王 斌 颜 龙 卓瑞祺 王晓飞 亚森•奥斯曼

1) 新疆维吾尔自治区地震局， 新疆乌鲁木齐 830011

2) 富蕴地震监测中心站， 新疆富蕴 836100

0 引言

地球物理站网是研究震前区域地壳变形特征，观测研究地壳运动与变形过程，识别强震孕育阶段以及探索强震预测的前沿阵地[1-4]。2020年以前，新疆维吾尔自治区地震局设有前兆站网中心，由该部门指导和协调11个有人值守台站对新疆区域内地球物理站网进行运维，随着地震部门机构改革深入推进，现阶段采用 “国家地震台—省地震台—中心站—一般监测站” 四级监测预报业务架构，使站网运维工作更多地集中到了地震监测中心站，一般站将实行 “无人值守，有人看护，自动观测，远程控制，定期维护” 的管理模式[5]。机构改革中，新疆维吾尔自治区地震局将原局属测绘院、地下流体中心、前兆站网中心3个事业单位组合，在中国地震局批准后新成立了新疆地球物理观测中心。新疆地球物理观测中心内设运维保障室，肩负全疆地球物理站网运维工作。因此，如何解决现阶段中心站运维工作中存在的突出困难、协调运维保障室和中心站的责任分工，将新疆地球物理站网运维好、管理好、建设好、发展好，进一步发挥地震监测中心站的基础业务支撑作用，是急需探究的问题。钟伟[6]和马世虎等[7]总结过内地发达省份地震局无人值守台站的运维经验，提出了无人值守台站是防震减灾体系建设的发展方向，加大法律保护，优化管理制度，融合企业站网服务地方经济建设的运维思路。王鑫等[8]调研了内蒙古地震局台站现状，提出了地震台站分布式管理概念。新疆作为中国面积最大的省级行政区，地理位置特殊，中强地震多发，台站间距远，因此一般站运维存在较大的困难。基于上述原因，本文以新疆地球物理站网为例，结合运维保障室、中心站运维人员工作经验，通过文献分析法和访谈法对目前新疆地球物理站网运维存在的主要问题进行总结和分析，并在此基础上提出相应的对策建议。

1 研究对象和方法

1.1 研究对象

本文选取新疆维吾尔自治区地震局地球物理站网（11个地震监测中心站和新疆地球物理观测中心运维保障室）作为研究对象。

1.2 研究方法

文献分析法。笔者在维普、知网等数据库查阅了国内地震系统和气象系统台站运维的文献研究资料，分析新疆区域地球物理站网运维产生问题的原因，寻求解决之策。

访谈法。针对研究对象通过直接访谈和间接访谈的方式，就当前新疆地球物理站网运维工作现状及存在的问题，向新疆地球物理观测中心、新疆地震监测与信息中心、乌鲁木齐地震监测中心站、富蕴地震监测中心站、克拉玛依地震监测中心站等10多位同事征求了意见和建议。

2 概况

2.1 新疆地球物理站网分布概况

新疆地球物理站网主要由定点形变、重力、地电、地磁、地下流体和GNSS六大学科构成。目前，已经基本形成多学科、多种类的综合地球物理观测站网。其主要任务是通过观测新疆地区地球物理背景场及其变化，为揭示新疆地区地壳运动态势及地震孕育、发震和震后调整全过程提供基础数据，并服务于地震预测预报及科学研究。根据新疆地质构造和强震活动特征，新疆地球物理观测台站主要沿阿尔泰地震带、北天山地震带、中天山地震带、南天山地震带、西昆仑地震带和阿尔金地震带分布（图1）。

