大數(shù)據(jù)時代對地震監(jiān)測預(yù)報問題的思考

孫長江

【摘 要】目前，國內(nèi)外對地震的數(shù)據(jù)解讀和模型監(jiān)測理解的不夠充分，對其監(jiān)測預(yù)報仍然不夠準(zhǔn)確和及時。在小數(shù)據(jù)時代，地震研究人員通過網(wǎng)絡(luò)化、信息化技術(shù)獲得了大量的地震數(shù)據(jù)，但是由于數(shù)據(jù)處理能力的限制，在孤立樣本和假說基礎(chǔ)建立的數(shù)學(xué)分析模型上進行的地震監(jiān)測預(yù)報存在著科學(xué)性的疑問。大數(shù)據(jù)作為一種數(shù)據(jù)處理分析技術(shù)，可以多大量的數(shù)據(jù)進行多樣本的分析，提高地震監(jiān)測預(yù)報的科學(xué)性和準(zhǔn)確性。本文介紹了大數(shù)據(jù)的特征與作用及其對地震監(jiān)測預(yù)報的影響，并從地震監(jiān)測預(yù)報管理機制創(chuàng)新、數(shù)據(jù)分析專業(yè)性人才培養(yǎng)及歷史數(shù)據(jù)的挖掘三個方面對大數(shù)據(jù)時代下的地震監(jiān)測預(yù)報建設(shè)進行了簡要的分析。

【關(guān)鍵詞】大數(shù)據(jù)；地震；監(jiān)測預(yù)報

中圖分類號： P315.7 文獻標(biāo)識碼： A 文章編號： 2095-2457（2018）21-0228-002

DOI：10.19694/j.cnki.issn2095-2457.2018.21.105

【Abstract】At present， domestic and foreign researchers are not fully understood the data interpretation and model monitoring of earthquakes， and their monitoring and forecasting is still not accurate and timely. In the era of small data， earthquake researchers have obtained a large amount of seismic data through network and information technology. However， due to the limitation of data processing capabilities， there are sciences doubt in earthquake monitoring and forecasting based on mathematical analysis models established on isolated samples and hypotheses. As a data processing and analysis technology， big data can analyze multi-samples with a large amount of data， and improve the scientific and accuracy of earthquake monitoring and forecasting. This paper introduces the characteristics and functions of big data and its impact on earthquake monitoring and forecasting， and briefly analyzed monitoring and forecasting of earthquakes in the era of big data from three aspects： seismic monitoring and forecasting management mechanism innovation， data analysis professional talent training and historical data mining.

【Key words】Big data； Earthquake； Monitoring and forecasting

地震是地球內(nèi)部地殼激烈運動，釋放大量能量造成橫向、縱向波動。目前，對地震的數(shù)據(jù)解讀和模型監(jiān)測理解的不夠充分，對其監(jiān)測預(yù)報仍然不夠準(zhǔn)確和及時。數(shù)據(jù)存在于我們?nèi)粘５纳钪?，如電話、網(wǎng)絡(luò)檢索、溫濕度監(jiān)測等。大數(shù)據(jù)則是對多種類型、大量數(shù)據(jù)快速激增下，對數(shù)據(jù)進行收集、整理、計算、分析的一項數(shù)據(jù)分析整理技術(shù)，用于將分散、多樣的數(shù)據(jù)進行關(guān)聯(lián)系分析，從而預(yù)測事物的發(fā)展趨勢。隨著科技的進步，地震研究學(xué)者獲得了大量的數(shù)據(jù)，并針對地震數(shù)據(jù)開發(fā)了相關(guān)數(shù)據(jù)分析軟件，試圖為地震的預(yù)測提供幫助，但是其效果顯得不夠顯著。如果將大數(shù)據(jù)與地震進行結(jié)合，可能會通過這項技術(shù)對地震數(shù)據(jù)進行深入的解讀，尋找到地震發(fā)生地區(qū)、頻率、等級與監(jiān)測數(shù)據(jù)之間的聯(lián)系，從而實現(xiàn)對地震監(jiān)測預(yù)報的全新認識。

