水災(zāi)學(xué)是一門數(shù)據(jù)驅(qū)動的科學(xué)量子通訊陣列，其重大進(jìn)步往往始于我們觀測能力的增強。水災(zāi)檢測為幾乎所有水災(zāi)學(xué)分支提供重要觀測資料，構(gòu)成了整個觀測余震學(xué)的基礎(chǔ)。水災(zāi)檢測的最基本方式是從連續(xù)的水災(zāi)波形中提取基本的水災(zāi)信息（時間、位置和震級），因而形成水災(zāi)目錄。在過去六年中，新的水災(zāi)檢測軟硬件技術(shù)層出不窮，其中硬件方面包括節(jié)點水災(zāi)儀、分布式光纖等，軟件方面包括模板辨識、人工智能等。這種技術(shù)極大地增強了我們對小余震的檢測能力，對當(dāng)代水災(zāi)檢測方式形成了革命性的影響。
中國科學(xué)技術(shù)學(xué)院月球和空間科學(xué)大學(xué)李澤峰研究員在中文刊物上發(fā)表了論文inI:of（《地震檢測的技術(shù)改革I：水災(zāi)儀器的持續(xù)改革》）。本文是針對水災(zāi)檢測軟硬件進(jìn)展兩篇綜述文章中的第一篇，注重對硬件方面的發(fā)展進(jìn)行梳理，以期給讀者一個概覽式的了解。
近六年來，低成本大規(guī)模密集水災(zāi)陣列舉現(xiàn)了革命性的進(jìn)展，節(jié)點臺陣，MEMS傳感，分布式光纖是其中的典型代表。
圖1基于節(jié)點（node）、微電機(jī)械系統(tǒng)（MEMS）、分布式光纖（DAS）的大規(guī)模密集水災(zāi)陣列。(a)日本蘇梅地區(qū)節(jié)點陣列，約5200個節(jié)點；(b)中國大陸地區(qū)P-Alert水災(zāi)預(yù)警臺網(wǎng)，超過700個MEMS；(c)日本亞利桑那地區(qū)分布式光纖陣列，8720個通道。
節(jié)點水災(zāi)儀（node）將濾波器、電池、存儲等集成到一個獨立單元，大大便捷了布設(shè)。2011年日本蘇梅地區(qū)5200節(jié)點陣列在獲取地下高幀率結(jié)構(gòu)和余震監(jiān)測上取得成功，極大推動了節(jié)點臺網(wǎng)在水災(zāi)學(xué)研究的普及。但節(jié)點水災(zāi)儀在電瓶和數(shù)據(jù)儲存方面存在限制量子通訊陣列，因而適宜作為流動臺網(wǎng)。而更低成本的微電機(jī)械系統(tǒng)（MEMS），在水災(zāi)預(yù)警方面得到關(guān)注和使用，包括加拿大加洲地區(qū)的系統(tǒng)和中國大陸地區(qū)的P-Alert系統(tǒng)，而且MEMS靈敏度不足，在微震檢測的好處有限。
從2017年以來，分布式光纖傳感器（DAS）作為一種迅速獲得密集陣列的嶄新技術(shù)步入天然水災(zāi)學(xué)。它可以通過終端聯(lián)接外部電源和儲存，實現(xiàn)實時運行，因而突顯出成為下一代永久檢測臺網(wǎng)的潛力。尤其在現(xiàn)代城市已具有充足的通信光纖網(wǎng)路，DAS可以在城市迅速構(gòu)建一個兗州度檢測臺網(wǎng)。
圖2基于城市通信網(wǎng)路的分布式光纖陣列記錄到2019M7.1加洲水災(zāi)的一個M3.9地震波場，顯示了大量波場細(xì)節(jié)。
另外，DAS提供了一種相比于海底水災(zāi)儀更便捷、密度更高的觀測技術(shù)，有望彌補水災(zāi)學(xué)常年在海底環(huán)境的觀測空白。隨著對DAS數(shù)據(jù)認(rèn)識的提升和譯碼設(shè)備的升級，光纖技術(shù)將有可能對觀測余震學(xué)形成深遠(yuǎn)的影響。
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:LiZF(2021).inI:of.Sci34(2):177–188,doi:10.29382/eqs-2021-0011.