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砥砺奋进的五年之科技发展篇
发布时间:2017-09-11发布人:浏览人数:

学科特色在服务于国家防震减灾事业中的重要作用

湖北省地震局(中国地震局地震研究所)的前身是1961年成立的中国科学院测量与地球物理研究所。在五十多年的发展历程中,面向国家和湖北省防震减灾工作实际需求,以地震科学的基础和应用研究为中心,以省部两级实验室和国家野外观测研究站为依托,结合自身特点,以地震大地测量为主导学科,以地震观测技术和仪器设备研发为主要特色,培养创新型人才和团队,逐步建设成为国内先进水平的,多学科、综合性的国家级地震科学研究基地。为湖北省防震减灾事业发展提供坚实的学科基础和技术支撑,也为中国地震局提供地壳形变学科的全国技术管理和支撑。

围绕地震大地测量学,建设发展特色学科。立足于地震监测预报和科研的实际需求,将GNSS、重力(卫星重力)、地壳形变、InSAR和卫星等现代大地测量技术应用于地震相关的地球动力学现象观测,为地震科研和预测实践提供可靠的科学数据,拓展了大地测量学应用领域,将交叉学科领域—地震大地测量学开拓成为我湖北省地震局(中国地震局地震研究所)的主导学科。同时,立足自身特色,通过学科交叉融合,对水库诱发地震、SLR观测技术、地震预警等领域进行重点攻关,依靠不断的科技创新推动特色学科发展。

图1 2016年7月,中国地震局、自然科学基金委主办,湖北省地震局承办,联合一测中心、二测中心、工程中心等兄弟单位在天津举办了“国际大地测量与地球动力学学术讨论会”(ISGG 2016)

经过多年建设,湖北省地震局(中国地震局地震研究所)已形成了独具特色的地震大地测量学科,建立了国内领先、国际先进的大地测量观测体系,陆续建立了全国性的GNSS、重力等观测网络,实现了中国大陆地壳运动和重力场演化的持续跟踪分析,建立起了国家重力学科中心、、国家形变学科中心、GNSS数据处理中心等学科监测管理和数据分析中心,并作为中国地震局地壳形变学科技术协调组依托单位,为我国地震监测预报实践、地震科研、地球动力学研究、环境监测、防灾减灾等提供了理论、技术和观测数据支撑。

图2湖北省地震局(中国地震局地震研究所)与相关兄弟单位联合主办的《大地测量与地球动力学》中、英文期刊分别被《中文核心期刊要目总览》和美国ESCI数据库收录

发挥形变仪器研发优势,促进观测技术发展。在传承和发扬我们观测技术传统积累和优势的基础上,研制了从天空、陆地到海洋多项具有现代技术水平的仪器设备,涵盖地震监测、地壳形变、重力、地震预警等多个技术领域,多种仪器设备原理有突破,技术有创新,填补了国内空白,进入国际先进行列,为防震减灾事业发展做出了重要贡献。

图3历年来获得的部分奖项

“十二五”以来,围绕地震大地测量特色学科建设,紧跟国际学术前沿,深挖学科交叉潜力,取得了丰硕的研究成果。

承担“国家重大科学仪器设备开发专项”、“国家自然科学基金”、“973项目子课题”、“科技部公益性研究专项”等国家级研发项目47项。其中我们牵头的国家重大科学仪器设备开发专项“高精度绝对重力仪研制及产业化示范”项目是中国地震局系统承担的第一个科技部重大科学仪器设备开发专项。

发表各类学术论文745篇,其中SCI论文52篇,EI论文75篇,核心期刊论文268篇。部分SCI在JGR、Tectonophysics、GJI、中国科学等国际国内高水平SCI期刊发表。编撰出版学术专著6部。

获得以“核电地震仪表系统检测装置”、“倾斜仪现场标定的微倾斜产生装置”为代表的发明专利8项,实用新型专利33项,软件著作权104项。此外,还有21项发明专利、11项实用新型专利、二十余项软件著作权正在申报中。