1 大數(shù)據(jù)的特征及其作用

大數(shù)據(jù)具有數(shù)據(jù)容量大、多樣化、高價值和快速獲取與分析的特征，其中容量大是指在一定時間內(nèi)激增，且使用一般的數(shù)據(jù)處理軟件無法在其承受能力和時間內(nèi)進行合理采集、處理的信息數(shù)據(jù)；多樣化是指數(shù)據(jù)除了具有結(jié)構(gòu)化和非結(jié)構(gòu)化數(shù)據(jù)外，還包括不同領(lǐng)域、行業(yè)內(nèi)同類型的數(shù)據(jù)；高價值是指能夠通過大數(shù)據(jù)進行海量數(shù)據(jù)的挖掘，甚至是錯誤的信息數(shù)據(jù)，獲得有用的關(guān)系推斷，并成功進行事物發(fā)展趨勢預(yù)測；快速獲取與分析是指對分析所需的數(shù)據(jù)進行快速的獲取、整理并進行計算分析及應(yīng)用。另外，大數(shù)據(jù)具有對事物發(fā)展趨勢進行預(yù)測、改變傳統(tǒng)觀點、發(fā)現(xiàn)新事物、挖掘有價值信息的作用。

2 大數(shù)據(jù)對地震監(jiān)測的影響

2.1 大數(shù)據(jù)對地震監(jiān)測預(yù)報科學(xué)性影響

在小數(shù)據(jù)時代下的預(yù)報，經(jīng)常會通過尋找異常點來進行分析，但是引起地震的原因具有空間、時間及數(shù)據(jù)的復(fù)雜性，至于那些原因和數(shù)據(jù)是真正造成地震發(fā)生的根本無法明確的區(qū)分和識別。因此，這樣的監(jiān)測預(yù)報勢必在科學(xué)性上存在著一定的疑問。大數(shù)據(jù)時代，可以通過密集觀測、全樣本數(shù)據(jù)采集及多樣本同時分析、檢驗、驗證，并采用模式識別算法來分析現(xiàn)象與數(shù)據(jù)之間的關(guān)系，這樣的多樣本分析可以發(fā)現(xiàn)地震前的相關(guān)變化，避免人為主觀因素造成的影響，提高地震監(jiān)測預(yù)報的科學(xué)性。

2.2 大數(shù)據(jù)對地震數(shù)據(jù)融合的影響

眾所周知，同一地震點在不同時間發(fā)生的地震等級可能不一樣，獲得的地震數(shù)據(jù)也可能完全不一樣，對同一地帶相同地震點的數(shù)據(jù)采集對分析地震的原因不具有可比性。因此，對地震進行科學(xué)、合理的預(yù)測就需要對不同地區(qū)的地震數(shù)據(jù)進行綜合性的研究，而以前的地震研究受限制于數(shù)據(jù)分析處理，無法實現(xiàn)大量數(shù)據(jù)的深入融合。在大數(shù)據(jù)時代，可以通過對全球大量的不同地震數(shù)據(jù)進行全面解析，促進全球地震數(shù)據(jù)的共享，推動地震監(jiān)測預(yù)報內(nèi)、外部的所有數(shù)據(jù)的深度融合，為地震研究的國際合作與交流提供一個廣泛的平臺。

2.3 大數(shù)據(jù)對地震研究方法和監(jiān)測預(yù)報方式改變的影響

在以往的地震研究方法方面，鑒于小數(shù)據(jù)時代數(shù)據(jù)處理的限制，研究人員只能從大量的地震數(shù)據(jù)中盡量選擇其認為具有代表性、有效的數(shù)據(jù)，然后根據(jù)對地震的認識，在一定的假說基礎(chǔ)上建立計算模型或經(jīng)驗公式，通過計算分析獲得一定的結(jié)果。這種研究方法存在的問題是少量的數(shù)據(jù)和一定的假說，會對最后的結(jié)果造成很大的誤差影響，大量的數(shù)據(jù)計算無法得到一個收斂的有效解，一定的假說會因為某些容易忽略的因素造成結(jié)果的重大偏離。在大數(shù)據(jù)時代，研究人員就可以對大量的數(shù)據(jù)進行全樣本或多樣本的數(shù)據(jù)分析，并對全球不同地震進行數(shù)據(jù)匯總和深度挖掘，獲得一些有價值的信息或結(jié)論。

3 大數(shù)據(jù)下的地震監(jiān)測預(yù)報建設(shè)