图1 新疆地球物理站网分布图Fig.1 Distribution map of geophysical station network in Xinjiang

2.2 新疆地球物理站网运行现状

目前，新疆地球物理站网在网运行观测站为82个（含GNSS站），运行仪器188套，其中数字化观测仪器161套、人工观测仪器27套，无模拟观测仪器。按学科统计，重力学科有7个台站7套仪器，形变学科有26个台站47套仪器，地磁学科有6个台站19套仪器，地电学科有5个台站6套仪器，流体学科有28个台站64套仪器，气象辅助观测有13台套仪器，GNSS有32台套仪器。各学科台站仪器统计见表1。

表1 2022年新疆地球物理站网各学科运行仪器情况Table 1 Operational instruments of Xinjiang geophysical station network by discipline in 2022

3 存在问题

3.1 场地环境干扰突出

随着新疆维吾尔自治区经济高速发展，人口逐年增多，城市规模不断扩大，人类活动和一些建设工程越来越逼近曾经地理位置较为偏僻的野外一般监测站，地球物理观测仪器的监测环境遇到越来越多的挑战[6]。以2018—2022年新疆维吾尔自治区地震局地球物理站网干扰为例。站网5年共产出干扰事件2952条，其中场地环境干扰事件达372条，占比12.6%，严重影响了数据的可靠度和完整度。尤其是2021年，场地环境干扰事件比例最高，占比27.2%（表2）。

表2 2018—2022年新疆地球物理站网场地环境干扰事件统计表Table 2 Statistics of environmental disturbance events at geophysical station network sites in Xinjiang from 2018 to 2022

3.2 保障力量紧张

经过机构改革，目前新疆维吾尔自治区地震局拥有直属中心站11个，在编人数112人，地球物理观测中心运维保障室在编11人，责任分工见表3。相较与新疆广袤的土地，运维室和中心站能够负责运维的人员人数整体看还是偏低。同时中心站的运维人员不仅要维护地球物理站网，还要运维其辖区内的测震、预警、强震等多个站网，其中测震台站需要保证24小时连续正常运行[8]，因此从中心站运维工作的内容来看，运维工作不仅仅是简单的处理仪器故障，还涉及到观测仪器的例行标定、检查、维护、日志填报、参数修改，运行月、年度报告的编写，观测环境保护，环境干扰入库， 运行费用结算与缴纳等。因此，地震监测中心站运维力量紧张是客观存在的。

表3 新疆地球物理观测中心人员分工表Table 3 Division of personnel in Xinjiang geophysical observation center

3.3 属地关系不易协调

新疆地球物理站网的某些一般站建设在景区和边防管理区域。当仪器发生故障需要运维人员前往维修时，往往需要临时办理相关手续发送至当地管理部门，等待审批通过后才可以进入其辖区。如阜康白杨沟一般站在阜康市天池景区内，站内有一套DSQ水管仪和一套SS-Y伸缩仪，由新疆地球物理观测中心运维保障室直接管理，当这两套仪器出现故障或需要运维人员进洞进行年度例行调零、标定时，需要由新疆维吾尔自治区地震局向天池管委会发函，在获得通行证后，运维力量才能进入景区内。新疆维吾尔自治区地震局有部分GNSS站点设在边境区域，运维人员需要办理边境通行证，再由地方与军方协调后才能持证进入。

3.4 运维时效性不足

从运维工作流程上看，目前新疆地球物理站网运维存在时效性较差的问题。首先，地球物理观测仪器出现故障，值班人员第一时间发现后通知运维人员，运维人员从运维装备与车辆的准备到出发至观测站需要一定的时间，部分一般站距离中心站较远，需要时间会更长。其次，如果仪器故障发生在夜晚，即使第一时间发现，但由于协调运维车辆和办理相关准入证件，运维人员通常需要等到第2日才能出发，耽误了宝贵的运维时间。最后，中心站如果没有故障仪器的备机备件，则需要等待上级部门或供应厂商邮寄也会造成待修仪器断迹时间过长，运维时效性不足。