获得省部级奖励13项,作为第一完成单位的共8项。其中,“高铁与核电工程地震安全监控系统的研制及应用”项目获得2016年中国地震局防震减灾科技成果奖一等奖,“2008年汶川地震近场三维形变精密测定与研究”项目获得2012年测绘科技进步奖二等奖,“卫星重力在地震监测预测中的应用方法研究”项目获得2014年中国地震局防震减灾科技成果奖二等奖。此外,还获得多项湖北省科技进步奖等省部级奖励。

研究部门服务监测预报主责主业及参与的国家重大项目

监测预报是中国地震局的核心业务。湖北省地震局(中国地震局地震研究所)作为中国地震局地壳形变学科技术协调组、技术管理组的依托单位,积极组织学科组专家发挥科学智囊和技术管理作用,认真做好学科发展规划引领、形变台网日常运行管理、形变观测数据产品产出、专业技术人员培训等工作,为地震监测预报工作提供了有力支撑。

图4 2015-2016年,地壳形变学科技术协调组组连续两年在武汉举办的资料分析与应用培训班

在地震分析预报方面,充分发挥学科优势,积极组织重力、GNSS、倾斜应变学科参与全国地震大形势研判和分析会商。2016年,我们提供的重力观测数据产品在门源6.4级地震、呼图壁6.2级地震的地震预测中起到了关键作用;电离层科研团队一年来先后向台网中心和地震分析预报网上报了5次与空间天气无关的电离层异常事件,其中昌都5.5级地震和杂多6.2级地震可与我电离层团队上报的异常对应,实现了40%的预报率。2013年芦山7.0级地震、2015年尼泊尔8.1级地震等大地震发生后,我们均迅速组织学科专业人员收集整理学科监测资料,对震区重力场、形变场、应力应变场背景与动态变化、发震类型与地震成因等进行深入分析研究,及时发布成果资料,为震情分析、余震判别等提供科学依据。尼泊尔地震发生后,我们还与中国地质大学(武汉)联合派出3个GPS野外观测小组,赶赴震区开展GPS应急观测和两期复测,所获得的观测结果为地震应急工作的开展提供了帮助,并为后续开展地震科学研究提供了的宝贵资料,得到了新华网、中国新闻网等主流媒体的关注。

在监测预报支撑软件方面,我们开发的基于GIS的地震分析预报系统(Mapsis)自1999年诞生起至今已连续运行17年,成为全国地震系统分析预报人员重要的资料处理工具和难以或缺的日常周会商、月会商、紧急会商工作平台,为地震预报事业发展做出了贡献。

图5重力观测数据产品在门源6.4级地震、呼图壁6.2级地震等多次地震预测中起到了关键作用

图6高效开展尼泊尔8.1地震GPS应急观测

中国综合地球物理场观测是地震监测预报的重要基础。近年来,在“中国综合地球物理场观测-大华北地区”、“中国大陆地球物理场综合观测”等项目支持下,湖北省地震局(中国地震局地震研究所)牵头组织系统内相关单位,对南北地震带、新疆天山、华北、东北等地区重力监测网实施改造升级,实现了重力监测网的完整覆盖。通过定期复测,产出的重力场变化图像在多次地震预测中发挥了关键作用。

图7中国大陆重力场动态变化速率背景图像

湖北省地震局(中国地震局地震研究所)作为“中国地壳运动监测网络”(简称“网络工程”)和“中国大陆构造环境监测网络”(简称“陆态网络”)的主要设计及实施单位,先后承担了基准网、基本网、区域网中的重力网和部分GNSS观测网的设计与选建。目前仍承担重力基准维持、观测任务协调与实施工作,同时,还承担“陆态网络”基准站中南片区运维保障职能,并长期承担最困难的形变监测区——青藏高原地区的区域网GNSS观测任务,弥补青藏高原地区的监测空白,为解释地学研究热点地区的地壳运动特征及该区域的地震预测等提供宝贵的基础数据。

图8科研人员在青藏高原地区开展GNSS观测

“重力基准和西沙垂直基准及西藏大地基准军民融合工程”(简称“重力基准工程”)是“十三五”优先启动的八项军民融合重大工程之“全球空间基准工程”的优先建设项目。项目由军委联合参谋部战场环境保障局、国家测绘地理信息局、中国地震局、国家海洋局、中国地质调查局、中国科学院统筹实施,总投资4.5084亿元。其中,中国地震局经费3311.05万元,由湖北省地震局(中国地震局地震研究所)牵头实施(承担项目经费1982.83万元)。

