以綜合減災為宗旨，創新規劃北京地震監測站網未來發展

劉桂萍

引言

新中國成立以來，特別是1966 年邢臺地震發生之后，我國防震減災事業能夠持續向前發展的決定因素是貫徹執行黨中央國務院確立的政策路線。2016 年7 月28 日，在唐山地震40 周年之際，習近平總書記在唐山市考察時對防震減災作出“兩個堅持、三個轉變”重要論述，強調“堅持以防為主，防抗救相結合、堅持常態減災和非常態救災相統一”“從注重災后救助向注重災前預防轉變，從應對單一災種向綜合減災轉變，從減少災害損失向減輕災害風險轉變”，指明了今后我國防震減災的發展方向和目標。

北京承擔國家首都“四個中心”功能，對地震風險防范的要求內容更多，標準也更高。地震監測是防震減災的首要基礎環節，面對北京突出的強震危險背景、復雜的地質構造環境和高度發達的現代化超大型城市，如何規劃北京地震監測站網和建設什么樣的地震監測站網，才能更好地滿足首都防震減災能力現代化建設需求，是我們當前面臨的挑戰，也是事業發展的契機。

開拓思路，編制北京地區新一代地震監測站網規劃，貫徹新時期防震減災總體要求，滿足首都地震風險防治能力現代化建設需求，既十分必要，也切實可行。通過地震監測站網規劃目標、實現方式和服務模式的現代化，能夠顯著增強首都地震安全的科技支撐。同時，地震監測技術還可以廣泛應用于重大工程、重要基礎設施運行的安全保障，乃至整個城市地質災害風險監測，地震監測既可為一域增光，又能為全局添彩。

本文圍繞地震監測的重要性，在守正的基礎上創新發展思路，探索北京地區地震監測站網邁向綜合減災發展的科學性和可行性，旨在充分發揮地震監測站網在綜合減災中的應用，為首都提供高標準的安全保障，更好地服務新時代國民經濟建設。

地震觀測在地震科學和地震災害防抗救中發揮重要作用

地震觀測技術經歷了純機械結構、電子信號傳輸和數字化記錄三個發展階段，每一次進步都為地震科學認識的進步、人類抗御地震災害能力的躍升提供了科技支撐。

（一）地震觀測技術促進地震科學認識提升

現代地震科學肇始于地震觀測儀器的發明。1755 年11月1 日，葡萄牙里斯本發生8.0 級特大地震，人類首次獲得了關于地震震動和破壞情況的資料，被視為地震學的開端。到19 世紀末期，科學家已經能夠觀測到全球7 級以上地震。1910 年，美國地質學家Reid 基于圣安德列斯斷裂帶在舊金山7.9 級地震前后形變數據的對比和研究，提出了地震發生的彈性回跳物理模型（圖1）。1956 年，古登堡基于全球地震目錄提出了地震數量—震級統計模型，至今仍是地震學遵循的基本規律。

圖1 彈性回跳物理模型（據美國UDGS資料編制）

地震監測站網的技術水平和規模是提高地震科學認識的關鍵因素之一。隨著地震儀器測量精度的提高和小型化的發展，我們可布設更多的地震臺站，能夠記錄到更多、震級更低的地震事件，為更加深入分析地震分布規律提供了便利，由此提出了地震活動帶的概念，進而根據全球大震分布圖為板塊構造理論的創立提供重要依據。隨著模擬觀測技術向數字化技術的跨越，地震科學家獲得了震源破裂過程、地殼結構和應力變化的新認識。

未來地震科學發展與地震站網規劃設計建設緊密相關。在地震重點目標區域、強震危險斷裂段布設密集臺陣，是近年來地震監測的新發展。國家川滇地震科學試驗場在云南巧家、四川西昌的密集測震臺陣觀測數據顯示，在2013 年蘆山7.0 級地震、2014 年魯甸6.5 級地震之前不同地殼深度的小震活動出現顯著增強，為地震預測提供了新型的參考依據。

（二）地震監測能力提升地震應急救援能力

歷史資料表明，地震速報能力是震后應急救援響應和救援效果的關鍵影響因素，及時精準的救援工作能夠大大減少人員傷亡。

1556 年華縣8?級地震發生在明朝嘉靖年間，震后數月朝廷不能確定地震的發生地點，使得朝廷賑災款未能及時精準發放，進一步加劇了地震災情，導致83 萬人遇難，是迄今為止世界單次地震災害最嚴重的事件。

