青藏高原是升了還是降了?周邊國家發(fā)生的大地震，對我國有哪些影響?臺風(fēng)到來前后，大氣中的水汽變化大嗎?大災(zāi)發(fā)生之前電離層是否有變化?山體滑坡變形與氣象因素有多大的相關(guān)性?……

科學(xué)地回答這些問題首先需要數(shù)據(jù)。數(shù)據(jù)從哪里來?必須從觀測中來。

這正是中國大陸構(gòu)造環(huán)境監(jiān)測網(wǎng)絡(luò)(以下簡稱陸態(tài)網(wǎng)絡(luò))誕生的緣由——在全國建數(shù)百個(gè)基準(zhǔn)站和數(shù)千個(gè)流動(dòng)觀測點(diǎn)，實(shí)時(shí)獲取全國地殼運(yùn)動(dòng)、重力場變化、斷裂帶微動(dòng)態(tài)變化、電離層電子密度變化、大氣可降水含量變化等情況，把那些從前只能用“大概、也許、可能”的回答變成詳實(shí)精確的數(shù)據(jù)。

上天下地入海，觀測網(wǎng)大顯身手

中國地震臺網(wǎng)中心的辦公樓里，掛著一張1999—2017年度“中國大陸地殼運(yùn)動(dòng)水平速度場”圖，密集的矢量箭頭標(biāo)示出地殼運(yùn)動(dòng)的方位，代表著中國大陸相對于歐亞板塊運(yùn)動(dòng)的方向和大小，多年以來我們對此只有大致概念，而現(xiàn)在我們掌握的數(shù)據(jù)越來越精確了。

這些數(shù)據(jù)的來源正是陸態(tài)網(wǎng)絡(luò)工程，它是我國迄今為止建設(shè)規(guī)模最大、觀測精度最高、數(shù)據(jù)質(zhì)量最佳的國家級地殼運(yùn)動(dòng)觀測骨干網(wǎng)絡(luò)，覆蓋了中國大陸約95%的國土。最近20多年來，觀測點(diǎn)的持續(xù)穩(wěn)定運(yùn)行，為我們更清晰地了解中國地殼形變情況配上一副高精度的“顯微鏡”。

2011年，日本9級大地震，造成我國東北和華北地區(qū)產(chǎn)生毫米至厘米級的同震水平位移, 最大值為35毫米;2015年，尼泊爾8.1級大地震，造成我國西藏地區(qū)毫米至厘米級的同震水平位移。“九寨溝地震、海棠臺風(fēng)、溫比亞臺風(fēng)等等，我們也獲得了非常詳實(shí)的數(shù)據(jù)。”中國地震臺網(wǎng)中心主任王海濤向科技日報(bào)記者介紹說。

詳實(shí)豐富的基礎(chǔ)數(shù)據(jù)，不僅可以大大提升我國對大地震的監(jiān)測預(yù)報(bào)能力，更重要的是可以服務(wù)于地球科學(xué)研究、大地基準(zhǔn)框架建立、氣象預(yù)報(bào)預(yù)警、電離層監(jiān)測、海平面監(jiān)測和高精度智能導(dǎo)航等多個(gè)領(lǐng)域，同時(shí)在航空、航海、公路、鐵路、農(nóng)業(yè)、礦業(yè)、環(huán)境、公共安全等領(lǐng)域應(yīng)用前景廣闊，從而激發(fā)可觀的社會經(jīng)濟(jì)效益。

從城市到荒野，上千個(gè)觀測點(diǎn)是怎么建起來的

眾所周知，觀測數(shù)據(jù)的起步就是科學(xué)合理地布點(diǎn)和建設(shè)。國土遼闊，有人口密集的城市，也有人煙稀少的荒野，更有人跡罕至的無人區(qū)。從1997年第一期工程開始，該重大工程的建設(shè)持續(xù)了14年，在全國范圍內(nèi)建成260個(gè)不同采樣率的連續(xù)GNSS觀測站、30個(gè)連續(xù)重力站、3個(gè)超導(dǎo)重力站、3個(gè)并置甚長基線干涉測量站(VLBI)、6個(gè)并置人造衛(wèi)星激光測距站(SLR)、2000個(gè)流動(dòng)GNSS觀測站、近1000余個(gè)流動(dòng)重力觀測站。

