基于移动互联网的全球地震地磁异常大数据监测预警系统及监测预警方法
【技术领域】
[0001]本发明属于地磁异常监测领域，具体涉及一种基于移动互联网的全球地震地磁异常大数据监测预警系统及监测预警方法。
【背景技术】
[0002]地震是人类面临的重大自然灾害之一，一次强震造成的损失十分巨大，各国都在致力于地震的监测和预警研宄。
[0003]《中华人民共和国防震减灾法》中，鼓励、引导社会组织和个人开展地震群测群防活动，对地震进行监测和预防；地震预测意见应上报国家主管部门。
[0004]移动互联网、云计算、大数据快速发展是地震地磁监测、预警模式变革的技术基础，也必将带来前所未有的突破。
[0005]1、中国是全球地震灾害最严重的国家。
[0006]20世纪，全球有120万人死于地震，中国死亡60万人。据国家地震局统计数据，20世纪后半叶中国大陆不同灾种造成人员死亡数量中，地震造成人员死亡人数占54%。20世纪的统计数据表明，中国大陆人口占世界的1/4，但大陆7级以上地震次数占全球大陆地震的1/3，全球死亡人数超过20万人的地震有7次，其中4次发生在我国。
[0007]地球再次进入地震多发期，加强监控刻不容缓。
[0008]21世纪，陆地范围已经发生5次“8级大地震”。中国地震台网中心地震预报部主任蒋海昆认为，全球地震活动以2004年苏门答腊9.0级地震为标志，已经进入了 8级地震活动的高发期，呈现出类似于20世纪前半叶全球8级地震多发的态势。
[0009]现全球地震监测手段不能有效震前预警，短期预警成为世界难题。
[0010]地震前兆观察包括，地表的明显变化，地磁、地电、重力等地球物理异常，地下水位、水化学、动物的异常行为，但始终未能找到有效的解决办法，地震临震预警前成为世界性难题。预报只能做中长期若干年趋势判断，或利用地震纵波即P波和横波即S波传播速度报警，包括美国最新在研发的基于智能手机gps传感器、加速度传感器等感知物理位移，美国、中国、日本、墨西哥利用地震波传输时间差的地震报警系统。在距离震中最近、最需要逃生的约20公里距离范围内，属于盲区，不能提前预报。一般只有约10秒逃生时间，对个人而言，基本属于无效警报方式。
[0011]4、地磁监测是地震界公认的监测地震的有效手段，是地震较为确定的伴生现象，应该加强有效监测。大地震震前伴随地磁异常有大量确切案例和理论依据。
[0012]事实案例:
[0013]I)、2018年汶川5.128.0级特大地震前，北川中学初二(一)班正上物理课，教学用的指南针震前乱转，当时同学们都笑了，谁知十几分钟后，大地震发生了，北川中学新区上千名同学被掩埋，，，这是同学老师用生命传递的地震与地磁关联的重大信息。2008年5月22南方周末报道中北川中学同学日记，记录人包括初二一班傅丽颖同学等人。
[0014]2) ,2013.4.21芦山地震第二天后，本发明人中午在成都用智能手机电子罗盘测得度数突发性偏差2-3度，结果当天下午发生三次五级以上余震，最大5.9级。而在此前后数年，数百次打开手机电子罗盘，哪怕要测得一次电子罗盘异常偏离都不可能一一因为没有地震了。一般情况下，偏差不超过± I度，2-3度偏差通过测试移动终端需要约2000—一3000nT的磁场量，从距离震中约100公里，断裂带长度40公里，根据磁场强度与距离平方成反比关系，推算震中磁场瞬时变化可能高达30000-46000ηΤ。
[0015]3)、2008年5.12汶川地震成都地磁台在震前36小时开始测得异常值方差达26?95倍，曾小苹、郑吉盎、王翌赕、张素琴、林云芳《震前特大地磁异常及其短临预警意义》中有介绍。但非常遗憾由于只有单一数据，数据量不足，不能判断磁场异常来源、方向，强度变化趋势、分布范围面积等重要因素，没有作出及时预警。汶川地震69227人遇难，374643人受伤，17923人失踪。
[0016]4)其他案例记录及理论支持:
[0017](1)2003年6月《中国地震》——《岩石受压破裂的ULF和LF电磁前兆信号》钱书清郝锦绮周建国高金田(中国地震局地球物理研宄所，北京100081)最近10多年，文献报道了一些7级以上大地震前观测到ULF和LF电磁前兆信号的情况，如1989年美国洛马普列塔7.11级；1995年日本阪神7.12级地震；1999年台湾集集7.14级地震。
[0018](2)中国地震局林云芳、曾小苹、续春荣《地磁方法在地震预报中的应用》