1976 年，我國初步建成基本測震站網，北京建成全國首個實時遙測站網，但由于模擬觀測技術的局限，唐山7.8級地震后數個小時才能確定準確震中位置，給震后應急救援的決策造成極大困難。

2008 年，我國國家數字地震站網建成并投入使用，汶川8.0 級地震之后20 分鐘上報了地震發生的時間、地點和震級，但是由于當時尚未建設強地面運動站網，無法提供災區烈度分布情況，不能快速準確判斷災區范圍和破壞程度，同樣給應急救援力量精準投送造成困難。

（三）地震觀測數據是震害防御的重要基礎

長期地震危險性預測工作，如全國地震區劃、城市小區劃等，是建立在地震監測站網長期連續觀測并積累大量地震記錄數據基礎上的，將這些數據用于地震發生概率分析，才能對一個地區的地震危險性做出預測。在20 世紀50 年代，國家開展“156 項”工程建設，急需這些項目建設場地的抗震設防烈度，為了彌補地震觀測資料的空白，地震工作者通過歷史地震文獻獲得了我國中強以上地震目錄，編制了我國第一代地震區劃圖。

十年尺度的地震中長期危險區預測、全國地震重點監視防御區的確定，同樣需要地震監測站網產出的地震目錄。通過分析地震活動變化和地震波記錄分析地殼介質應力狀態、構造變形與斷裂運動、重力場、地磁場等地球物理場異常變化信息，得出的地震重點監視防御區預測結果對經濟社會發展規劃、重大項目選址和設計發揮重要指導作用。

高密度、高精度的地震監測站網是唯一能夠獲得現今活動斷裂深部運動狀態及其變化的技術手段，活動斷裂沿線出現的異常變化，如小震密集或空段、平靜或增強、應力上升或下降及其方向轉變等，都是判斷大震危險臨近程度的重要依據。

（四）北京地震監測站網現狀與存在問題

在我國近一百年來的地震監測站網發展歷程中，北京始終處于領先地位。1930 年，在北京鷲峰建成我國第一個自主設計、建設和觀測的世界先進地震臺（圖2）；1966 年，在邢臺7.2 級地震發生之后，經國務院批準，北京建成我國首個實時遙測地震臺網；2000 年，北京建成全國密度最高的數字地震站網。雖然北京地區的地震監測站網在不斷建設和提升，但隨著我國科技和社會經濟快速發展，國力不斷提升，國際影響力與日俱增，特別是進入21 世紀，現有地震監測能力與需求之間的差距仍然存在，甚至不斷擴大。

圖2 我國首次自主建設的北京鷲峰地震臺

北京現有測震站網能滿足有感地震速報要求，但不能實現對活動斷裂活動狀態的監視。強震站網能夠滿足大地震預警的要求，但距離有感地震精細化應對、強震后單體建筑損失實時評估的目標還有巨大差距，北京強震重要危險區段的地殼形變、活動斷層運動監視基本處于空白。因此，北京需要能夠更好保障首都現代化建設的新一代地震監測站網。

北京地震監測站網綜合減災發展的基礎和條件

基于我國近年地震觀測技術進展、北京區域地震和地質災害特點、經濟社會發展和首都功能保障等方面因素的考慮，我們提出守正創新推進北京地震站網綜合減災發展的思路。

守正創新，是認真貫徹新時代防震減災總體方針政策，堅持繼承與發展并重，以積累的經驗為借鑒，以科學認識為指導，充分吸收應用新技術，聚焦災害和風險，創新地震監測站網的設計理念、建設方式和服務目標。綜合減災是新時期防震減災的總方針，是北京地震站網今后創新發展方向，既有現實需求，也有科學依據、技術基礎和現實有利條件。通過與其他地質災害共建共享、更多學科領域技術綜合，以更多方式，在更多環節，以更快速度、更高精度、更加可信的方式感知地震風險，獲得更加豐富、準確、可用性更強的信息產品，從而實現減輕地震風險、降低地震災害損失的目標，為首都四個中心功能保駕護航。

