地震预警是指地震发生后，根据台站观测到的初期地震动数据快速估计地震基本参数并预测其对周边地区的影响，然后向地震波尚未波及、但可能产生破坏的区域发布警报信息。利用地震预警系统提供的数秒至数十秒预警时间，公众可以采取就地避震或快速疏散等措施以减少人员伤亡，重大工程或企业可以采取紧急处置措施以避免次生灾害的发生，例如高速列车紧急制动以避免列车脱轨、燃气管线及时关闭以避免次生火灾、核反应堆紧急关闭以避免核泄漏、精密仪器停止生产操作以避免设备受损、电梯紧急停运在最近楼层以避免把乘客困在电梯之内。
地震预警与地震预报在时间概念上明显不同。地震预报是指在地震发生前,对未来地震发生的震级、时间和地点进行预测,并及时公布于众,让人们做好预防,以减少灾害损失。地震预报属于“震前”灾害预防范畴，是现今的世界性科学难题之一；而地震预警则属于“震后”灾害应急范畴，经过数十年的研究，在技术上已相对成熟。目前，日本、墨西哥、美国等几十个国家和地区已经建设了地震预警系统，并在多次破坏性地震中取得了减灾实效。
地震预警系统是秒级响应、全自动化运行的实时系统，包括密集的地震观测台网、实时的数据通信系统、高效的数据处理系统和快速的信息发布系统，其核心技术包括海量观测数据的实时汇集、地震基本参数快速估算、地震影响场快速预测、预警信息快速发布等。
我国十三五期间全面推动地震预警技术系统建设和关键技术研发，取得了重要的进展：
（一）地震预警系统建设方面
国家地震预警系统建设项目“国家地震烈度速报与预警工程”于2015年6月获得国家批准立项，2018年7月完成可行性研究和初步设计并正式启动实施，计划2022年底完成全部实施。
项目将在全国建设由1928个基准站、3114个基本站以及10349个一般站组成的地震观测网络，其中华北、南北地震带、东南沿海、新疆天山中段以及拉萨周边地区等共计220万平方千米左右的重点地区内台站平均间距可达12千米，形成秒级地震预警能力。工程建成后，将依托电视、广播、互联网、新媒体、信息接收终端等发布平台，为各级政府、社会公众、行业企业等不同用户提供地震预警、地震参数速报、地震烈度速报、地震动参数速报等产品信息服务。
（二）地震预警技术发展方面
我国自2008年汶川地震后就对地震预警技术开始了全面研究，目前已经掌握了地震预警的基本算法并研发出第一代地震预警系统软件，基本可以支撑国家地震预警系统建设项目的实施。但是，与日本、美国等地震预警技术先进、实践经验丰富的国家相比，我国的地震预警技术研究仍处于跟跑水平，自主创新的理论方法偏少。
2018年底立项实施的国家重点研发计划项目“地震预警新技术研究与示范应用”，聚焦当前地震预警系统中相关预警参数估计与测定的“快和准”、海量数据秒级汇聚处理、预警信息亚秒级发布等亟待解决的关键科学技术问题，以“理论研究—技术研发—系统研制—示范应用”作为一体化全链条研究手段，试图构建“新观测手段、新预警方法、新处理技术、新发布技术”的地震预警新方法体系。
1.新观测手段方面，在“国家地震烈度速报与预警工程”项目原有基准站、基本站、一般站的“三网合一”台网基础上，探索了融合GNSS、现地智能MEMS、PC端MEMS等多源观测手段的现地地震预警组网新技术；发展了基于智能手机的地震事件识别与预警处理方法，为地震预警向更广阔的监测手段以及众包与物联网方向发展提供了技术支撑。
2.新预警方法方面，针对地震波特征参数与地震预警参数低阶次回归关系的离散性偏大问题，借助于人工智能、大数据分析等新兴技术，探索了波形干扰排除、地震事件识别、地震定位、震级估算、破裂模式及地震动场预测等新方法，预警参数估测准确性与时效性有了较大提高，研发的新方法模块部分已开始在线试运行。
3.新处理技术方面，基于大数据、人工智能和Flink流批等一体分布式实时计算技术，有效地解决了复杂密集、超万台海量数据的实时汇聚和融合派发难题，构建了海量信息秒级智能化处理系统，为地震预警的数据汇聚处理搭建了智能化实时处理平台。
4.新发布技术方面，基于分层级联广播、信息压缩、区域定向广播、边缘计算等新兴技术，构建了面向千万级用户的预警信息亚秒级发布平台，为地震预警服务“最后一公里”能力提升奠定了技术基础；研发的基于PC端地震预警信息发布系统，可实时获取中国地震台网中心速报机器人的数据产品，在震后更具有实际应用价值。
这些新方法、新技术的日益成熟，无疑将为我国地震预警业务系统的升级换代奠定良好基础，世界最庞大的地震预警网络将会在未来的防震减灾工作中发挥更大的作用。
防震减灾融媒体工作室 出品
作者：中国地震局工程力学研究所党委书记、所长、二级研究员 李山有
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