[0019]1855年江户大地震磁铁失去磁性
[0020]1970年云南通海7.8级大地震前广播嘈杂不清等。
[0021]在地震的孕育发展过程中，由于地下应力作用，地下岩石的物理、化学性质就要发生变化，从而导致地下岩石磁性的改变。
[0022](3)中国地震局地球物理研宄所等单位，曾小苹、郑吉盎、王翌赕、张素琴、林云芳《震前特大地磁异常及其短临预警意义》2011年11期《中国工程科学》:
[0023]作者在汶川大地震后不久到灾区，调查证实了重灾区北川县在距地震发生5个多小时前，就已有指南针指向错误等磁场紊乱的现象。并且北川中学在地震发生前13min，有全班学生集体观察到物理课上指南针教具不规则转圈直至地震发生的奇怪现象。
[0024]《纽约时报》在1858年曾报道当年11月11月，葡萄牙Setubal地震发生前，当地也有指南针异常，甚至航海罗盘指针转圈的事实。
[0025]对临震前磁异常的时空分布规律也难深入探讨。其中缘由，一是专业的地磁仪器布点密度相对很低，大地震作为小概率事件的发生，很难有专业的地磁仪器恰好在震中附近，难以录到很小范围内的磁场变化，，
[0026]推算M:6?9.5级的破坏性强震，在震中附近Ikm处，临震前的地磁ULF异常信号值可以高达10?105nT量级，可以与地球磁场量级相比拟。
[0027]由图1可看到，当震级Μ:6、7、8、9时，距震中Ikm处的异常磁场值分别约450ηΤ、2900ηΤ、18000ηΤ 和 90000ηΤ。
[0028]上述研宄可以解释不同环境下，包括2008年汶川8级大地震前，地磁异常在极震区的变化可引起指南针不规则扰动、偏转甚至转圈的异常现象。
[0029]这表明:强震即将发生前，震中局部地区存在磁场紊乱和磁喷异象。不幸的是，此前人们忽视了大自然在大地震前通过地磁扰动发出的强烈警告信号。
[0030]5、目前全球地磁监测受到建设及维护成本高的制约，数量分布非常有限。
[0031]全球地磁监测普遍采用的方法是在各地设置地震监测站或流动监测点来监测与地震相关的地球物理参数如地磁，有些同时监测应力等的变化来监测预警地震，但因监测点的新建及维护成本较高，分布数量非常有限，很难有机会靠近震中，采集的有效数据非常少，不足以对根据地磁异常数据作出震前预警，这也是当今世界各国在地震监测、预警中面临的一大难题。例如全球地震观测台系统(SRO)始建于1974年，该系统最大特点是所使用的地震计都安装在井下约100米，以排除工作频带内的地表噪声，全球仅有11个台；90年代开始地磁科学家们建立了国际地磁台网(INTERMAGNET)，截止该台网2013年4月公布的数据，全球仅有20多个国家地区的约144个地磁台站入网。中国在20世纪50?60年代先后建成地磁台，如1953年长春，1954北京，1956拉萨等，俗称“老八台”，根据国家地震局公布的数据，我国到1984年共有地磁台点169个，正常工作比例30%，根据2004年I月21日《人民日报》报道，中国建成全国范围内的三级地磁观测网络，其中中国地震局系统的37个基准地磁台和中国科学院系统的3个地磁台一级网络。其他70?250公里的野外观测点607个。共计647个。比如北京静海地磁台是首都圈地区唯一的地磁综合观测专业台，采用碳纤维无磁技术建设，施工要求高，成本较高。
[0032]6、要想较为准确地监测地磁异常变化，必须密集布点，但实际很难做到。根据地磁强度与距离的平方成反比的关系，理论上大约需要一平方公里设一个监测点才能对震中进行有效观察，除开无人区，这样的布点数量对设备采购、建设维护管理成本的增加几乎是不可能作到的。同时，要想有效进行数据分析，必须是多台点数据组合分析，才能剔除异常数据，必须根据地磁数据在不同台点的的变化强度判断磁场异常源地理位置，波及范围等数据，这只有大数据才能完成，不是现有的地磁台点模式能胜任的。
[0033]7、地磁监测需要全球布局。
[0034]地震发生的不确定性，即使在一个国家或地区，增加地磁台点，由于地震发生的不确定性，仍然在短时间甚至几十年监测不到有效数据。综上所述，对地震反应最明显直接的地磁异常监测布点与有效数据严重不足，地震与地磁对应逻辑关系数据不足，使之成为长期以来世界各国都在致力于地震的监测，却未能作出一次震前预报的根本原因之一。
[0035]8、移动互联网、云计算