（一）北京地震站網邁向綜合減災的業務需求動力

需求是創新的來源和動力，也是促進技術進步的重要因素。

1.加強北京強震態勢預測需求

孕育發生強震的區域地殼形變、構造運動觀測數據是開展強震危險趨勢預測工作的重要基礎之一。北京地區位于華北板塊河北平原斷陷盆地北部與燕山山脈接壤區域，該區域發生的6.0 級以上地震，特別是7.0 級以上大地震和特大地震，都與斷裂構造運動及其控制的斷陷盆地演化密切相關。北京平原區分布有黃莊—高麗營斷裂、順義—良鄉斷裂、南口—孫河斷裂等第四紀以來持續活動的斷裂，大多數斷裂的大部分段落深埋在幾十米至幾百米沉積層之下，而用于地震前兆監視的水準、基線和GNSS 等觀測儀器則布設于地表，難以獲得這些斷層運動的真實有效信息，需要引進或研發能夠監測隱伏活動斷裂運動的觀測技術，提高北京及類似區域的強震危險監視能力。

2.強化強震危險區段監視需要

北京是我國開展地質科學研究最早的地區，特別是自1966 年邢臺7.2 級地震發生之后，積累了大量、豐富的探測、觀測數據和認識。根據現有研究結果表明，北京的活動斷裂分布密集，間隔較小，相距幾米至數千米，且分段性顯著，甚至有些斷裂不同的活動段落呈現傾向相反的特征，活動程度、運動方式等也存在顯著差異；斷裂活動程度的差異，強震孕育的危險性也不同，因此需要進一步提高監測的密度，增加重點段落監測手段，以獲得不同段落運動的觀測數據，才能提高對未來地震災害危險源的監視和預防。

3.保障北京首都四個中心功能需要

北京是我國的政治中心、文化中心、國際交往中心和科技創新中心，大型國際經貿會展和體育賽事日益頻繁，對地震安全保障的要求和標準越來越高，保障內容也越來越多，現有地震監測站網能夠提供的速報信息與需求之間存在顯著差距。目前的站網能夠在幾分鐘內完成1.5 級以上地震發生的時間、地點和震級的測定，但不能提供地面運動的精細分布，難以實現網格化應急響應、單體建筑災害損失評估的需求，無法為政府精準化、精細化的處置決策提供科學支撐。

4.提高站網建設運行效益的需求

華北地區歷史上曾經發生過一系列強烈地震，但是不同構造區域的活動頻率、重復發生周期存在差異，總體上板緣地震帶的數量多、頻度高，板內地震帶的數量少、頻度低、大地震的復發周期更長，華北地區7.0 級以上大地震的活動周期長達數百年。地震具有小概率發生的特點，監測站網建設和運維需要大量經費和人員隊伍來保障，高投入與不確定的減災效益，是地震監測站網發展困難之一。因此，我們需要創新與其他災種共用、與非災時應用場景相結合的觀測技術，以提高地震監測站網建設運行效益，增強可持續發展的保障。

（二）北京地震站網邁向綜合減災具有豐富的科學研究基礎

北京地震監測站網邁向綜合減災是以本區域地質災害特點及其地質構造成因特征的研究成果和科學認識為指導。

1.北京地區地質災害具有鮮明的區域性特點

地質災害是地質作用的伴生現象，由構造運動和人類活動共同作用產生。因地質構造和經濟建設的差異，不同類型地質災害的分布格局不同，各種地質災害疊加形成具有區域特點的地質災害。北京位于華北張家口—渤海地震帶、山西地震帶和河北平原地震帶的交會部位，歷史上發生多次災害性地震，包括1679 年三河—平谷直下型特大地震，地震災害背景突出。

北京市地處華北平原西北隅，北部和西部為山區，東南部為平原，總面積約1.64 萬方公里，其中平原區面積約占39%（約6500 平方公里），深部探測結果表明平原區大部分區域為第四紀斷陷盆地，存在多個地面沉降區，如順義天竺為中心的沉降區，最大年沉降幅度達到厘米量級。除此之外，構造地裂縫也是不容忽視的地質災害之一。北京的順義、朝陽、平谷等區域存在一定規模的地裂縫帶。我國還是世界上崩塌、滑坡、泥石流災害最為嚴重的國家之一，雖然東部地區總體較弱，但在山區的斜坡地質災害風險仍然不容忽視，北京山區地質災害隱患點有數千個，其中崩塌型災害占大多數（圖3）。北京特殊的地質構造部位和鮮明的地貌特點，形成了由地震、地面沉降、地裂縫和崩塌組合的區域地質災害特征。

