的不足。灾后周恩来总理提出“地震要加强预测预报”的指示，国家加大投入启动区域地震台网建设，至20世纪70年代，华北、西南、西北等重点区域形成地震监测网络雏形。

1966年3月，邢台相继发生6.8和7.2级地震造成8064人死亡，38000人伤残，500万间房屋倒塌

1976年唐山7.8级大地震造成24万人死亡、90%以上的建筑物震毁。灾后国家加强台站标准化建设，1983年启动“837”工程项目，实现全国台站统一规划、统一技术标准。至2000年，根据国家统计局统计结果，全国地震台站已增至1245个，观测范围覆盖主要地震带，积累了大量宝贵数据。

网络化升级：天地一体的监测格局（2000年至今）

进入21世纪，数字化、网络化技术推动我国地震台站建设迈入“跨越式发展”阶段。2006年国家地震台网中心核心业务系统投入运行，整合全国31个省级地震台网、147个国家级测震台站和800多个区域测震台站数据，构建起覆盖全国主要地震带数字化地震监测网络。

如今，我国已建成“天-空-地-海”立体化地震观测体系：地面固定台站实时监测地壳震动，流动观测台根据需要可快速部署至灾区；天空中卫星遥感、无人机航拍实现大范围灾情监测；海洋里海底地震台站防范海啸风险。截至2024年底，我国地震台站密度达每万平方公里1.2个，观测精度大幅提升，可捕捉震级ML0.0级以上的微震活动。

从鹫峰地震台的孤军奋战到数千座台站联网运行，从人工读取图纸到数据实时传输分析，中国地震台站的百年演进，不仅是数量增长和技术升级，更是我国防灾减灾理念从“被动应对”到“主动防范”的深刻转变。

科技赋能：

地震监测仪器与方法的迭代升级

如果说地震台站是感知“地球脉动”的据点，那监测仪器与技术方法就是“感知”的核心能力。从机械记录到智能识别，从单一观测到多源融合，我国地震监测技术的三次跨越式升级，持续深化人类对地壳运动的认知。

模拟时代：墨水笔下的大地脉动（1930年-1980年代末）

20世纪30年代至80年代末，我国地震监测处于模拟观测时代，核心仪器为机械式地震仪。其工作原理简洁：地壳震动时，仪器内重锤因惯性保持静止，主体随地面震动，通过机械杠杆放大幅度，带动笔尖在匀速转动的纸带上绘制墨水曲线，即“地震图纸”，这是当时记录地震信息的唯一载体。

模拟时代观测的观测仪器及地震记录

鹫峰地震台最早使用的维歇尔地震仪就属于此类，其重达数吨，需安装在专用地下室避免干扰，观测人员需每日更换纸带、检查仪器，夜间发生地震时需及时记录。建国后广泛应用的51型地震仪，灵敏度相对更高，可记录更远距离的地震信号，但机械放大倍数低且不稳定、烟熏记录效果差、抗干扰能力弱，不适合组网观测。

模拟时代观测存在明显局限：观测精度低、动态范围小，难以捕捉震级3级以下的地震；纸质图纸保存、传输不便；人工分析效率极低，一次远震分析需数小时，无法满足应急救援需求。但这一阶段积累的经验和图纸数据，为后续技术发展奠定了基础。

数字化时代：电信号里的精准捕捉（1980年代末-2010年代）

1976年唐山大地震暴露了我国地震模拟监测技术的短板，同时20世纪80年代末电子技术兴起，推动地震监测进入数字化时代。1978年我国正式开启地震观测数字化进程，“七五”期间完成预研究，“八五”推进试验系统研制，为自主研发奠定基础。“九五”“十五”期间，我国启动数字化台网改造，自主研发系列数字化仪器投入使用，实现从模拟到电子化的全面转变。这一时期，JCZ-1超宽频带地震仪、CTS-1甚宽频带地震仪等国产仪器相继问世，频带宽度与精度达到国际同类水平，在国家数字地震台网中占比逐步提升。

至21世纪初，我国已建成覆盖全国的区域数字地震台网，数字化观测覆盖率超95%。2008年汶川8.0级地震中，数字地震台网在震后12分钟内向国务院提供震级、震中、震源深度等关键信息，为应急救援决策提供重要支撑。此时我国地震监测技术已跻身国际先进行列，自主研制的数字化地震仪不仅满足国内需求，还出口至多个国家。

