智能手機(jī)GPS眾包，可提前幾秒知道地震
2015-04-15 4225次瀏覽 作者:
從圣安德雷亞斯斷層穿過(guò)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(huì)收到地震提前預(yù)警，而就是這幾秒鐘的時(shí)間往往就能拯救生命。
但近日，由美國(guó)地質(zhì)調(diào)查局，NASA和兩所大學(xué)發(fā)現(xiàn)，手機(jī)除了通訊作用，還可以作為地震預(yù)警的工具。目前這項(xiàng)研究報(bào)告已經(jīng)公開(kāi)發(fā)表在《科學(xué)進(jìn)展》(Science Advances)雜志上。
報(bào)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(jī)中內(nèi)置的GPS信息，能夠監(jiān)測(cè)到大地震開(kāi)始前由斷層運(yùn)動(dòng)造成的地面運(yùn)動(dòng)，從而快速觸發(fā)電子警報(bào)。

2014年8月，美國(guó)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(cè)到地震的來(lái)臨，這個(gè)問(wèn)題在地震預(yù)警系統(tǒng)中尤為重要。即使這種由智能手機(jī)發(fā)出的警報(bào)系統(tǒng)可能沒(méi)有傳統(tǒng)的科學(xué)儀器那樣精準(zhǔn)，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(gè)系統(tǒng)的成本很低，對(duì)于那些承受不起太高價(jià)格的國(guó)家或地區(qū)來(lái)說(shuō)最為適用，因?yàn)榫珳?zhǔn)系統(tǒng)的建立和維護(hù)成本要達(dá)到百萬(wàn)級(jí)別。
這項(xiàng)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(guó)家一樣擁有地震預(yù)警系統(tǒng)，同時(shí)成本低廉。
智能手機(jī)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(duì)于小型的仍有破壞力的地震還不能進(jìn)行預(yù)警。

美國(guó)硅谷卡內(nèi)基梅隆大學(xué)的鮑伯·安努奇(Bob Iannucci)說(shuō)：“從統(tǒng)計(jì)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(cè)。將智能手機(jī)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(méi)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(jí)地震的真實(shí)數(shù)據(jù)，加以7.0級(jí)地震的模擬進(jìn)行測(cè)試。結(jié)果表明，如果覆蓋范圍密集，那么不到5000部智能手機(jī)的數(shù)據(jù)就可以快速被分析，從而向人們發(fā)送警報(bào)。
但目前存在的一個(gè)問(wèn)題是，這種眾包地震預(yù)警網(wǎng)絡(luò)可能牽扯到手機(jī)的軟硬件。研究表明，每臺(tái)手機(jī)是否能傳回?cái)?shù)據(jù)，要看手機(jī)的操作系統(tǒng)以及手機(jī)生產(chǎn)商允許訪問(wèn)原始數(shù)據(jù)的等級(jí)，這是一個(gè)挑戰(zhàn)。
有一個(gè)解決辦法就是，政府或相關(guān)部門(mén)要求手機(jī)生產(chǎn)商根據(jù)地震預(yù)警的配置來(lái)改變軟硬件或訪問(wèn)等級(jí)，但同時(shí)也不影響用戶的正常使用。
美國(guó)地質(zhì)調(diào)查局經(jīng)過(guò)多年的研發(fā)，目前已經(jīng)建立了一個(gè)名為“ShakeAlert”的系統(tǒng)，專門(mén)針對(duì)西海岸沿線的大小型地震進(jìn)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(méi)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(lái)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(yùn)營(yíng)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(kāi)始在智利進(jìn)行測(cè)試。測(cè)試將在單個(gè)智能手機(jī)傳感器和智利海岸沿線的科學(xué)級(jí)傳感器的共同作用下進(jìn)行。

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