圖3 2018年房山區軍紅路K18+350處發生地質崩塌災害

2.北京地區地質災害成因具有同源性

鄧起東等的研究表明，華北地區6.0 級以上強震主要發生在繼承和新生型、地塹型、復合型和傾斜斷陷盆地內，強震震中通常位于鄰近這些構造塊體的邊界附近，往往是活動斷裂帶斷距最大的段落，或者是沉積地層較深、較陡一側的沉降中心。如1679 年三河—平谷8.0 級地震就發生在大廠斷陷盆地的沉降中心，該沉降中心由第四紀以來強烈活動的夏墊斷裂所控制，震中附近第四紀地層厚度超過800 米。

地面沉降和地裂縫屬于地面變形類的地質災害，是指因內外動力地質作用和人類活動致使地面形態發生變形破壞、造成經濟損失和（或）人員傷亡的現象和過程。地面沉降的內在成因是新構造運動引起的平原、河谷盆地等低洼地貌的持續性下降，外部原因是長期過量開采地下流體，引起第四系和上第三系松散活未固結的土層壓縮，以及城市建設造成的局部地面下沉。北京地面沉降在過去幾十年經歷了一個顯著加劇—減緩的過程，沉降機理研究表明，主要影響因素是人類活動，占比約80%，地質構造運動因素占比較低，僅約20%。但人類活動可通過治理來緩解沉降速率，甚至可以得到徹底治理，構造因素則是區域地面沉降長期持續的影響因素。根據孟繁興等的研究，由于山西臨汾盆地的新構造運動十分強烈，臨汾、襄陵一帶的地面沉降速率較大，公元4 世紀的晉城筑城已埋入地下，其上接受了1.6 米厚的沉積物。

地裂縫是地表巖土體在自然因素和人為因素作用下，產生開裂并在地面形成一定長度和寬度裂縫的現象。北京存在多條成規模的地裂縫帶，如順義地裂縫、高麗營地裂縫和葦溝地裂縫，這些地裂縫沿著斷裂帶展布，已經對北京的城鄉經濟建設造成了一定的影響和損失（圖4）。北京的構造地裂縫主要分布于平原區隱伏活動斷裂帶之上，主要成因是構造應力作用造成斷裂發生蠕變。由斷層蠕變形成的地裂縫持續時間長、展布范圍大。

圖4 北京地區地裂縫位置分布與地裂縫示意圖（賈三滿等，2007年）

綜上所述，北京地區的強震、構造成因的地面沉降和地裂縫具有相同的地質構造背景，均與新構造運動、第四紀活動斷裂及其控制的斷陷盆地內沉降最強烈的區域相關，這三種地質災害監測在區域上是有重合的，因此可利用北京地震監測站網開展綜合減災工作。

3.北京地區地質災害觀測技術可共建共享

北京地區的地震、斷裂活動、地裂縫、地面沉降等各種地質災害在成因上的具有同源性，監測目標也具有重合性，觀測技術也可互相借鑒，完全具備共建共享條件。地面沉降的監測技術以大地水準、地下水動態為主，主要監測方法是設置分層表、基巖標、孔隙水壓力標、水動態監測網、水文觀測點、海平面預測點等，定期進行水準和地下水位、壓力、水質等測量，以及地表建構筑物破壞情況的監測等。構造地裂縫的監測主要包括地面勘察、地形變測量和斷層位移測量，以及大地電場、高分辨率縱波反射測量等。地震監測包括兩大類，一類是針對地震引起的地面運動速度、加速度的觀測，另外一類是為了預測地震而進行的觀測，也稱地球物理觀測，包括大地測量、地電地磁、地下流體和氣體等，這些技術幾乎都是通過吸取其他相關領域觀測技術，后經改進并用于地震前兆異常觀測。由于地震預報仍是世界范圍尚未攻克的科學難題，地震前兆觀測技術還在探索中，仍需繼續借鑒其他領域觀測技術。而測震和強震站網是目前唯一能夠獲得的與斷裂深部運動相關信息的方法，并且能夠為地質災害的趨勢預測提供參考依據。

