地震信息通信系统的探索与发展

地震信息系统的初始

中国地震信息通信系统的发展是和国家防震减灾事业发展紧密连接在一起的。1966年3月在我国河北邢台地区发生了灾害性地震，我国地震工作者开展了前所未有的抗震救灾行动。邢台地震不仅开辟了地震监测预报的先河，同时促进了中国地震信息通信系统的建设。

上个世纪60年代初， 由于国防任务的需要，产生了地震信号的地面遥测和信号的远程传递技术。这些技术在邢台地震以后，紧密地和地震监测系统结合起来，开始形成中国地震信息通信系统。地震信息通信系统以传递地震观测信号为起始，到“八五”“九五”大规模建设，发展到“十五”成为全国规模的地震行业信息基础平台。

进入21世纪，我国信息技术和信息产业以惊人的速度迅猛发展。地震信息通信系统在我国信息基础设施发展的基础上，同样也得到了快速发展。目前地震信息网络基本通达地震行业各个角落，给地震监测预报、震害防御和应急救援的工作方式、科研方式带来了重大变革，已成为防震减灾三大体系各项工作必不可少的基础条件平台，同时促进了人们传统观念的改变，使我国地震事业进入了前所未有的蓬勃发展阶段。

地震信息通信系统是和现代地震观测同步发展的。人类使用仪器观测地震，可以追溯到张衡地动仪，而现代地震观测开始于一百多年前的西方。当时为快速测定地震发生的位置和大小，在地震台安装了摩尔斯电报机，以将地震观测的信息快速传递到政府和新闻中心。我国的地球科学家李善邦先生，在上个世纪30年代在北京的西山鹫峰自主建立了我国的地震台，由于当时通信的落后，地震观测资料和信息的传递要靠李先生和他的助手秦馨菱先生自己从鹫峰定期带下山。

解放初期，我国根据大规模建设的需要，建立了北京、长春、南京等八个现代地震台，但是地震信息的和地震资料的传递还是靠邮寄，一个较大地震的准确定位，往往要在地震发生后2至3天和一个星期以后才能测定出来。我国真正开始地震信号传输的任务始于国防任务。在周总理的亲自关怀下，地震科技人员果断进行了地震信号长距离实时传输的实践。在一个星期内，成功的采用超低频传递技术将垂直向地震信号长距离传递到设在北京的地球物理研究所的中心，同时成功的在一条线上传输了专用语音电话。标志着我国现代地震信息通信技术开始形成。

邢台地震发生以后，周总理非常关心地震的发展趋势，亲自部署在北京周围建立8个地震台。为了保证地震的数据和信息传递，周总理亲自下令要求邮电部在一周之内为8个地震台架设专用电话线，这就是地震行业俗称的“八条线”。北京台网地震专线的建立，标志着我地震信息通信系统步上了现代化发展的轨道。

1966年邢台地震以后，我国进入地震活跃期。国家成立了中央地震领导小组和办公室，在中央地办的领导下，为了保证大地震速报和地震数据和信息的传递，中央地办要求各个地震台使用电报，向中央地办和地球物理所报送地震数据信息，进行全国大地震的速报和编目，地震信息传递时间缩短到6个小时之内。1975年海城地震后，为了加快地震信息的传递，国家地震局和邮电部协商建立了地震专用电报。设立全国统一的地震专用电报码和77777的地震专用电报挂号，在国家地震局和地球所北京台网设立电传机，专门接收全国地震台的地震速报数据和信息。专线电报使地震信息缩短到1到2个小时，地震速报的时间大大加快了。

此外，为了保证对地震灾害的了解和核实大地震速报的准确性，中央地办和北京台网还安装了2类专线电话，以便快速接通到地震发生的当地政府。同时，为了保证中央地办领导的应急通信，为李四光配备了短波电台，专门从通信兵部调报务员到中央地办，保证地震应急通信，这是地震信息通信系统最早使用短波电台。1975海城地震后，年邮电部门派人在国家地震局三里河河边木板房架设了无线电短线电台，使用150瓦短波调幅电台，采用手键报通信方式每天定时联络，扩大了短波通信在地震行业应用。