“我們會根據(jù)不同地區(qū)構(gòu)造特點(diǎn)和需求，建設(shè)不同類型的站點(diǎn)，6個(gè)部委1500多位科學(xué)家和技術(shù)人員通力協(xié)作完成了這項(xiàng)國家重大科技基礎(chǔ)設(shè)施。”從十幾年前開始，中國地震臺網(wǎng)中心地殼運(yùn)動(dòng)觀測臺網(wǎng)部主任張銳和他的同事們一直都是這項(xiàng)重大工程的關(guān)鍵落實(shí)人，經(jīng)歷了站點(diǎn)從設(shè)計(jì)勘選到全面建設(shè)乃至運(yùn)營維護(hù)的全過程。“有許多觀測點(diǎn)修建在荒蕪人煙的地區(qū)，實(shí)施過程和后期的維護(hù)都很不容易，一方面盡量做到站網(wǎng)布局設(shè)計(jì)更科學(xué)合理，另一個(gè)方面使用智能化的設(shè)備和創(chuàng)新性的管理方法。”

在這一標(biāo)準(zhǔn)下，陸態(tài)網(wǎng)絡(luò)不僅實(shí)現(xiàn)了建站布網(wǎng)的科學(xué)化技術(shù)流程、快速實(shí)時(shí)處理和高精度事后數(shù)據(jù)處理技術(shù)，還建成了一套完整的無人值守、遠(yuǎn)程監(jiān)控、自動(dòng)報(bào)警和在線故障處理系統(tǒng)。

從數(shù)據(jù)到科學(xué)，共享不是“說說而已”

數(shù)據(jù)是獲得科學(xué)結(jié)論的第一步，但是怎么用好數(shù)據(jù)卻是一門大學(xué)問。

陸態(tài)網(wǎng)絡(luò)項(xiàng)目由中國地震局、中國科學(xué)院、自然資源部、中國氣象局和教育部等6個(gè)部門聯(lián)合實(shí)施。“雖然是工作領(lǐng)域完全不同的6個(gè)部門，但是在這個(gè)項(xiàng)目的實(shí)施上卻真正做到了整齊劃一，共建共享。”項(xiàng)目團(tuán)隊(duì)認(rèn)為這是項(xiàng)目實(shí)施中最值得驕傲的一點(diǎn)。工程一直采取“統(tǒng)一設(shè)計(jì)、統(tǒng)一規(guī)程、統(tǒng)一進(jìn)度、統(tǒng)一監(jiān)理、統(tǒng)一驗(yàn)收，分級實(shí)施、部門負(fù)責(zé)”的管理措施，到目前為止，全國近2000個(gè)共享站點(diǎn)的數(shù)據(jù)線上線下均可傳輸至中心，相關(guān)的地震、測繪、氣象等行業(yè)，高校、院所、科研機(jī)構(gòu)以及其他申請單位都可以申請使用這些數(shù)據(jù)，產(chǎn)出豐富的科學(xué)研究成果，并服務(wù)于國民經(jīng)濟(jì)建設(shè)諸多領(lǐng)域。

在知名學(xué)術(shù)論文網(wǎng)站中國知網(wǎng)上，與陸態(tài)網(wǎng)絡(luò)相關(guān)的論文有上千篇。根據(jù)項(xiàng)目組的官方數(shù)據(jù)，僅利用該工程觀測數(shù)據(jù)完成的論文就已超過500余篇，其中100余篇發(fā)表在SCI系列的刊物上，如國內(nèi)的《中國科學(xué)》《科學(xué)通報(bào)》及國外的Science、Nature和JGR等權(quán)威雜志，并出版科學(xué)專著3冊。

陸態(tài)網(wǎng)絡(luò)的建成使我國對地殼運(yùn)動(dòng)的監(jiān)測在空間和時(shí)間上有了大幅提升，觀測效率提高了幾十倍，這一方面是有賴于數(shù)量眾多、布點(diǎn)科學(xué)的站點(diǎn)建設(shè)，另一方面有賴于大范圍和時(shí)空密集的地殼運(yùn)動(dòng)數(shù)據(jù)為科學(xué)研究提供了豐富的基礎(chǔ)數(shù)據(jù)資源，而深度挖掘數(shù)據(jù)本身的科學(xué)和應(yīng)用效益，以及及時(shí)、科學(xué)、有序的共享機(jī)制才是這些數(shù)據(jù)最終“發(fā)光發(fā)熱”的關(guān)鍵。(科技日報(bào)北京4月11日電)

關(guān)鍵詞： 地殼