綜上所述，北京平原區隱伏活動斷裂運動是地震、地面沉降和地裂縫的共同成因，圍繞活動斷裂運動習性和方式、速度變化等的觀測設施，可為多種地質災害監測和趨勢預測提供數據和信息，共建共享能夠有效提升站網建設資金投入效益，有助于北京區域地質災害綜合機理的研究工作，并能為城區隱伏活動斷裂地震危險監視跟蹤所面臨的技術困境提供新的解決思路和方案。

（三）地震觀測技術和監測信息系統為北京地震速報站網綜合減災發展提供堅實技術保障

1.地震監測的專業技術保障

我國地震觀測儀器制造工藝的快速提升，是地震監測站網大規模建設的關鍵因素，在以觀察為基礎的學科發展歷程中，觀測儀器的制約或催化作用有時是決定性的。在地震儀器以純機械結構的早期階段，我國大陸和臺灣省的地震臺站大多數是由西方傳教士建設的，1930 年才開始自主建成北京鷲峰、江蘇南京等地震觀測站，所有儀器設備均來自國外；20 世紀50 年代，我國由仿制開始自主研發地震儀器，但在制作工藝、材料和精度、耐用性等方面始終與美、英等存在較大差距；20 世紀80 年代，開始引進數字化地震儀器制作技術；20 世紀90 年代進入試制和示范工程建設階段；進入21 世紀，隨著現代化工業體系形成，材料、數控機床等基礎生產制造能力快速提高，測震和強震儀器的研制也經歷了跟跑、進步到并跑、領跑階段，部分類型和型號已經達到了世界先進水平。

2.地震監測儀器產能保障

我國現代化工業體系擁有技術水平高、產業鏈全、市場規模大等優勢，不但技術上處于領先地位，還擁有全球最完整的產業鏈，實現了從設計、材料和制造裝備、生產的全流程國產化，產品擁有不可比擬的成本優勢，為地震監測儀器的研發和生產提供了強有力的科技支撐。國家烈度速報和預警項目大批量訂單培育了市場生產和服務能力，推動了儀器產能的快速提升，并在工程建設中不斷改進和完善，儀器性能有了顯著提升。另外，我國大規模的產品需求也加快了市場機制的完善，培育了穩定的、規?；?、專業化的站點建設和儀器安裝社會服務能力。技術、產業鏈和市場規模的綜合優勢，促進了地震觀測儀器研發、生產、升級的良性循環，技術水平保障了產品質量，自主產業鏈保障了成本優勢，市場規模提供了產品升級的科研經費來源保障，為更大規模、更多用途建設項目的立項和建設提供了堅實保障。

3.高質量數據產品生產保障

目前我國新一代的國家烈度速報和預警系統已經通過驗收，即將投入正式運行，這是全球規模最大的地震監測站網，具有強大的地震監測數據管理和信息產出能力，可以實現海量記錄數據流和數據異常的實時監控，秒級預警、分鐘級烈度速報的強大計算能力。國家烈度速報和預警工程北京子項目2021 年開始進入先行先試，2023 年9 月完成試運行并通過了竣工驗收，具備收集本地站網數據、質量監控、處理計算功能，在2023 年2 月12 日北京房山2.8 級地震、8 月6 日山東平原5.5 級地震、9 月1 日北京順義2.7 級地震之后，產出了秒級超快速報和分鐘級正式速報，為市、區兩級政府應對處置提供了重要參考。國家烈度速報和預警系統實現了站網監控、產品服務的信息化，為北京未來地震監測站網進一步擴展提供了保障。

（四）北京地區地面沉降等地質災害監測站網建設成果為探索城市隱伏活動斷裂監測的綜合減災發展新途徑提供了重要借鑒。

北京地面沉降監測站網在技術和規模上位居全國前列，為強震危險重點區段監測提供了技術借鑒。

北京平原區屬第四紀以來持續活動的斷陷盆地，深部被北東—北東東向、北西向活動斷裂切割成大小不等的地塊，受邊界活動斷裂控制，不同地塊在不同地質年代呈現上升或下降的運動狀態，其中下降區有沉積層覆蓋，隨地殼運動持續下沉，沉積層厚度增加，松軟的沉積層在重力作用下被緩慢壓實，從而引起了長期而持續的地面沉降。

