國(guó)家野外科學(xué)觀測(cè)研究站觀測(cè)技術(shù)規(guī)范 第四卷 地球物理與地表動(dòng)力災(zāi)害

開展長(zhǎng)期的、規(guī)范化的科學(xué)觀測(cè)是國(guó)家野外科學(xué)觀測(cè)研究站的首要任務(wù)，也是獲取高質(zhì)量科學(xué)數(shù)據(jù)和開展聯(lián)網(wǎng)研究的基礎(chǔ)與保障。本系列規(guī)范以國(guó)家戰(zhàn)略需求和長(zhǎng)期地球物理與地表動(dòng)力災(zāi)害研究為導(dǎo)向，指出了地球物理與地表動(dòng)力災(zāi)害領(lǐng)域野外站觀測(cè)技術(shù)規(guī)范的基本任務(wù)與內(nèi)容，提出了野外站長(zhǎng)期觀測(cè)與專項(xiàng)觀測(cè)相結(jié)合的技術(shù)體系，明確了本領(lǐng)域不同類型野外站的觀測(cè)指標(biāo)體系、觀測(cè)技術(shù)方法和觀測(cè)場(chǎng)地建設(shè)要求，制定了明確的數(shù)據(jù)匯交與管理要求，以保證觀測(cè)數(shù)據(jù)的長(zhǎng)期性、穩(wěn)定性和可比性，從而推動(dòng)開展全國(guó)和區(qū)域尺度的聯(lián)網(wǎng)觀測(cè)與研究。本系列規(guī)范適用于指導(dǎo)地球物理與地表動(dòng)力災(zāi)害領(lǐng)域國(guó)家野外科學(xué)觀測(cè)研究站以及相關(guān)行業(yè)部門野外站開展觀測(cè)研究工作。

序 一

國(guó)家野外科學(xué)觀測(cè)研究站作為“分布式野外實(shí)驗(yàn)室”，是國(guó)家科技創(chuàng)新體系組成部分，也是重要的國(guó)家科技創(chuàng)新基地之一。國(guó)家野外科學(xué)觀測(cè)研究站面向社會(huì)經(jīng)濟(jì)和科技發(fā)展戰(zhàn)略需求，依據(jù)我國(guó)自然條件與人為活動(dòng)的地理分布規(guī)律進(jìn)行科學(xué)布局，開展野外長(zhǎng)期定位觀測(cè)和科學(xué)試驗(yàn)研究，實(shí)現(xiàn)理論突破、技術(shù)創(chuàng)新和人才培養(yǎng)，通過(guò)開放共享服務(wù)，為科技創(chuàng)新提供支撐和條件保障。

2005年，受科技部的委托，我作為“科技部野外科學(xué)觀測(cè)研究站專家組”副組長(zhǎng)參與了國(guó)家野外科學(xué)觀測(cè)研究站的建設(shè)工作，見證了國(guó)家野外科學(xué)觀測(cè)研究站的快速發(fā)展。截至2021年底，我國(guó)已建成167個(gè)國(guó)家野外科學(xué)觀測(cè)研究站，在長(zhǎng)期基礎(chǔ)數(shù)據(jù)獲取、自然現(xiàn)象和規(guī)律認(rèn)知、技術(shù)研發(fā)應(yīng)用等方面發(fā)揮了重要作用，為國(guó)家生態(tài)安全、糧食安全、國(guó)土安全和裝備安全等方面做出了突出貢獻(xiàn)，一大批中青年科學(xué)家依托國(guó)家野外科學(xué)觀測(cè)研究站得以茁壯成長(zhǎng)，有力提升了我國(guó)野外科學(xué)觀測(cè)研究的國(guó)際地位。

通過(guò)長(zhǎng)期野外定位觀測(cè)獲取科學(xué)數(shù)據(jù)，是國(guó)家野外站的重要職能。建立規(guī)范化的觀測(cè)技術(shù)體系則是保障野外站獲取高質(zhì)量、長(zhǎng)期連續(xù)科學(xué)數(shù)據(jù)、開展聯(lián)網(wǎng)研究的根本。科技部高度重視國(guó)家野外站的標(biāo)準(zhǔn)化建設(shè)工作，并成立了全國(guó)科技平臺(tái)標(biāo)準(zhǔn)化技術(shù)委員會(huì)野外科學(xué)觀測(cè)研究標(biāo)準(zhǔn)專家組，啟動(dòng)了國(guó)家野外站觀測(cè)技術(shù)規(guī)范的研究編制工作。我全程參加了技術(shù)規(guī)范的高水平專家研討評(píng)審會(huì)，欣慰地看到通過(guò)不同領(lǐng)域的野外臺(tái)站站長(zhǎng)、一線監(jiān)測(cè)人員和科研人員的共同努力，目前國(guó)家野外站五大領(lǐng)域的觀測(cè)技術(shù)規(guī)范已經(jīng)基本編制完成，將以叢書形式分領(lǐng)域出版。