4 原因分析

新疆维吾尔自治区地震局地球物理站网运维工作出现上述问题的原因是多方面的，既跟新疆独特的地理区位置等外部因素有关，也跟自身的运维管理效能不足等内部因素有关，运维管理模式和运维流程上多延续过去旧的理念和做法，导致了站网运维制度与实际运维情况不相匹配。笔者结合上述总结出的问题，从以下4个方面寻找具体原因。

4.1 观测环境变化迅速，台站迁址代价高

新疆地处中国西部边陲，在 “西部大开发” 和 “一带一路” 背景下，经济得到长足发展，人口日益增多。原有城市面积不能满足城市发展需要，扩大城市成了必然之举。因此，曾经处于郊区或野外的一般站渐渐缩短了到城市的距离。再加上修路、修桥、西气东输、西电东输等大型项目上马完工，观测站的地理位置不再偏僻，背景场更多地受到了人类活动的干扰。搬迁观测站虽然可以解决上述问题。然而，特定的学科仪器需要特定的地质构造环境和场地环境。如洞体应变仪器需要放置于山洞内，并要求观测场地洞温年变小于0.03℃，年温差小于0.5℃[9]；流体学科仪器需要建设在地下水丰富的区域，并且需要开凿竖井用于放置仪器；地磁地电仪器则需要远离强磁强电环境等。因此，将原有的台站废弃再另寻新址，既需要资金投入，又需要合适的场地环境和地质构造环境，使得迁移台站成本过高。

4.2 中心站运维仪器数量多，仪器技术更新快

造成新疆地球物理站网运维力量紧张的原因有以下两点： ① 中心站需要运维的站点和仪器日益增多。11个中心站，共112人，需要运维包括测震基准站186个，测震基本站321个，测震一般站480个，预警站点978个（其中，一般站480个，基本站+基准站498个），地球物理站网一般站82个。一般站的站与站间隔远，中心站女性职工野外工作受限，造成中心站运维力量更加紧缺。尤其是当多个站点仪器同时出现故障时，中心站的运维力量会变得更加紧张。 ② 由于新式仪器的更新换代、新技术的创新运用、监测仪器种类的逐渐丰富，工作原理和运维方式跨度大，使新入职的年轻职工增加了学习成本，使年老职工丧失了经验优势。

4.3 中心站工作闭塞，市县局重行政轻业务

笔者认为造成属地关系不易协调的原因有许多，大致可分为客观因素和主观因素两种。客观因素有： ① 如边境管理涉及国防重任，必须对进入人员身份认真审核把关，无法简化审批流程，提供绿色通道。 ② 由于管理模式的不同，省级地震局没有做到如气象系统那样垂直管理到市县局，运维只能依靠省局在各地的地震监测中心站，加之地震监测中心站是较为封闭的业务部门，致使部分工作无法及时协调当地政府机关。主观因素有： ① 台站都选择在比较偏远地区，工作人员也只能在偏远地方工作生活，与地方地震主管部门少有联系，造成台站工作相对闭塞[10]。 ② 地方政府对地震监测运维工作重视程度不够。新疆的市县地方政府所设立的地震局，以防震减灾宣传和数据采集为主要业务，大多将监测运维任务分给本市或邻市的地震监测中心站。其自有的业务人员运维能力和经验不足，加之地震仪器构造精密且价格昂贵，导致地方局的工作人员在运维仪器时信心不足，使许多较为简单的运维工作也需要中心站工作人员前往运维。