因此可以说，我国地震信息通信系统，是随着地震数据信息传递和大地震应急通信的需求产生和发展的。

地震信息通信系统的探索与发展

1976年我国发生了唐山重大灾害性地震，造成24万人死亡。国家和人民对于减轻地震灾害的要求和愿望，特别是对于大地震应急响应的需求，使地震信息通信系统在上世纪70年代末到90 年代初进入了发展阶段。主要表现在全国和地方地震短波通信网的建立与应用，地震卫星通信网的建立，计算机网络信息实验系统建立和INTERNET的接入。这一时期为地震信息通信系统的大规模建设奠定了技术基础。同时进一步促进了我国地震观测向遥测化和数字化方向的发展进程。

1、全国短波通信网的建设

我国地震短波通信网的建设始于从“七五”。1979年底国家地震局建设开通了京、津、唐、张地震无线电短波通信网，使用的也是150瓦短波调幅电台，采用手键报通信方式。随后建设开通了京津唐张及华北地区的无线电短通信网，使用200瓦短波单边带电台，工作方式改为移频报（电传）、手键报和话音。

同时确保地震现场或地震台站、市(县)地震局与省局中心和国家中心的通信，短波通信建立初期的基本任务是应急流动通信，实现地震现场灾情和地震观测数据快报。例如1979年四川省在康定姑咱中心站建设了短波通信网，以快速报送大震应急和前兆数据信息，设备为FDH1-74型短波400W电台，并在1981年道孚6.9级地震的预报和应急中发挥了重要作用。

进入80 年代，各地短波通信由FDH174型短波电台改为烽火厂生产的ICM700TY短波100w电台，区域采用XDD2B15W 电台等设备。1987年以后，开始筹建全国地震短波电台主干通信网和各省区域短波通信网。地震短波通信由主要是地震现场通信，转向根据全国和区域地震预报的需求，承担全国和区域日常地震前兆数据的传递业务，并在1990年到1998年间，实现由短波话报到短波数传的转变，主要配备CCU-1通讯控制器、PK一232调制器及AT一120自动天线调谐器、计算机和相应短波数传软件。地震前兆数据通过无线短波网进行计算机到计算机的传递，充分显示了短波通信网及时、灵活、快速传递地震前兆信息的特点。这一低速率计算机数据传输技术，成为当时全国行业短波数据通信的典范。

这一时期，建立了设在分析预报中心的通信总站和29个省级地震局通讯主站，全系统有1700多部电台在运转，地震短波通信网成为我国除电信之外的全国最大的民用行业短波通信网。

2、地震卫星通信网的建设

我国地震卫星通信网建设始于 “七五”837建设项目。当时在全国选择8个地震台，采用邮电部卫星通信公司的卫星信道，建成了我国第一个数字地震卫星通信网，将地震信号实时传递到分析预报中心，实现全国大震速报。同时还在信道上首次建立数字语音电话和传真电报复用系统。此外在中美合作的CDSN项目中，首次采用国际通信卫星信道，将中美合作的地震信号传递到圣地亚哥。这也是我国建立的第一个国际卫星信道。

“九五”期间，根据国家数字地震台网建设要求，我局建立了自己的专用VSAT卫星通信网,网络的拓扑结构为星形结构，其通信范围覆盖全国。地震卫星数据通信网主要由卫星通信中心、远端卫星小站和应用服务网络系统组成。其中卫星数据通信网设备采用以色列吉来特公司制造的Skystar Advantage（SSA） 设备。地震卫星通信网主站设在北京，设计能力为800-1000个远端VSAT小站。地震卫星通信网主要承担国家和首都圈地震台网数字地震数据的传输、全国各省计算机网络备用信道的提供和地壳运动基准台站（GPS台站）数据的传输等。目前已有150多个VSAT卫星小站遍布全国各地，其地理位置北至黑龙江黑河，南至西沙群岛；东至乌苏里江，西至新疆塔什库尔干。

3、地震计算机网络系统建设

20世纪80年代末90年代初，中国地震局在中美数字地震台网合作项目中采用卫星通信进行国际地震数据传递，同时通过美国USGS接入美国INTERNET，进行电子邮件通信，成为我国最早使用电子邮件单位之一。

