卫星通信在地震监测与地震应急中的应用与发展

2010-05-21任镇李大辉

卫星与网络 2010年5期

文任镇李大辉

中国地震台网中心

1 引言

20世纪60年代，卫星通信渐渐发展起来。1965年4月第一颗商用通信卫星“晨鸟”发射升空，标志着卫星通信事业进入了实用化的新时代。此后，市场上先后涌现出一大批卫星通信网络运营商，他们纷纷建立自己的卫星通信系统并投入商业运营。到了20世纪90年代，卫星通信产业达到了鼎盛时期。我国的卫星通信事业起步相对较晚，上世纪80年代国家才开始建设和发展卫星通信产业。经过近30年的飞跃发展，卫星通信已经渗入到各行各业。我国地震相关行业是最早引入和应用卫星通信技术的行业之一。卫星通信技术在地震监测和地震应急方面得到了比较广泛的应用。

2008年5月12日，在我国四川汶川地区发生8.0级特大地震，造成生命和财产的巨大损失。大震发生后，全国人民齐心协力，抗震救灾。据报道，在抗震救灾中，全国有上万套卫星设备参加了抗震救灾。卫星通信系统在抗震救灾中发挥了重要作用。

2 地震相关行业主要业务工作

我国地震相关行业的业务工作主要包括：地震监测、地震应急和震害防御三大任务。

地震监测是指对地震活动以及各种地球物理和化学分项监视与测量。通过地震监测台网，实时获取各类地震传感器的观测数据，对地震活动和地震灾情进行记录、速报，通过对地震监测数据的分析处理，了解各种与地震有关的地震动、地球物理和化学变化与活动情况，开展有关地震趋势判定和预测等工作。

地震应急是指当有破坏的地震发生后，地震部门要在第一时间派遣和组织地震现场应急工作队和地震灾害紧急救援队，立即到达地震现场，组织开展地震现场应急救援、救助和地震现场监测以及地震灾害损失调查评估等工作。

地震防御是指在全国进行地震基础性任务探测和地震活断层探测，拟订全国地震烈度区划图和地震动区划图，确定地震重点监视防御区；确定抗震设防要求，监督检查城乡建设工程抗震设防要求执行情况；负责地震安全性评价，负责地震安全性评价单位资质管理和人员职业资格管理；协同指导地震灾区重建；组织指导防震减灾知识的社会宣传教育等工作。

3 卫星通信在地震相关行业应用的发展历程

20世纪80年代，国家开始建立和发展卫星通信产业，并确定我国卫星通信产业发展的重点是：研制各类实用型应用卫星，推广、研究与发展卫星在国民经济各领域的应用。由于当时我国许多地震台站存在观测数据外传和通信联络困难，地震监测台站与地震数据分析中心之间数据信息交换不及时、不畅通等问题。1986年国家确定地震部门为卫星数据通信应用的三个试点单位之一，以探索、开发在地面邮电线路无法覆盖的地区，采用卫星通信解决数据与信息通信的新途径。

1988年至1997年，地震部门通过租用邮电部卫星主站信道，建立了属于自己的虚拟地震卫星专网，首次实现了全国范围内10个地震台站大震速报、地震观测数据通过卫星信道向北京中心站的实时传输汇集和计算机自动大地震速报的业务需求。

1998年至2007年，在充分总结并汲取了前10年卫星通信系统研发与应用的经验后，中国地震局建立全国地震数据卫星通信专网，实现了覆盖全国范围的地震台站数据实时传输，卫星远端站的数量在全国达到近200套。

2001年，中国地震局组织自行研发了一套小型的便携式快速拼装“地震现场应急卫星通信系统”。实现了当破坏性地震发生后，快速、及时地将地震现场视频图像、语音、地震数据实时传回到后方指挥部的功能。在2003年“4.17”青海德令哈地震和“10.25”甘肃民乐地震现场应急救援工作中，该套系统发挥了重大作用，为国务院抗震救灾指挥部及时提供了第一手地震现场音视频资料。

图2 2001年便携式地震现场应急卫星通信系统设备

后来，该套卫星通信系统在云南省地震局和四川省地震局得到了推广试用，并实现了北京、云南、四川三地间的卫星信道互联互通。在后来的多次大地震现场应急救援工作中，这3套卫星通信系统为地震应急救援、现场指挥、地震监测跟踪、地震灾害评估等提供了强有力的通信保障。