智能化时代：多技术融合的智能感知（2010年代至今）

进入21世纪第二个十年，人工智能、物联网、光纤通信等新技术兴起，推动地震监测迈入智能化新阶段。如果说数字化时代实现了“精准捕捉”，智能化时代则达成了“智能识别”。

仪器装备方面，新型监测设备不断涌现。光纤地震仪利用光干涉原理，对地壳微小形变的探测精度达纳米级（相当于感知头发丝直径万分之一的位移），且不受电磁干扰。MEMS（微机电系统）地震仪体积仅指甲盖大小、重量不足1克、成本为传统仪器的十分之一，可大规模密集部署形成“地震监测阵列”。

无人机技术让地震监测从“地面”延伸至“空中”，震后可快速飞抵灾区，搭载高清摄像头、激光雷达等设备获取地形变化、建筑物损毁等灾情信息，2025年定日地震中，无人机震后1小时完成震中区域航拍，生成的三维地形模型为救援路线规划提供重要参考。

技术方法方面，人工智能成为核心驱动力。基于深度学习的震相识别技术，可从海量数据中自动识别地震波信号，区分天然地震与人工振动，识别准确率超95%；中国地震局与中国科学技术大学联合研发“智能地动”地震监测系统，使我国成为全球首个将人工智能技术应用于地震实时处理的国家。中国地震局牵头研发的亿级参数的地震垂直领域“谛听”大模型入选国家未来产业典型应用案例。地震智能编目辅助系统已广泛应用于积石山地震、定日地震等多次重大地震事件的应急响应，效率比传统方法提升约10倍。物联网技术则将地震监测与建筑物、生命线工程监测设备相连，以上海为例，其城市地震监测预警系统整合多源数据，可实时评估地震对城市基础设施的影响。

拓展边界：

地震监测应用领域的发展与变革

从最初的地震记录与科学研究，到如今深度融入社会经济发展各领域，地震监测的应用边界不断拓展，成为保障城市安全、支撑重大工程建设、服务资源勘探的重要技术支撑。

传统应用领域：基础研究与资源勘探

地震监测是记录地震活动，为科学研究提供数据支持。科学家通过分析不同区域、时期的观测数据，绘制地球内部圈层结构图谱，了解板块运动机制和断层活动性，揭示断层活动、地球物质运移规律，为地震成因研究和危险性评估提供科学依据。

在天然地震监测中，地震台网可实时捕捉全球地震活动，快速发布参数和预警信息。从1976年唐山地震、2008年汶川地震到2025年定日地震，监测数据始终是抗震救灾的“眼睛”，为灾情评估、救援部署、灾后重建提供关键依据。截至2024年，我国地震速报平均时间缩短至2分钟以内，部分地区预警系统可提供数秒至数十秒预警时间。

在资源勘探领域，地震监测技术应用已超70年。20世纪50年代，我国将地震勘探技术用于石油开发，通过人工激发地震波，记录其传播路径和反射信号推断地下岩层分布，助力发现大庆、胜利等大型油田，至今仍是油气资源勘探的核心技术，同时也应用于煤炭、有色金属、地下水、地热资源的调查。

现代应用领域：安全保障与韧性发展

随着城市化进程加快和重大工程建设推进，地震监测从传统“监测地震”向“保障安全”拓展，成为韧性城市建设和重大工程安全保障的核心技术支撑。

在韧性城市建设中，地震监测与城市规划、基础设施建设深度融合。开展城市活动断层探测是重要内容，通过监测数据与地质调查结合，查明活动断层位置和活动性，为城市用地规划提供依据。截至2024年，我国已有北京、上海、广州等52座城市完成相关探测，在规划中避开高风险区域。城市地震监测预警系统则为安全增添“防护网”，四川已建成1669个地震预警台站，可在地震后数秒内发布预警，2022年四川泸定6.8级地震中，提前56秒向成都市区预警。

在重大工程安全保障方面，地震监测技术广泛应用于核电站、大型水库、高速铁路、跨海大桥等重点工程。三峡大坝配套30个水库诱发地震专用监测台站，实时监测地震活动和结构振动；港珠澳大桥部署光纤地震监测系统和MEMS加速度传感器阵列，进行桥梁结构健康监测。

地下空间安全监测成为新热点。北京市地铁网络部署数千个振动传感器，实时监控车辆设备状态、轨道结构健康和道岔转辙机运行情况。此外，地震监测技术还拓展至地质灾害预警、生态环境保护等领域，与滑坡、泥石流监测数据结合实现早期预警;在四川、云南等地的能源开发区，还应用地震监测技术对地热开采区、页岩气开发区等能源区进行地面沉降和微震监测，为能源开发区提供地震安全保障。