3.1 開展監(jiān)測預(yù)報管理機制創(chuàng)新

大數(shù)據(jù)具有很多優(yōu)點，也會對地震監(jiān)測預(yù)報產(chǎn)生較大的影響，而大數(shù)據(jù)作為一種技術(shù)，其使用者必定的人，因此，要體現(xiàn)或充分發(fā)揮大數(shù)據(jù)與地震監(jiān)測預(yù)報結(jié)合的價值，必須要從大數(shù)據(jù)基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)和合作交流制度方面進行管理機制的創(chuàng)新。如在國內(nèi)外的不同的省份和地區(qū)建立地震監(jiān)測方法、數(shù)據(jù)采集措施、樣本分析方法和數(shù)據(jù)分析等方面的合作交流制度，從而保證數(shù)據(jù)和研究方法能夠在國際上形成共享，共同進步的目的；同時，需要對地震數(shù)據(jù)采集的高精度無線傳感器、更加精密的分析設(shè)備等投入，并加強數(shù)據(jù)共享平臺和分析系統(tǒng)的建設(shè)，實現(xiàn)全球數(shù)據(jù)的同時在線分享和協(xié)同研究。

3.2 培養(yǎng)專業(yè)的數(shù)據(jù)分析人才

大數(shù)據(jù)的數(shù)據(jù)采集、處理、分析與以往的數(shù)據(jù)處理分析方式不同，它會對大量的地震數(shù)據(jù)進行多樣本的整體計算、分析對比，并將獲得的原始數(shù)據(jù)和分析比對結(jié)果數(shù)據(jù)信息轉(zhuǎn)化為科普性的結(jié)論意見。目前，大數(shù)據(jù)在國內(nèi)外都是研究的熱點，大家都嘗試將其應(yīng)用于不同的領(lǐng)域和行業(yè)，但是，在引進大數(shù)據(jù)技術(shù)的時候，對于后期數(shù)據(jù)處理分析的專業(yè)性人才需求也會越來越大，具有對大數(shù)據(jù)進行處理、分析的專業(yè)性人才必然會缺乏，最后導(dǎo)致數(shù)據(jù)分析人才變成制約大數(shù)據(jù)發(fā)展的一個因素。因此，我們需要加快對大數(shù)據(jù)計算分析的人才培養(yǎng)。

3.3 深入挖掘歷史地震數(shù)據(jù)

隨著計算機技術(shù)的引入和網(wǎng)絡(luò)化、信息化系統(tǒng)的建設(shè)，對于獲取大量的地震數(shù)據(jù)已經(jīng)相對來說容易。雖然大數(shù)據(jù)時代，需要對地震數(shù)據(jù)的采集方式、能力進行提升，但是大數(shù)據(jù)的真正意義也不在于去獲取地震數(shù)據(jù)，其更加重要的作用在于對大量的數(shù)據(jù)進行處理分析，通過模式識別算法，來從大量的、表面毫無關(guān)系的數(shù)據(jù)中去尋找其中的關(guān)聯(lián)性，從而獲得更加具有價值的東西，用來指導(dǎo)地震分析和監(jiān)測預(yù)報。在大數(shù)據(jù)時代，我們除了要關(guān)注新的地震數(shù)據(jù)外，需要更加關(guān)注歷史數(shù)據(jù)，可以通過對歷史數(shù)據(jù)進行數(shù)據(jù)的在分析、重組等方式來挖掘出具有價值的東西。

4 結(jié)論

大數(shù)據(jù)作為一種數(shù)據(jù)處理分析技術(shù)，可以多大量的數(shù)據(jù)進行多樣本的分析，提高地震監(jiān)測預(yù)報的科學(xué)性和準(zhǔn)確性；促進全球地震數(shù)據(jù)的共享，推動地震監(jiān)測預(yù)報內(nèi)、外部的所有數(shù)據(jù)的深度融合；改變地震研究方法和監(jiān)測預(yù)報方式。大數(shù)據(jù)下的地震監(jiān)測預(yù)報建設(shè)需要從監(jiān)測預(yù)報管理機制創(chuàng)新、數(shù)據(jù)分析專業(yè)性人才培養(yǎng)及歷史數(shù)據(jù)的挖掘三個方面著手。

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