4.4 运维面积广、备机备件储备不足

通过访谈，笔者总结认为，现阶段新疆地球物理站网仪器故障运维时效性不足的原因可分为以下4点： ① 新疆地域辽阔，运维任务主要由地震监测中心站完成。以富蕴地震监测中心站为例，该站目前在职职工7人（其中3人为新入职的台站锻炼人员）。需要运维阿勒泰整个地区测震、强震、地震预警和地球物理站网的22个观测点33套仪器。最远需要运维的台站为喀纳斯基准站，距离富蕴地震监测中心站419 km，路途遥远，使运维交通时间增加。长距离奔波不仅运维人员劳累且运维效率低下，同时也造成车辆、人员运维经费成本较高[3]。 ② 由于地震监测仪器的价格因素和储存时效性，目前新疆地球物理站网的备机备件只有少量在中心站储备，当仪器发生故障，则需要通过地球物理观测中心发送相关备用仪器或直接联系供应商，使运维时间变长，降低了运维时效性。 ③ 由于某些一般站地理位置特殊，进入运维需要省级地震局与当地管理部门对接并办理相关佐证手续，增加了运维的准备时间。 ④ 虽然台站仪器数据传输方式从原有的扩频微波到光纤传输和4G移动网络传输得到了较大升级，然而，目前的传输方式依旧受限于台站的地理位置和资金投入，最稳定的光纤传输不能做到全覆盖接入，十分偏远的一般站仍采用4G网络传输，但两种传输方式都容易受到极端天气的影响，造成数据传输中断。当出现网络通讯故障时，运维只能依靠第三方的移动或电信公司运维力量予以支持，但第三方的48小时恢复效率无法满足目前地震监测运维要求[7]。

5 解决问题的思路

5.1 提高法律保护，建立干扰库

笔者认为，想要降低场地环境对地球物理观测仪器的影响，首先是要学会利用法律保护我们的观测环境。随着《中华人民共和国防震减灾法》和《地震监测设施和地震观测环境保护条例》的颁布和实施，为地震监测设施和观测环境保护工作提供了有力的法律保护[6]。在牧区，中心站的运维人员也应当主动为牧民和村民宣传防震减灾的专业知识和法律知识，提高他们对防震减灾和保护地震科学仪器的意识。或在资金允许的条件下，给予一定的物质奖励，使他们从可能的观测环境 “破坏者” 转变为 “守护者” ，主动帮助地震监测中心站保护观测环境和观测仪器。其次，自2011年开始，新疆维吾尔自治区地震局根据中国地震局《地震前兆站网观测数据跟踪分析工作约定（试行）》的要求成为第一批试点单位，逐渐开展了数据跟踪分析工作。以事件为单位，分析记录了各类事件，并将其入库保存。截止目前，新疆地球物理站网数据跟踪分析已积累了大量的数据资料，形成了较为完善的数据库[8]。2020年11月9日，中国地震台网中心发函要求省级地震局按照编写的《地球物理台网观测环境干扰源填写要求（试行）》通过数据跟踪分析平台及时动态填写相关的干扰源，并将该工作纳入到日常的观测资料评比工作中。时至今日，干扰库的建立为数据分析人员后期数据的处理和分析带来了极大的便利，极大地提升了工作的效率和数据的质量。最后，应当加大对于地球物理仪器抗干扰能力的研究，从硬件和软件两个方面着手，为地震的预报研究提供可靠的原始数据。

5.2 丰富培训形式、提高培训效果

① 在地震监测中心站层面。定期开展全员培训，提升业务人员整体素质。尤其是，要邀请具有丰富仪器管理维护经验的 “老同志” ，将他们掌握的知识与同事们分享，将新技术、新思路教授给新入职的同事，以拓展他们现有的知识储备，更新人员的 “知识库”[11-12]，做好传帮带工作。 ② 在新疆地球物理观测中心层面。运维保障室的工作人员应当主动学习新技术、新仪器构造原理，将运维经验定期总结，分发到中心站以提供参考。邀请中心站仪器设备运维人员到部门实行短期挂职锻炼，增加他们的运维知识覆盖面，交流一线运维知识。 ③ 在新疆维吾尔自治区地震局层面。在事业编制招新时，应当注重引进具有针对性的社会经验型人才，优化地震监测中心站业务人员知识结构。还应该定期邀请仪器供应厂商的技术人员开展线上讲座或者直接来到新疆开展线下巡回培训活动，为我们一线的运维人员传授相关业务知识，不断提高运维人员的业务能力。