预见未来：

新技术驱动下的地震监测发展方向

面对日益复杂的地震灾害风险，未来我国地震监测将以“精准化、智能化、一体化”为目标，深度融合人工智能、大数据、量子科技等前沿技术，开启新篇章，推动人类对地震灾害的应对从“灾后救助”向“灾前预防”迈进。

人工智能深度赋能，实现监测预警智能化升级

未来，人工智能技术将在地震监测中全流程应用，形成“数据采集-信号识别-参数计算-灾害评估”的智能化闭环。基于深度学习的地震预测模型，将整合地震监测、地质构造、历史地震、地下水位等多源信息，通过分析断层活动性异常，实现对地震发生时间、地点、震级的概率性预测。

中国地震局研发的“AI地震预测系统”，已整合我国近百年监测数据和全球100万余次地震记录，为地震预测提供了新路径。在预警方面，AI技术将实现“个性化预警”，根据区域地形、建筑物分布、人口密度等制定差异化方案，对高层建筑密集区、重大工程区域提供针对性预警。此外，人工智能还将用于地震灾害风险评估和损失预测，为防灾减灾规划和应急准备提供科学依据。

大数据融合应用，构建综合监测体系

大数据技术将打破数据壁垒，构建“地震＋地质＋气象＋水文＋卫星遥感”的多源数据融合平台，整合全国地震台网、卫星遥感、气象观测、建筑物分布等数据，通过分析挖掘关联关系，提升监测灵敏度和准确性。

通过分析地震监测数据与地下水位、地表形变、气体浓度的相关性，可识别地震前兆信号。大数据还将实现地震灾害链全周期监测，震后通过整合无人机航拍、交通、人口等数据，快速评估灾情，为救援调配提供精准支持。同时，大数据分析将为城市防震减灾规划提供支撑，精准划定风险区域，优化用地规划和基础设施布局。

量子科技突破，提升探测极限

量子科技将为地震监测带来革命性突破。量子加速度计和地震仪利用量子纠缠、量子叠加特性，对地壳微小形变的探测灵敏度有望比现有仪器提升1-2个数量级，可捕捉更早期、更微弱的地震前兆信号。我国科研团队研发的量子地震仪已在实验室实现纳米级形变探测精度，未来部署后理论上具备捕捉地震前断层微小蠕动的潜力。

量子通信技术将应用于监测数据传输，实现绝对安全传输，避免数据干扰或篡改，保障系统稳定性。量子传感技术还将拓展应用场景，量子重力仪可精准测量地球重力场变化，为研究地球内部结构和断层活动性提供新手段；量子磁力仪可监测地震前地磁异常，丰富前兆监测内容。

跨学科融合发展，拓展监测应用场景

未来地震监测将呈现跨学科、跨领域融合趋势，与物联网、卫星遥感、地下工程等深度融合，拓展更多应用场景。物联网技术将实现监测设备与智能家居、城市基础设施互联互通，居民家中智能设备可作为预警终端，自动关闭燃气、切断电源；城市交通信号灯、电梯、轨道交通等可与地震预警系统联动，减少灾害损失。

卫星遥感技术将提升监测覆盖范围，我国规划的“地震监测卫星星座”由6颗卫星组成，将实现全球地震活动全天候、全覆盖监测，精准识别断层活动性。海洋地震监测将成为重点发展领域，我国将加强南海、东海等海域海底台站建设，构建“海底地震监测网”，提升海洋地震和海啸预警能力。

国际合作将进一步深化，我国与“一带一路”沿线国家加强技术合作，共建跨境地震监测网络，共享数据和预警信息，提升全球防震减灾能力。

从鹫峰地震台的第一笔地震记录，到如今智能化监测网络的全面布局；从墨水笔下的曲线，到AI识别的精准信号；从单一的地震记录，到多领域的安全保障，中国地震监测事业的发展历程，是科技进步的缩影，更是我国防灾减灾能力不断提升的见证。

未来，随着人工智能、大数据、量子科技等新技术的应用，地震监测将更加精准、智能、高效，人类有望逐步实现地震精准预测。但地震监测技术的发展没有终点，仍需一代又一代科研工作者的坚守与探索。普通公众也应了解监测知识，提升防震减灾意识，积极参与应急演练，共同构建安全、韧性的社会，最大限度降低地震灾害损失。

来源丨《防灾博览》2026年4月第2期 总第148期

编辑丨詹碧华

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