2008年至2010年，中国地震局对原有卫星通信专网进行了升级改造、产品更新换代及信道扩容，实现了与地面网络互联互通。升级后的地震监测卫星通信网调整了卫星远端站的覆盖范围和总体数量，实现了Ku波段和C波段全覆盖，及双网合一、统一管理，覆盖范围扩展到中国境内及老挝、缅甸等周边地区。

此外，中国地震局还专门建立了“全国地震应急宽带卫星通信专网”，专门用于地震应急期间，提供地震现场与国家抗震救灾指挥部及省级地震救灾指挥中心之间的应急通信保障。网络覆盖北京、上海、四川、云南、内蒙、新疆、甘肃等19个重点地震监测的省市地区。其中，北京、四川、云南、新疆、甘肃等5个省市专门装备了地震应急卫星通信车。在2008年“5.12”汶川特大地震现场应急救援工作中， “全国地震应急宽带卫星通信专网”发挥了巨大作用，为国务院抗震救灾指挥和中国地震局地震现场应急工作提供了及时稳定的通信网络平台。

图1 2000-2007年地震监测卫星通信网远端站分布图(全国)

图4 2008年地震应急卫星通信车

4 地震相关行业的发展对卫星通信的需求分析

自上世纪80年代至今，卫星通信技术在地震相关行业的应用经历了起步、发展和调整三个阶段。卫星通信系统建设和发展状况如表1所示。从表1不难看出，在这三个阶段中，卫星中心站经历了从无到有，从少到多的变化；远端站数量经历了从少到多，再到少的变化；租用转发器的频段和带宽明显增加；通信速率实现了从窄带通信到宽带通信的提升；网络覆盖范围显著扩大；海事卫星端站部署数量显著增加，尤其是2008年“5.12”汶川特大地震之后，海事卫星端站数量大幅增加。

表1的统计数据表明：地震相关行业的卫星通信技术在不断提升，通信业务在不断扩大；尽管卫星远端站数量有所减少，但卫星通信业务需求仍在不断扩展。之所以出现远端站数量减少，主要是由于地面网络飞速发展的结果。

在未来10年，地震相关行业将增加我国东部和西部一般地区地震监测台站密度，进一步丰富地震监测方法。同时提出向高原无人区、境外以及海洋和空间发展的需求。地震监测台网通信方式的选择原则是“因地制宜，优质高效”。在公共通信条件满足的地区，主要采用地面固定和移动通信服务；在公共通信条件不满足的地区，考虑采用卫星通信服务。

在经历了2008年“5.12”汶川特大地震之后，卫星通信在地震灾害应急以及社会突发事件中的应用成为目前的一个热点。近些年来，国家更加重视各类突发事件和自然灾害的应急救援工作，并投入大量人力和财力用于公共事业应急保障体系建设。在地震行业，车载卫星通信车以及便携式的海事卫星装备已经列入地震应急设备目录。在未来10年内，卫星通信设备数量会有一定程度的增加，通信速率和带宽需求会进一步增加。

5 结束语

2008年“5.12”汶川特大地震给全国人民乃至世界人民敲了一个警钟。当时灾区的地面通信系统全部瘫痪，道路也被全部中断，与外界彻底失去了联系；通信系统显得格外重要。假如当时灾区的卫星通信体系足够发达，各区县均配有卫星通信设备，那么地震灾区的灾情信息将会被及时地传送出来，那将会为地震应急救援提供依据并赢得宝贵时间，人员伤亡和财产损失必将得到一定程度的降低。

地震相关行业应用的特点，决定应用的卫星通信产品必须体积小、功耗低、操作简单、维护方便，并能适应野外恶劣环境条件。目前制约卫星通信技术在地震相关行业发展的技术问题仍是设备体积大、功耗高、设备制式不兼容、操作和维护复杂、对工作环境要求较高等问题。

总之，卫星通信技术现已成为地震相关行业不可或缺的通信手段之一。在未来发展规划中，地震相关行业的卫星通信业务需求还将会继续扩大和扩展，有理由相信卫星通信的新技术必将在地震相关行业得到很好的应用与发挥。