隨著北京城市建設加快和地下水超采，地面沉降呈加速趨勢。為了加強地面沉降災害治理，在順義天竺等地面沉降最嚴重區域開展了一系列多學科、高密度和高精度的監測工作，包括基巖標、分層標、水準、GNSS、地下流體和孔隙壓等。順義天竺地面沉降中心由活動最強烈的黃莊—高麗營活動斷裂所控制，利用上、下盤基巖標測點之間的水準測量數據，我們能夠監視斷層兩盤的垂直向相對運動。

近年來，北京市地震局、北京市地勘院開展橫跨黃莊—高麗營斷裂的水準聯測和GNSS 觀測等多項合作（圖5），研究結果表明，運用基巖標觀測技術能夠獲得隱伏活動斷裂的運動速度和方向信息，為該區段強震危險趨勢預測研究提供重要科學依據。

圖5 北京順義地區地震跨斷裂水準測點分布圖

此外，我們在順義地區已經建成了密集的測震臺網和強震動觀測臺陣，獲得了高精度重復定位的三維小震活動圖像，能夠提供黃莊—高麗營斷裂順義段的深部活動信息，從而實現多學科綜合觀測目標。

黃莊—高麗營斷裂的順義段是北京強震危險重點區段之一，兩個單位探索性的觀測實驗合作已取得階段性進展，實現了對黃莊—高麗營斷裂北段（南口—孫河斷裂以北段）隱伏活動的監視和跟蹤，為北京其他強震危險重點區段的監測站網建設積累了有益經驗。

北京地震監測站網實現綜合減災發展的技術途徑

（一）創新發展理念，探索業務發展新模式

1.從技術水平提升向創新應用轉變

一方面，我國地震觀測技術已經達到國際先進水平，如果沒有新的革命性技術創新驅動，未來一段時間可能進入相對緩慢的技術上升階段，而應用創新可能將是地震監測站網發展的重點；另一方面，此前北京市地震監測站網建設項目都是以提高有感地震事件的速報和破壞性地震預警為目標，現有站網已經能夠滿足1.5 級及以上地震速報，已經達到了“有感必有報”的設計目標，基本滿足應急響應的需求（圖6），而新近發展、快速成熟的強震觀測技術可以獲得海量的地面運動觀測數據，較之前的地殼介質運動速度的記錄數據，是一種新的物理量，不但包含震源、地震波傳播路徑和地殼介質等信息，更重要的是這些數據能夠直接反映地震影響、破壞力強弱及其特征，為地震監測數據創新應用提供了基礎。

圖6 北京地區地震監測站網分布圖

北京地震監測站網肩負保障首都地震安全的職責，需要以更高質量、更豐富的監測信息在更多環節、更好地滿足減輕地震風險的需求。以應用創新為規劃目標，實現最新地震觀測技術應用的拓展和重心下移，實現了“逆生長”，即高端技術實現突破、成熟和成本降低后，向下部署，以更高質量地滿足更基礎、基層需求的能力。先進地震監測技術的逆增長，就是在高端技術突破、成熟、成本下降后，應用重心下移，向基層群測群防普及，提升更基本、更基礎的傳統信息產品質量。

2.從以震源體為主，轉向震源體與受災體并重

以1966 年邢臺7.2 級地震災害現場為起點，我國地震監測站網進入跨越式發展階段，當時的監測目標有兩個，都是以地震震源為主。一是為實現地震速報，即在破壞性地震發生之后能夠快速測定地震發生的時間、地點和震級，為政府應急救援部署提供依據；二是為實現地震預報，捕捉可能與地震發生有關的異?，F象，以期能夠提前預測未來破壞性地震發生的強度、地點和時間，采取預防措施，減少人員傷亡和經濟損失。強震動監測技術的發展，使得大規模站網建設成為可能，可以極大提高地震震動監測數據的空間密度，因為強地面運動與人們的震感、建筑物的破壞、次生地質災害風險等密切相關。因此，在今后地震監測站網設計中需要兼顧受災體地震震動狀態的監測，特別是在人口稠密、商業發達的區域。