在“八五”期间中国地震局设立专项，进行地震信息网络的研究，1994年在当时的地震数据信息中心建立了小型的计算机网络实验系统CSDInet，进行地震信息网络原型实验。1994年7月CSDInet通过科教网正式和Internet互联，地震系统成为我国最早和国际互联网接轨的行业之一。在这个实验平台上，进行了大量互联网技术和地震在Internet上的应用实践，建立了地震行业的E-mail系统，提供了全国的电子邮件接入服务，建立了FTP和Telnet服务，建立了全国地震电话拨号网络系统。1995年中国地震局第一个WEB网站建立并在荷兰的世界数据中心大会上展示，受到国际地震界热烈欢迎和关注。同年，中国地震局开办了全国Internet培训班，培养了第一批计算机网络人员。

CSDInet的建成，显示了互联网技术在地震行业的强大生命力，得到了各方面的认可，并很快在CSDInet上建立了地震分析预报计算机网络应用系统（Apnet）,这是中国地震行业的第一个网络应用。从此中国地震行业步入了计算机信息网络阶段。

地震信息网络的全面建设

1995年以后，我国信息技术和信息产业进入了高速发展阶段。通过“七五”和“八五”地震信息通信系统发展的实践，地震系统各级领导和专家从战略角度认识到了信息技术在地震行业现代化中的关键作用。在大力发展地震观测数字化的同时，将发展信息通信系统放到了战略发展的重点，明确提出了“地震监测信息系统”的概念，将信息通信系统列入了地震三大体系能力建设的重要内容。在全国信息化建设浪潮的推动下，中国地震局不失时机在“九五”重点项目中，实施了“全国地震通信网络系统建设”。从此，地震行业的信息化进入了大规模建设阶段，主要表现在先后启动了95-02全国地震信息通信网络项目、首都圈地震信息网络项目、中国数字地震观测网络工程信息服务系统和科技部地震科学数据共享工程及地震网络科技环境建设项目。这一阶段的建设，使中国地震信息通信系统建设和应用都得到了迅猛发展，标志着地震行业步入了网络化时代。

1、95-02全国地震计算机网络的建设

中国地震局在“九五”重点建设项目“国家防震减灾中心技术系统建设（95-02）”中，明确将“全国地震通信网络的建设与完善工程（95-02-01）”作为中国地震局重大基础设施建设提出，希望在“九五”期间建成具有INTERNET功能的中国地震局的行业INTRANET。

经过全国各省地震局和各直属单位广大科技人员和专家的努力，通过中国电信的CHINAPAC信道将29个省级地震信息网络互联起来；使用2Mbps扩频微波和帧中继信道，将北京城区各直属单位组成了北京城区地震信息网络；利用地震卫星通信系统为省级节点提供了一个9.6kbps的备用信道；同时制定了全国网络运行及数据共享的技术约定，开发了各种地震行业应用和信息共享服务系统。从而建成了由中央、省、大中城市、县级和台站分层次构成的中国地震信息网络系统。

中央级地震信息网络系统包括计算机网络中心、局域网、政务信息网络、数据库系统软硬件平台、数据共享系统和信息服务系统等内容；省级信息网络系统包括区域地震计算机网络中心、省局域网、省级地震政务信息网络、数据库系统软硬件平台、省级地震数据信息共享服务系统等内容。一些省属大中城市的网络中心配备了基于NT平台的微机服务器及小型路由、交换设备，通过DDN和PSTN实现与省级网络中心互连。地震台站和区县地办是全国地震计算机网络系统的最基层节点，当时大多通过PSTN线路以单机方式接入网络。

