智能手機GPS眾包，可提前幾秒知道地震

從圣安德雷亞斯斷層穿過加利福尼亞一直到人口密集的亞洲南部，數(shù)億人口都居住在地震高發(fā)區(qū)。由于科學(xué)監(jiān)控網(wǎng)絡(luò)成本高昂，多數(shù)地區(qū)都不會收到地震提前預(yù)警，而就是這幾秒鐘的時間往往就能拯救生命。

但近日，由美國地質(zhì)調(diào)查局，NASA和兩所大學(xué)發(fā)現(xiàn)，手機除了通訊作用，還可以作為地震預(yù)警的工具。目前這項研究報告已經(jīng)公開發(fā)表在《科學(xué)進展》(Science Advances)雜志上。

報告稱，利用低成本的GPS眾包方式，再加上全球大約10億智能手機中內(nèi)置的GPS信息，能夠監(jiān)測到大地震開始前由斷層運動造成的地面運動，從而快速觸發(fā)電子警報。

 

2014年8月，美國加州納帕山谷，遭遇地震后的Vintner's Collective酒館

在遭受地震之前就能監(jiān)測到地震的來臨，這個問題在地震預(yù)警系統(tǒng)中尤為重要。即使這種由智能手機發(fā)出的警報系統(tǒng)可能沒有傳統(tǒng)的科學(xué)儀器那樣精準，也不如GPS地面基站和全球?qū)Ш叫l(wèi)星系統(tǒng)(GNSS)得到的數(shù)據(jù)那樣可靠，但這個系統(tǒng)的成本很低，對于那些承受不起太高價格的國家或地區(qū)來說最為適用，因為精準系統(tǒng)的建立和維護成本要達到百萬級別。

這項研究表明，像巴基斯坦和印度尼西亞這樣的地震高發(fā)區(qū)，也能像發(fā)展國家一樣擁有地震預(yù)警系統(tǒng)，同時成本低廉。

智能手機上的GNSS數(shù)據(jù)可以預(yù)警大型的地震，包括斷層沿線土地的突然位移。但對于小型的仍有破壞力的地震還不能進行預(yù)警。

 

美國硅谷卡內(nèi)基梅隆大學(xué)的鮑伯·安努奇(Bob Iannucci)說：“從統(tǒng)計學(xué)上看，大量不太精確的儀器能幫助生成更加精確的檢測。將智能手機群體作為一種分布式傳感網(wǎng)絡(luò)有著廣泛的應(yīng)用，包括讓沒有科學(xué)儀器網(wǎng)絡(luò)的地區(qū)受益。”

研究人員利用2011年日本9.0級地震的真實數(shù)據(jù)，加以7.0級地震的模擬進行測試。結(jié)果表明，如果覆蓋范圍密集，那么不到5000部智能手機的數(shù)據(jù)就可以快速被分析，從而向人們發(fā)送警報。

但目前存在的一個問題是，這種眾包地震預(yù)警網(wǎng)絡(luò)可能牽扯到手機的軟硬件。研究表明，每臺手機是否能傳回數(shù)據(jù)，要看手機的操作系統(tǒng)以及手機生產(chǎn)商允許訪問原始數(shù)據(jù)的等級，這是一個挑戰(zhàn)。

有一個解決辦法就是，政府或相關(guān)部門要求手機生產(chǎn)商根據(jù)地震預(yù)警的配置來改變軟硬件或訪問等級，但同時也不影響用戶的正常使用。

美國地質(zhì)調(diào)查局經(jīng)過多年的研發(fā)，目前已經(jīng)建立了一個名為“ShakeAlert”的系統(tǒng)，專門針對西海岸沿線的大小型地震進行預(yù)警，但這套系統(tǒng)的成本較高。

研究發(fā)現(xiàn)，中南美、加勒比海、太平洋沿岸和南亞地區(qū)有很大面積的地震高發(fā)區(qū)，但目前這些地區(qū)都還沒有接收地震預(yù)警的能力。

除了傳統(tǒng)的科學(xué)手法，這種眾包方式已經(jīng)越來越多地被利用并且應(yīng)該得到重視。在有限的預(yù)算下，眾包也許是建立，管理和運營預(yù)警系統(tǒng)的最重要的組成部分。

目前這套系統(tǒng)已經(jīng)開始在智利進行測試。測試將在單個智能手機傳感器和智利海岸沿線的科學(xué)級傳感器的共同作用下進行。

 

《科學(xué)進展》(Science Advances)是國際頂級雜志《科學(xué)》(Science)在2014年9月出版的數(shù)字化開放獲取雜志 。它是涵蓋所有學(xué)術(shù)領(lǐng)域，包括計算機、工程、環(huán)境、生命、數(shù)學(xué)、物理以及社會科學(xué)的綜合性科學(xué)刊物，旨在提供一個頂級的科學(xué)研究出版平臺，快速發(fā)表在整個科學(xué)研究領(lǐng)域的高水平且在相關(guān)領(lǐng)域有重要進展的研究工作。