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从地震到地图

已有 4364 次阅读 2017-8-22 12:44 |个人分类:常识|系统分类:科普集锦| 地震, 应急, 地图


每次发生强地震或大地震,总会有人问“地震能不能预测?”之类的问题。


兰·格雷厄姆在《地震》一书的末尾说:“人们不可能精确地说将来什么时候会发生地震,但是精确地预测地震可能会成为现实。”“如果有一天科学家能够像认识天气预报那样认识地震的图像,他们就可能预测下一次地震的发生。”显然,地震学家的宏大愿望是追赶上天气预报。


地震学是一门年轻的学科。直到1810年代晚期,科学家还认为地下爆炸引发了地震,地震又引发了地表断层。1960年代,如果有人说大陆由坚硬岩石组成并一直在移动,很多人会认为他太疯狂。


然而,今天的科学家了解到,地壳是漂浮在地幔的岩浆层上面的一层薄薄的岩石壳。地壳被分成了数块,很像熟鸡蛋的碎壳,它们就是构造板块。地心深处的热量驱使地幔移动,地幔移动时也带动构造板块朝不同的方向以不同的速度移动。





图片来源:百度百科



板块的边缘随意发生摩擦,它们摩擦的地方叫断层。板块之间的摩擦,有时停滞,有时缓慢,有时快速。板块间突然快速划擦,这些断层处快速的运动便产生了地震。


2008年5月12日汶川地震(8.0级)、2013年4月20日芦山地震(7.0级)、2017年8月8日九寨沟地震(7.0级),都发生在断层附近。


尽管我们知道断层处容易发生地震,但预测地震的具体时间,仍然非常困难。


美国西海岸有个小镇叫帕克菲尔德镇,坐落在加利福尼亚州的圣安地列斯断层之上。圣安地列斯断层一侧是太平洋板块,另一侧是北美板块。这座小镇每10年到30年都会发生震级为6级左右的地震。1980年代以来,镇子周围安装了许多仪器,来记录地面发生的微小震动。科学家预测1993年左右小镇会再次地震。但实际上,这场地震没有在预测的年份发生,而是在2004年才发生,比预测年份推迟了11年。


地震成因复杂,引发地震主要因素在地球内。能否模仿天气预报的模式,在地球内广布仪器?没那么容易。截至目前,世界上最深的转孔只有12公里深。12公里,单听起来感觉很深,但与6000多公里的地球半径相比,几乎可以忽略不计。尽管发射卫星和探测器探索太空人类已经司空见怪,但探索地下奥秘精确预报地震,依然考验着科学家的智慧。


2016年12月,“做了几十年气象工作的”中国气象局局长郑国光调任中国地震局局长,2017年3月初,他在接受《中国新闻周刊》记者采访时说:


地震预报是世界性科学难题,这是客观现实。但这并不意味着地震预报工作的探索没有价值。艾滋病、癌症目前都是不治之症,但人类从没有放弃医学上的探索。我们不能以地震预报难为挡箭牌,放弃在科学探索上的努力。


中国地震局官网报道,2017年5月,郑国光局长访问了美国国家地震信息中心(注:美国没有单独的地震局,该中心隶属于美国地质调查局)。他与该中心负责哈利·本兹就地震速报信息发布、震源深度确定、余震预报技术、数据开放等进行了深入探讨。大家注意,这里只提到“速报”没有提到“预报”。


所谓速报就是监测到地震后迅速计算并发布出来。提到监测,测绘地信技术就有了用武之地。


例如全球定位系统技术就可以监测地面运动。全球定位系统接收器能利用来自卫星的无线电信号测量它们的具体位置。把一系列的全球定位系统接收器固定在地上,如果地面摇动,全球定位系统接收器也会摇动。透过实时获取的位置信息可以精确测定地震引发的地面运动。


每次地震发生时,中国地震台网会自动测定发布地震信息,然后中国地震局还会正式速报一次。有时两者会有一点出入。


以2017年8月8日21时19分的九寨沟地震为例,中国地震台网自动测定的数据是“北纬33.20度东经103.88度6.5级”,后来中国地震局正式速报数据是“北纬33.20度东经103.82度7.0级”。两者震级相差0.5,经度相差0.06度。通常,中国地震局正式速报出来后,中国地震台网的数据会随之更正过来。


强地震大地震一旦发生,测绘地信应急部门会迅速采取行动。通常在中国地震台网自动测定发布地震消息后,工作就展开了,不一定等到中国地震局在官方媒体正式速报。因为编制地图需要时间,而震后每分每秒都极其珍贵。


在救灾前期,测绘地信研究生产单位,至少集中报送两批地图给抗震救灾的指挥者和决策者。



第一批,反应灾前情况的各种最新地图






图片来源:国家测绘地理信息局官网



国家测绘地理信息局官网消息:


地震发生当晚两小时后的23时30分,当地测绘地信部门已经制作完成了九寨沟7.0级地震影像专题图、抗震救灾指挥图等,并陆续提供给省应急指挥中心和国家测绘地理信息局使用。


中国地图出版集团消息


8月9月凌晨1点30分,中国地图出版集团接到国家测绘地理信息局的紧急电话,要求连夜提供一套最新的中国分省地图。经过紧张的数据处理,8月9日凌晨4点30分前,中国地图出版集团赶制出35幅地图,并及时提供给了中共中央办公厅。


......