“九五”地震信息网络系统的大规模建设，大大地加速了地震行业的信息化建设进程，改变了落后的地震业务工作模式，先进的网络平台在大震应急中发挥了重要作用。比如张北地震发生时，正是河北省区域地震计算机网络刚刚开通的时候，通过计算机网络，各个台站的地震前兆数据迅速集中到省地震局并及时上网，不仅为大震应急、分析预报人员快速提供了地震序列目录和数据，而且为各级领导，各个地区地震局、省里领导提供了快速的震情及趋势信息，受到省政府的好评。1999年11月29日辽宁省岫岩-海城地区发生5.6级地震时发挥的作用更为突出，临震预报的意见提前两天通过网络，以密文方式向有关单位发出通知，使有关单位争取到了极为宝贵的时间进行准备和部署。而震后仅12分钟就通过网络发布了地震三要素，并及时报道了灾区情况和领导视察情况，为应急指挥、稳定社会秩序起到极其重要的作用。

2、首都圈地震信息通信系统建设

我国信息技术和信息基础设施发展非常迅猛，尽管“九五”重点项目95-02-01在当时是我国行业先进的网络，但是到2001年已经开始落伍了。首都圈防震减灾示范区地震信息通信系统的建设就是要在“九五”重点项目95-02-01的基础上，将地震信息通信系统进行改造，使之符合首都圈防震减灾示范区技术系统的需求，成为全国地震信息网络的示范。

首都圈地震信息通信系统建设的主要内容是：进行中国地震信息网络中心的加强与改造，使中国地震信息网络中心真正成为企业级行业信息中心，成为首都圈和全国地震信息通信网络的枢纽；进行首都圈地震通信网络的宽带信道建设，建设京区各单位之间的高速通信信道，各个单位至首都圈通讯网络中心采用256K-1Mbps的帧中继链路，首都圈通讯网络中心采用2-3个2M的帧中继链路接口，将主INTERNET出口，升级为100Mbps；在“九五”基础上升级建设两市一省的高速信道，两市一省的信道升级为512Kbps-1Mbps帧中继信道；改造和升级两市一省通信网络省级网络中心，建设市县地震信息通信网络；建设中国地震局京区直属单位通信网络系统；建立首都圈地震信息通信系统的数据库平台及基于数据库的信息服务系统；同时扩充完善了中国地震局机关网络系统建设。

2002年初首都圈地震通信网络工程通过国家验收，验收专家组给以了高度评价。首都圈地震通信网络的建成，为首都圈地震监测预报、地震应急、地震科研提供了宽带计算机网络平台，使用户在数据信息传递和数据信息共享上体会到了高速计算机网络的优势。同时，由于首都圈地震通信网络工程，紧紧跟踪当前世界IT技术的发展，应用和采用了大量先进的计算机网络技术，并结合地震信息网络的特点，开发和集成了一系列地震通信网络和地震数据信息共享服务的硬软件系统，为后续全国地震信息通信网络设施的发展提供了宝贵的经验和基础。

3、中国数字地震观测网络工程地震信息服务系统建设

上个世纪末，中国地震局开始组织十五项目的立项，全国地震信息通信系统的建设作为中国数字地震观测网络工程的6大系统之一，成为中国数字地震观测网络工程各个系统的信息基础设施。国家将投入3.4亿元进行全国地震信息服务系统建设，建设主要内容为：

建设中央—省—地方分级的地震计算机行业互联网络系统，使地震通信网络可以通达全国40个省级节点，60个大中城市节点，300个县和300个地震台站节点以及5个大专院校科研院所节点，网络互联规模为705个节点；地震信息网络系统的计算机网络是分层次的计算机网络，采用TCP/IP协议，实施INTERNET体制。中央一级网络包括中国地震信息网络中心和京区高速宽带计算机网络；省级地震计算机网络由省级地震信息网络中心和省地震局局域网组成；大中城市地震计算机网络由大中城市地震信息网络中心和大中城市地震局（办）局域网组成；县级地震计算机网络由县级地震信息网及地震台地震计算机网络组成；建设车载现场流动通信网络系统，在大地震时，使地震现场和现场应急指挥部与全国地震信息网络互联；建设以网络分布式数据库系统为平台的地震数据共享系统，为行业内外提供观测数据共享；建设地震信息服务系统，为全国地震行业提供各种网络信息、语音、视频、消息服务和建设全国政务信息通信网络系统等。