3.從以區域性面評估為主，向精細化點評估轉變

為了實現地震預測，在“以場求源”預報思路的指導下，我國測震和地球物理站網以均勻布局為原則，國家地震數字臺網等建設項目的設計思路是通過加大平均密度，提高區域地震活動和地球物理場的監視能力，增強區域及域內主要斷裂帶的地震趨勢預測能力，即所謂地震危險性的面評估。

然而區域性、大范圍的地震危險性預測不能滿足北京強震災害風險防治需求，需要進一步提高對未來強震可能發生的地點、強度和危險程度更精確監視和預測?；谇笆鰧Ρ本┑貐^強震態勢的研究成果，將重點圍繞主要活動斷裂及強震危險區段，設計多學科、高密度的地震學和大地測量觀測設施，強化對潛在強震孕育、強震發生區段的監視能力，實現從面評估向點評估的轉變。

4.從減少災害為主，向減輕地震風險轉變

20 世紀60 年代以來，我國社會經濟經歷了從貧困、溫飽、小康到接近發達國家水平的幾個階段，由于當時的國力和技術力量所限，之前地震監測站網設計的目標是監測5.0級以上破壞性地震事件。當今，北京已經成為國際化超大都市，常住人口超2000 萬，2022 年GDP 近4 萬億元，北京作為國家的首都，擔負著四個中心功能的保障任務，不但要求地震安全，還要保障社會安定。然而從地震構造環境來看，北京地處張家口—渤海地震帶中部，具有強震災害危險背景，也受周邊地區中強地震和本地小震活動的影響，需要對有感地震事件快速響應和精準應對處置。地震監測站網規劃目標需要從減少地震災害向減輕地震風險轉變，最大限度地減小有感地震事件對社會秩序、重大政治活動、重大社會活動及國際活動的影響。

5.建設跨部門合作機制，向多行業部門共建共享轉變

我國大多數地震監測站網是由地震行業獨自設計、立項、建設和運維，但隨著GNSS 觀測技術在氣象、導航、大地測量等領域的應用，越來越多的站點實現了共享，既有其他行業站點數據用于地震趨勢分析，也有地震行業的站點為其他領域提供服務。在北京地區地震監測站網綜合減災發展原則的指導下，將有越來越多的站點與其他行業共同建設，例如地質災害隱患點的強震觀測、隱伏活動斷裂運動的基巖標觀測等，通過充分利用各行業既有監測場地和供電、通信等配套條件，增加監測手段、擴充觀測儀器、共享觀測數據，提高投資效益。

（二）北京地震監測站網設計內容

北京地震監測站網面臨新需求、新挑戰，適逢前所未有的發展機遇，編制新一代地震災害風險監測感知站網規劃十分必要，規劃的主要建設內容包括測震、強震和地殼形變三個部分。

1.聚焦主要活動斷裂的密集測震臺陣

分析研究某一活動斷裂的活動狀態是否出現異常變化、強震危險趨勢變化，我們需要數量足夠多、信噪比足夠高沿斷層面發生的地震事件的記錄數據，這些地震事件沿斷層面的三維空間分布圖像、統計特點、反應地殼介質應力狀態的物理參數及其隨時間的變化等數據，為分析未來強震震源的危險地點、震級強度、危險程度變化等提供依據。通過不斷積累和深入分析活動斷裂及其控制構造區段高密度連續觀測數據，能夠獲得斷層深部地震活動圖像及其統計特性的變化，獲得高精度的斷裂結構變化、地殼介質物理參數和應力狀態的變化，它們是預測強震危險趨勢變化的重要物理基礎。

2.聚焦震災體和影響場的密集強震臺陣

大量的震例經驗表明，災后黃金時段的有效救援能夠很大程度上減少人員傷亡。假如北京發生強震（6.0 級左右及以上或者周邊大地震造成8 度及以上烈度），想要快速制訂精準的處置方案，希望通過快速有效應急救援搶險來最大程度地減輕人員傷亡和財產損失，則需要以精準的災害評估結果為技術依據，才能將適合的人員和設備精準地投送到真正需要的災害場點。