“泛亚工程”是中国地震局牵头承担的军民融合重大工程,其中重力网建设与研究部分由湖北省地震局(中国地震局地震研究所)牵头,组织协调地球所、物探中心、一测、二测、新疆局、安徽局、工程中心等单位共同协作完成。以国内现有地震重力监测系统与技术为基础,由重力探测系统、动态重力测量系统和比测检定系统三部分构成的陆基重力台网。主要目标是对主要地震构造活跃区/段进行地壳内部内部结构探测,提高对地震孕育环境的认识;建立覆盖中国及周边国家的流动重力观测和连续重力观测网络以及配套检定比测系统,实现我国及邻区重力场信息精确测定和长期维护。

空间对地观测是地震大地测量学科的潜力发展点,也是建立天地一体化立体监测网络的重要组成。2016年,卫星重力研究团队与航天东方红卫星有限公司在民用重力梯度测量卫星项目的规划与立项继续开展合作,并取得了阶段性进展。湖北省地震局(中国地震局地震研究所)代表地震行业,作为第一用户,与航天东方红卫星有限公司向国防科工局联合申报成功航天卫星预研项目“重力梯度测量卫星系统技术”,共获批经费2830万元,为民用重力梯度测量卫星在“十三五”末期的工程立项打下了坚实基础。

地震观测仪器是观测系统运行的基础,仪器的质量直接影响观测资料的质量,并进而影响地震监测预报工作的成效。多年来,湖北省地震局(中国地震局地震研究所)持续开展地震观测仪器研制,形成了自己的独特优势,为地震监测预报工作做出了积极贡献。

为结束我国绝对重力仪长期依赖进口的局面,保障地震、测绘、国防等国家基础测绘工作,2012年湖北省地震局(中国地震局地震研究所)作为牵头单位和第一技术支撑单位,联合中国地震局地球物理研究所、武汉大学等单位,成功申报了国家重大科学仪器设备开发专项“高精度绝对重力仪研制及产业化示范”项目,总经费6111.6万元,其中专项经费2549万元,自筹经费3562.6万元。几年来,经过项目参与单位的共同努力,克服了一系列技术难题,现已研制出高精度绝对重力仪样机,并在实验室和野外台站环境进行了观测试验,测量不确定度约5uGal,主要技术指标达到项目要求。

图9自主研发的高精度绝对重力仪样机

湖北省地震局(中国地震局地震研究所)研制的JCZ超宽频带数字地震仪和CTS-1甚宽频带数字地震仪已广泛应用于国内外地震台网。其中,国家数字化测震台网建设中21台超宽频带数字地震仪和110台甚宽频带数字地震仪全部由湖北省地震局(中国地震局地震研究所)提供。JCZ系列仪器还进一步安装在日本、缅甸、秘鲁等40多个境外地震台站。近年来,还研发了CTS-1甚宽频带数字地震仪的升级产品——WTS-120甚宽频带地震计和目前世界上频带最宽的地震仪——WTS-360超宽频带地震计。研制的SS-Y型伸缩仪、DSQ型水管倾斜仪、VS型垂直摆倾斜仪、VP宽频带倾斜仪等多种地壳形变观测仪器在全国200多个地震台站的数字化、网络化建设与仪器设备升级改造中得到了普遍应用。

图10自主研发的系列形变观测仪器

推进科技创新发展的新举措

深入贯彻地震科技创新大会的最新精神,全面对接国家地震科技创新工程,扎实落实中国地震局关于加快建设国家地震科技创新体系的统一部署,局(所)党组组织各部门深入学习领会,推进湖北省地震局(中国地震局地震研究所)地震科技体制改革,着力构建开放合作、支撑引领、富有活力的地震科技创新体系。