中国数字地震观测网络工程地震信息通信系统建设，使中国地震信息网络适合“十五”宽带、高速网络的需要，是全国地震监测预报、震害防御、应急救援三大体系的信息基础。中国数字地震观测网络工程的实施表明中国地震局各项工作进入全面信息化阶段。中国数字地震观测网络工程提出的“网络到台站，IP到仪器”的概念，在行业信息网络应用方面已经走在全国计算机网络应用的前列。

十五中国地震信息服务系统，将是中国地震信息通信系统有史以来最大规模的建设。从九五的网络架构到建成在全国的地震信息网络综合平台，成为为地震行业最先进信息高速公路，使中国防震减灾信息基础能力大大加强。将在地震监测预报、震害防御、应急响应和科学研究及科学数据信息共享方面发挥重大效益；大大提高我国大地震响应速度和能力；大大提高中国地震局行业数据信息共享水平；促进地震虚拟观测网络，提高我国地震预报和地震科学研究水平；大大提高我国公众防震减灾意识，增加公众对地震的心理承受能力，从而大大减轻地震灾害的损失，提高减灾效果和政府形象和稳定社会大局。

4、地震科学数据共享工程和信息网络应用新技术

2001年以来，中国地震局积极参与由科技部牵头的国家科技基础条件平台建设工作。成为科技部科学数据共享工程的试点单位。2004年中国地震局又承担了国家网络科技环境建设的“国家网络地震应用计算节点建设”重大项目。2005年中国地震局又获得了国家发改委的下一代互联网示范网CNGI应用实验项目。地震信息通信系统越来越多的承担国家网络应用新技术的研究和实验，表明中国地震信息通信系统已经进入信息技术应用的先进行列，同时为中国地震信息通信系统紧密跟踪世界先进水平打下良好基础。

地震信息通信系统发展展望

回顾中国现代地震信息通信系统，1966年起步于邢台地震，发展于“七五”“八五”期间，“九五”期间实现了大部分省地震局的网络互联，基本构成了全国的地震通信网络。“十五”实施的“中国数字地震观测网络”工程和数据共享、网络科技环境、IPv6应用等项目，使地震信息通信系统规模和能力大大加强，应用进一步拓展，在网络虚拟观测、观测仪器IP化、网络数据信息传递及处理计算等方面已明显发展前景。

但是从战略发展来看，我国地震信息通信系统基础设施和监测预报系统结合还不紧密，通讯网络的覆盖面与地震观测研究的实际需求不匹配，主干网络信道带宽还不能适应地震观测测通过网络传递观测数据信息的需要，难以满足虚拟观测网络建设；地震数据快速动态处理、工程仿真、数字模拟及地震应用网格刚刚实验，制约现代地震监测预报、震害防御、应急救援信息化应用进程和防震减灾能力的提高；地震信息数据共享平台建设缺乏统一的规划，共享应用技术规范和标准、管理运行机制和政策亟待制定完善；地震信息网络在地震科学研究工作中应用面狭窄，缺少大规模资源集成型的应用及地震模拟计算；地震信息服务能力时效性较弱以及在地震网络科技环境建设和网络信息地震应用方面相对落后。所有这些如不给予足够重视，刚刚建立的地震信息系统的行业领先地位，有稍纵即逝的危险，将严重影响我国在国际地震界应有的地位。

地震信息通信系统是防震减灾三大工作体系最基础的支撑系统，为地震监测预报、震害防御和应急救援提供信息技术支持，是中国地震局技术基础条件保障体系集成、整合、共享、服务的必备基础设施。地震信息网络利用现代网络技术，把地震观测系统、实验系统、探测系统、计算机系统、数据库系统联结为一体，实现观测资源、计算资源、数据资源及知识资源等的共享与远程使用，为地震预报、科学研究、地震应急提供实时协同信息技术环境，是信息时代发展的必然。未来地震信息通信系统发展战略，仍然依据未来地震行业发展和促进地震系统各项工作现代化的需求：

1、监测预报工作的需求。利用先进的信息技术，实现网络虚拟地震观测、虚拟试验和超级计算处理，建立多媒体实时交互、远程沉浸式地震预报会商系统，地震形势动态可视化显示及地震仿真与模拟，地震数据信息资源整合等应用。建立共建共享机制，形成布局合理、功能齐全、开放高效、体系完备的地震信息网络条件保障和服务平台是未来地震监测预报对地震信息通信系统的要求。