近年來，北京地區發生多次顯著有感的地震，我們需要快速判定震感程度和范圍，針對有震感區域的公眾及時發布地震事件及其影響的信息通報，特別是在“兩會”等重大活動、高考和節日等重要時段發生有感地震后，相關部門的快速決策和應對處置，能夠避免負面不良影響和社會秩序擾動。

高分辨率、多參數的強地面運動信息，是準確評估建筑物受破壞程度、人員震感強度、地質災害風險影響的主要評估依據。而密集強震臺陣能夠快速產出高分辨率的烈度速報信息，獲得地面運動最大幅度、振動周期及持續時間的實時數據，可以準確判定北京不同區域、不同類型建筑和地質災害隱患點的震動程度，為地震響應和處置提供精準的科學依據。

3.聚焦強震危險重點區段的地殼運動多學科綜合觀測臺陣

活動斷裂強震易發區段的斷層運動監測數據和跟蹤監視，是提高北京地區強震危險監視的主要物理基礎之一。1976 年河北唐山7.8 級地震和1975 年遼寧海城7.3 地震的總結都表明，在震前幾年，震中及周邊活動斷裂出現了異常的運動變化。例如，北京市委在20 世紀70 年代末開展的 “北京地震地質會戰”研究結果顯示，黃莊—高麗營斷裂在唐山地震之前出現了顯著的運動異常。

依據地殼運動異常信息對強震趨勢變化進行分析研究，需要獲得活動斷裂在強震平靜時段的背景活動習性，才有可能在強震臨近發生之前，通過對比確定地殼運動狀態的異常變化。因此，通過多學科的地殼運動觀測，應用基巖標、GNSS、INSAR 等技術，在強震易發區段應用北京地區地面沉降長期積累的觀測技術和數據資源，跟蹤和分析斷層兩盤的運動速度、方向及其變化，能夠為強震危險趨勢評估提供依據。

（三）聚焦綜合減災，創新應用場景

1.服務首都重大活動安全保障

高密集的強震站網，能夠提供本地區中小地震和周邊地震影響場的精細分布，特別是人口集聚的場所、建筑的震動強烈程度，為政府制定精準應對措施提供科學參考依據，特別是保障重大政治、國際活動、高考和節假日等重大社會活動的正常進行，同時還可平息輿情過度反應，避免社會秩序的波動。

2.增強北京強震危險態勢預測研究基礎

高密度的測震臺陣，能夠獲得活動斷裂深部微震活動圖像、構造應力水平和方向及其變化。通過在活動斷層兩側建設的基巖標測點、水準測線等觀測手段，能夠獲得活動斷層運動習性及其異常趨勢變化信息，在全國中長期強震預測技術方案的指導下，將顯著提高北京地區強震危險態勢分析能力。

3.提高地震災害感知能力

建設測點間距千米量級的強震臺陣，在強烈地震發生之后可快速產出多參數強震動數據，能夠為建筑物的破壞程度、次生地質災害風險評估提供精確的輸入數據，實現對地震災害的實時感知，為政府指揮協調、高效處置、精準投送救援力量提供高質量的決策依據。

4.服務首都現代化、網格化基層治理能力建設

基層應急能力是現代化基層治理能力建設的重要組成部分。歷史資料表明，在災害性地震發生后，開展有組織的自救互救能夠顯著減少人員傷亡。精細到社區網格的速報信息能夠為街區、社區基層管理機構提供本轄區的災害信息，為提升網格化地震突發事件應急能力建設提供科技支撐。

5.服務北京城市規劃和國土利用

新構造運動、活動斷裂上下盤之間升降差異，是華北構造區域，特別是斷陷盆地地面沉降、地裂縫長期、持續的內在動力成因。通過綜合測震臺陣、跨斷層基巖標、水準等多學科觀測數據，可以獲得斷裂深部運動狀態及其變化，為北京地區地裂縫和地面沉降機理研究和長期趨勢預測提供依據。

6.提供常態化建筑物健康診斷基礎數據

以鄰近建筑物的地表強震測點實時連續觀測數據為輸入，結合建筑物結構臺陣監測，能夠獲得建筑物生命周期不同階段對地面強震動的響應模態參數，為常態化建筑物健康診斷提供數據資源，為房屋加固提供依據，為突發強烈地震之后建筑物破壞程度的快速評估提供參照對比，從而實現平震結合、綜合減災的目的。