关于这类应急地图出图速度,有关部门曾做过统计:(通常)单幅专题图制图仅需10到20分钟。(《中国测绘报》2017年8月1日)


时间如此紧迫,更多前方的信息还没有传回来。这时编制地图,除了标注震中位置、等距线等地震专题信息外,其他普通内容基本要靠平时的积累。(注:等距线是指与震中距离相等的点组成的曲线。比如以震中为中心点画一个半径为15公里的圆,再画一个半径为30公里的圆……)


不了解情况的人可能会问:为何总要做地图?地图表达的是真实的地物,地物变了,地图内容必须跟着变,否则就是老地图,而抗震救灾时需要的地图内容越新越好,拿着老地图决策只能拍脑袋了。养图千日用图一时,平时持续投入财力和人力去维护更新地图数据库,关键时候才能拿出管用的地图。


下面是电视剧《少帅》中的一个小片段,与地图有关。


(https://v.qq.com/iframe/preview.html?vid=q1322nfo4j4&width=500&height=375&auto=0)


从某种程度上说,地理信息的储备和更新速度,能体现出一个国家或政府的实力。


地理信息的种类非常多,几乎与国家各部门都有关系。因此信息储备更新还要协调一致。如果每个部门只顾埋头更新自己的专题数据库,不顾坐标系一致性、地理底图的统一性,精度参差不齐,当需要汇集各种专题信息编制综合地图时,会困难重重。因为每种地物,无论多大多小,无论是点状是线状还是面状,只要表示在地图上,必须正确处理好它与周围一切地物的位置关系。


国家推动多规合一,提出地理国情监测常态化,本质上,也在落实一张图战略。国家各部门的数据平时多共享多磨合,特殊时刻,才有可能快速制作出自由组合各类专题信息的规范地图。



第二批,灾后最新地图、灾前灾后对比图


地震发生后,指挥机构急需了解震区情况,包括房屋受损程度、生态环境受损情况、道路桥梁隧道等交通基础设施损毁程度、是否形成了堰塞湖(即地震活动导致山体岩石崩塌下来堵截山谷、河谷或河床后贮水而形成的湖泊);还要弄清楚震后哪些地方可能会发生洪水、滑坡、泥石流等次灾害,等等。


这种情况下,测绘人员扛着传统测量仪冲到震区去测量,是来不及的,何况有些道路已经中断,你未必能过得去。此时主要靠无人机测绘和卫星遥感获取地理信息。


人民网和国家测绘地理信息局官网的报道(综合):


得知灾情后,四川测绘地信部门,于当日22时许,集结了十几人组成的无人机测绘队伍,携带无人机和通讯设备、测量设备等,驱车从成都出发,赶往九寨沟震中。到现场后,还要找到一个较高的位置,9日18时,两架无人机起飞,8月9日晚7时许,无人机平稳降落,完成“”的环节,然后现场快速拼接后立即传送至省应急测绘指挥中心。这种速度,过去是不敢想象的,经历从成都到九寨沟自驾游的人一定会有更深的体会。与此同时当地遥感部门也紧急获取了震灾区域灾后高分辨率卫星影像,制作完成正射影像图并送达省应急测绘指挥中心。


除了集中送达的两批地图。在两批送图之间和之后,根据有关部门的需要,还会制作三维影像数据、植被损毁的专题图(九寨沟属于世界自然遗产);利用激光雷达(LiDAR)技术消除植被影响,制作能精确反应植被下面地形地貌形态的数字高程模型(DEM);提供大比例尺地形图数据为防灾规划服务……


这些地图在研判灾情,科学制定抗震救灾方案等过程中,发挥了至关重要的作用。


近十几年来,测绘地信人,频繁出现在抢险救灾报道中,而且出现频率有越来越高的趋势。新闻记者青睐测绘地信人,不是因为他们有美貌能耍酷,而是因为他们掌握了先进的技术,能快速获取信息处理信息,能通过辅助决策,挽救灾区民众的生命,降低灾区的损失。


在监测、调查、应急保障,灾害评估、灾后居住环境选址等诸多方面,测绘地信技术应用越来越广泛,而且发挥着不可替代的作用。


题图来源:pro.com



https://blog.sciencenet.cn/blog-3178036-1072225.html

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