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，數億人口都居住在地震高發(fā)區(qū)。由于科學監(jiān)控網絡成本高昂，多數地區(qū)都不會收到地震提前預警，而就是這幾秒鐘的時間往往就能拯救生命。

但近日，由美國地質調查局，NASA和兩所大學發(fā)現，手機除了通訊作用，還可以作為地震預警的工具。目前這項研究報告已經公開發(fā)表在《科學進展》(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，這個問題在地震預警系統中尤為重要。即使這種由智能手機發(fā)出的警報系統可能沒有傳統的科學儀器那樣精準，也不如GPS地面基站和全球導航衛(wèi)星系統(GNSS)得到的數據那樣可靠，但這個系統的成本很低，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警系統，同時成本低廉。

智能手機上的GNSS數據可以預警大型的地震，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警。

 

美國硅谷卡內基梅隆大學的鮑伯·安努奇(Bob Iannucci)說：“從統計學上看，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絡有著廣泛的應用，包括讓沒有科學儀器網絡的地區(qū)受益。”

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

但目前存在的一個問題是，這種眾包地震預警網絡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據，要看手機的操作系統以及手機生產商允許訪問原始數據的等級，這是一個挑戰(zhàn)。

有一個解決辦法就是，政府或相關部門要求手機生產商根據地震預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。

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

研究發(fā)現，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警的能力。

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

目前這套系統已經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級傳感器的共同作用下進行。

 

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