2、防震减灾工作公共信息平台的需求。整合地震监测预报、震害防御和地震快速响应和地震应急的网络化资源，构成中国地震局防震减灾工作公共信息平台必将的未来防震减灾工作综合要求。各种地震数据信息远程共享和结果可视化，网络海量存储、远程高速访问和高性能计算网络处理将是整个防震减灾工作的需要。

3、科技基础支撑平台的要求。数据的高速传递、海量存储和超级计算将是地震信息系统提供网络科技协同环境的基础。跨单位、跨地域的协作研究能够共享数据、成果、思想、相互访问观测和实验仪器设备。整合众多的原始数据和仿真模型，使用最先进的网络计算和工具，分析和模拟更加复杂的地球系统。这些，将导致当前科研方式、研究方法的变革。同时跨越传统学科边界，促进科学家的观念变革，为地震科技创新和原创性的发现提供条件。地震科学研究处于地球科学前沿，地震预报已经被地学界认定为地学研究的重要佐证和突破口，加紧建设地震信息通信系统的网络科研环境已经是地震科学研究的需求。

根据上述的需求必须从战略上规划地震信息通信系统发展思路与目标。地震信息通信系统发展的总体战略目标应是：紧密跟踪国际信息技术发展前沿，积极推进先进的地震信息网络业务应用研究，开展关键性信息技术在地震行业的实践。通过创建地震信息网络科技环境，扩展地震信息网络技术在地震行业的应用范围，逐步提升地震网络通信的基础能力，为我国防震减灾事业发展构建坚实、高速、高效的地震信息基础设施。不断强化信息技术与防震减灾各业务系统的全面集成及融合交叉，完成防震减灾各类数据信息资源的全面整合与科学管理，实现跨地域、跨学科、全方位的地震数据信息共享与服务。利用网格技术和应用网格技术研究建立地震科学领域的网格应用平台，实现地震行业数据的高速传递、海量存储和超级计算。

未来地震信息通信系统具体的发展战术应特别注意如下的问题：建设地震行业先进的信息网络基础设施，实现地震行业通信、数据传输、信息管理与共享服务等基础功能，推进行业网络化建设。建设由高性能网格计算体系，满足大规模地震观测数据处理和地震预报数值模拟的需求。为突破地震预报难关，建立与国际水平同步的地震科学领域的应用网格平台。建设以地震数据和各类信息资源为核心的地震科学数据中心，推进地震数据信息共享和服务，促进三大工作体系的信息化变革，实现面向社会公众的全面共享和地震信息的快速发布，使地震行业数据产出成为国家和社会的重要资源和财富。建设地震网络协同工作环境和协同科研环境，形成服务于地震监测预报、震灾预防、紧急救援三大工作体系和地震科研及社会公众服务的平台。在全国范围内推进网络地震观测系统、震害防御、应急救援的信息化网络应用，建设全国地震公共安全预警网，实现地震灾害的实时监测和告警，减轻地震灾害对社会公众安全和国民经济建设的冲击，充分体现以人为本的政府关怀。

近期，特别需要关注的是下一代互联网，它可能像上个世纪互联网出现那样，给地震行业带来巨大变化。我们应对下一代互联网在地震行业应用及其影响有所准备，认识和预见下一代互联网这样的先进技术对地震行业的作用，进一步推进地震工作和科研方式的变革和改变传统的观念，以在下一代互联网的环境下，提升我国防震减灾能力。这些应用包括：基于IPv6的地震应用网格，特别是建立地震网络计算模拟环境；虚拟地震台和地震传感器网络；基于IPv6的高性能视频传输和虚拟实现的地震灾害仿真；IPv6网络科技协同试验环境和研究协同环境等等。

我国信息技术发展迅速，地震信息通信系统带来的变革有目共睹，认识信息技术推动地震行业工作和科研重大变革带给我们的发展机遇，跟踪国内外先进技术，实实在在发展地震信息通信系统和应用，是各级地震行业领导和地震科技人员的历史责任。