5.3 发挥属地地震部门协调作用，提高业务能力

市县地震部门在地震观测环境保护、协调项目推进、跟进运维保障方面，具有天然优势。地震监测中心站要与市县地震主管部门建立长期沟通联系机制，通过市县地震主管部门提前获知破坏地震观测环境的规划信息、建设信息、项目信息等[5]，做到未雨绸缪。同时，省级地震局应当注重市县地震局和编外运维人员的培养，将市县地震局的业务人员和一般站属地的编外人员运维水平提升起来。这样就可以将许多简单的运维工作转交给他们，如协助完成简单的网络测试，手动调试设备，仪器的故障重启、调零、标定、宏观异常观测等业务，避免了地震监测中心站跨区域运维简单故障。

5.4 优化仪器故障上报和处置流程，站址选勘建设长远谋划，提高建站标准

目前新疆地球物理站网运维存在时效性较差的问题，虽然存在地域面积广阔，运维力量较为薄弱等客观因素，但我们可以从以下4点入手，解决相关问题。 ① 在仪器故障上报和处置流程方面进行优化。2022年起新疆地球物理观测中心已经开始启用国家局研发的地震站网全流程一体化监测平台，可以对全疆包括地球物理观测仪器在内的各种站网仪器运行状态进行实时监控，能在第一时间发现故障情况，并通知值班人员和运维力量及时前往站点维护。同时笔者认为，在4G网络已经基本实现居民点全覆盖和5G网络覆盖区域越来越大的趋势下，对于景区或是边防重点区域内的偏远站点，我们可以尝试以外聘或补贴的方式培养1～2名当地的工作人员或是农牧民，代替进行简单的故障排查工作，或是中心站运维人员通过4G、5G网络实时指挥其处理简单的仪器故障，减少来回奔波和仪器等待维修的时间。 ② 监测站选址和建设时要有长远考虑，最好能够达到满足远离城市、背景场稳定、气候稳定和可同时放置多套设备或不同学科的仪器标准，使地震系统的运维体系相统一，减少环境干扰和降低运维成本。 ③ 提高建站标准。在建设观测站时都应当统一建设标准，参照GNSS站的监测体系建立监控网络和报警电话，使仪器的运行和人员运维都有详细的数据记录，保证发现故障的时效性。 ④ 优化管理制度，以确保观测系统的安全运行[13]。中心站要做好一般站的日常维护工作，对每年故障频率高和运维距离远、难度大的台站和仪器增加巡检次数，从环节上减少故障发生的概率，同时增加相应的备机备件数量，减少因为等待备机而延长维修的事件发生，运维室和中心站在月度和年度考核时，可将奖励性绩效向仪器运维倾斜，从而提高运维室和各中心站运维人员的积极性和主动性。

6 结束语

新疆地球物理站网的运维涉及电力供应、通讯传输、仪器设备、资金投入、人员配置等诸多因素[14]。加之新疆独特的区域位置、辽阔的土地面积，如何将这些因素协调好，发挥出最大的合力，为地震监测预报提供最真实有效的基础数据，是一项尤为重要的工作。在机构改革后的大背景下，两年的实践证明地球物理观测中心、地震监测中心站、地球物理站网一般站的管理运维架构是科学且有效的。本文通过对中心站和新疆地球物理观测中心的运维人员访谈，结合自身的运维经验所总结出的4条浅见，希望在未来，能够给负责运维的同事一些参考，将新疆的地震监测运维工作做得更加出色。同时，本文存在的不足之处是没有对新疆维吾尔自治区地震局所辖的所有地震监测中心站的运维人员和仪器供应厂商运维人员进行访谈，由于人数的限制，得出的原因分析和意见建议可能存在部分片面的情况。但是通过不断地经验总结，在实践中不断摸索，笔者相信，我们一定可以找到一条适合地震系统的运维效率高、成本低、智能化的道路，为地震监测预报提供最优质的可靠数据。