围绕推进科技创新发展的主要任务,湖北省地震局(中国地震局地震研究所)科技管理部门坚持科技创新、理念创新、机制创新、服务创新,在调研地震系统内外高水平研究机构管理制度基础上,针对目前科研工作涵盖理论研究、观测技术、监测运维、仪器研发和预报分析等多个领域的现状,建立并完善符合我单位实际情况的、科学化的一揽子机制,实现政策保障。结合团队建设思路,从科研发展的顶层设计、科研管理运行机制、科研团队建设和考核办法、科研经费管理监督以及科技成果转化等方面对相关机制、制度和管理办法进行制定、修订和完善,实现科技管理的制度化、科学化、精细化。

进一步强化基础科研工作等学科建设工作。通过推动以地震大地测量学科为主的基础科研水平提高,满足我们在监测预报、震害防御、应急救援等各个环节中的科技需求,全面对接国家地震科技创新工程。进一步加强科技基础条件建设。建设好地震大地测量和地震预警实验室,进一步向国家重点实验室迈进;建设好野外科学观测研究站,充分发挥其的科研价值,将其发展成为有国际影响的大型综合科学观测实验与检测基地。

图11重点实验室支撑条件

人才队伍建设,在“稳定现有人才、引进急需人才、培养未来人才”的指导思想下,加强科技队伍建设,力争通过5年发展,使科研人才队伍规模达到120人以上。紧紧围绕服务支撑监测预报主责主业,对标国内地学先进团队,强化以创新团队为基本单位的人才队伍建设格局。同时,通过完善地震科技人才培养和保障体制,建立促进人才成长、流动、竞争、创新的激励机制。

制定完善富有活力的科技创新评价体系。改进地震科技创新分类评价机制和科技成果奖励办法。创新团队考核工作坚持“科学评价、注重实绩、鼓励先进、同行公认”的原则,按团队性质进行分类考核。完善成果转化政策,加快对条件成熟、具备成果转化前景的高端仪器设备、软件的推广应用和成果转化,提高地震科技服务社会发展的能力。

加快科技管理体制机制改革。建立“开放、流动、竞争、协作”的管理体制和运行机制,为科学研究提供优质的外部环境。科研管理部门先后修订完善了《武汉科技创新基地人员年度考核办法》、《中国地震局地震研究所科技项目(课题)、成果、论文、技术标准奖励绩效发放办法》、《中国地震局地震研究所基本科研业务费(所长基金)管理办法》、《中国地震局地震研究所因公外事工作管理办法》等文件,通过进一步完善管理制度,提高奖励水平,优化考核评价体系,激发科研人员主动性、能动性和创造性,发挥科技管理对科技发展的推动作用。

在全面推进实施《国家地震科技创新工程》四大项目建设的设想和作用

当前,在习总书记关于防灾减灾救灾新理念的指引下和全国地震科技创新大会精神的鼓舞下,湖北省地震局(中国地震局地震研究所)在全面推进实施《国家地震科技创新工程》的战略背景下,迎来了广阔的发展空间和新的历史机遇,具备了天时地利人和的发展要素,有决心也有信心做出新的成绩。

天时。习总书记为防震减灾事业的下一步发展指明了方向,国家层面不断推出鼓励科技创新的政策和体制机制改革,中国地震局在关键时间节点召开了地震科技创新大会,研究所的发展迎来春天,也使得科研人员甘坐冷板凳,潜心出成果。

地利。湖北省地震局(中国地震局地震研究所)地处武汉,是著名的世界测绘之都,拥有武汉大学、华中科技大学、中国地质大学(武汉)、中国科学院测量与地球物理研究所等测绘学科顶级科研机构,具有浓厚的学术交流氛围和雄厚的人才培养沉淀。我们的特色学科——地震大地测量学科建设和发展受益匪浅。

人和。多年来,湖北省地震局(中国地震局地震研究所)在发展历程上历经辉煌和低谷,能够走到今天得益于我们有一支攻坚克难、甘于奉献的科技队伍。在建设充满活力科技创新环境的历史机遇下,科研队伍将会结构更加合理、人员更加精悍、成果更加聚焦、贡献更加显著。

基于此,湖北省地震局(中国地震局地震研究所)以全面对接《国家地震科技创新工程》为核心,充分发挥地震大地测量学科和地震观测仪器设备研发特色,体现对监测预报主责主业的支撑和服务。