面對(duì)國(guó)家社會(huì)經(jīng)濟(jì)發(fā)展的科技需求，國(guó)家野外站也亟須從頂層設(shè)計(jì)、基礎(chǔ)能力和運(yùn)行管理等方面，進(jìn)一步加強(qiáng)體系化建設(shè)，才能更有效實(shí)現(xiàn)國(guó)家重大需求的科技支撐。我相信，“國(guó)家野外科學(xué)觀測(cè)研究站觀測(cè)技術(shù)規(guī)范”叢書的出版一方面將促進(jìn)國(guó)家野外站管理的規(guī)范化，另一方面將有效推動(dòng)國(guó)家野外站觀測(cè)研究工作的長(zhǎng)期穩(wěn)定發(fā)展，并取得更高水平研究成果，更有效地支撐國(guó)家重大科技需求。

中國(guó)科學(xué)院院士 陳宜瑜

序 二

當(dāng)前我國(guó)經(jīng)濟(jì)已由高速增長(zhǎng)階段轉(zhuǎn)向高質(zhì)量發(fā)展階段，資源環(huán)境約束日漸增大。推動(dòng)經(jīng)濟(jì)社會(huì)綠色化、低碳化發(fā)展是生態(tài)文明建設(shè)的核心，是實(shí)現(xiàn)高質(zhì)量發(fā)展的關(guān)鍵。依托野外站開展長(zhǎng)期觀測(cè)與研究，推動(dòng)生態(tài)系統(tǒng)與生物多樣性、地球物理與地表動(dòng)力災(zāi)害、材料腐蝕降解與基礎(chǔ)設(shè)施安全等五大領(lǐng)域的學(xué)科發(fā)展，是支撐國(guó)家社會(huì)經(jīng)濟(jì)高質(zhì)量發(fā)展和助力新質(zhì)生產(chǎn)力的重要基礎(chǔ)性保障。

標(biāo)準(zhǔn)化和規(guī)范化的觀測(cè)技術(shù)體系是國(guó)家野外站開展協(xié)同觀測(cè)，并獲取高質(zhì)量聯(lián)網(wǎng)觀測(cè)數(shù)據(jù)的前提與基礎(chǔ)。國(guó)家野外站由來(lái)自于不同行業(yè)部門的觀測(cè)站組成，在臺(tái)站定位、主要任務(wù)和領(lǐng)域方向等方面存在不同程度的差異，對(duì)野外站規(guī)范化協(xié)同觀測(cè)和標(biāo)準(zhǔn)化數(shù)據(jù)積累的影響日益明顯。目前國(guó)家野外站存在觀測(cè)體系不統(tǒng)一、部分野外站類型規(guī)范化技術(shù)體系缺乏的突出問(wèn)題，亟須在現(xiàn)有野外站觀測(cè)技術(shù)體系基礎(chǔ)上，制定標(biāo)準(zhǔn)化的觀測(cè)技術(shù)規(guī)范，以保障國(guó)家野外站長(zhǎng)期觀測(cè)和研究的科學(xué)性，觀測(cè)任務(wù)實(shí)施的統(tǒng)一性與規(guī)范性，更有效地服務(wù)于國(guó)家重大科技需求和學(xué)科建設(shè)發(fā)展。

2021年6月，科技部基礎(chǔ)司和國(guó)家科技基礎(chǔ)條件平臺(tái)中心啟動(dòng)了國(guó)家野外站觀測(cè)技術(shù)規(guī)范的研究編制工作，并成立了全國(guó)科技平臺(tái)標(biāo)準(zhǔn)化技術(shù)委員會(huì)“野外科學(xué)觀測(cè)研究標(biāo)準(zhǔn)專家組”，組織不同領(lǐng)域技術(shù)骨干開展野外站觀測(cè)技術(shù)規(guī)范的編寫工作。兩年多來(lái)，數(shù)百名野外站一線科研人員開展全力協(xié)作，圍繞技術(shù)規(guī)范的編制進(jìn)行了百余次不同規(guī)模的研討和修改。作為野外科學(xué)觀測(cè)研究標(biāo)準(zhǔn)專家組組長(zhǎng)，我參與了技術(shù)規(guī)范編制工作的整個(gè)過(guò)程，也見證了野外站科研精神的傳承，很欣慰地看到一支甘心扎根野外、勇于奉獻(xiàn)和致力于野外科學(xué)觀測(cè)研究科技隊(duì)伍的成長(zhǎng)。隨著國(guó)家野外站五大領(lǐng)域的觀測(cè)技術(shù)規(guī)范編制工作的完成，該成果將以叢書形式陸續(xù)出版，并將很快開展相應(yīng)的野外站宣貫工作，從而有效推動(dòng)國(guó)家野外科學(xué)觀測(cè)研究站的規(guī)范化建設(shè)與運(yùn)行管理，為更好地發(fā)揮國(guó)家野外站科技平臺(tái)作用，助力實(shí)現(xiàn)我國(guó)高水平科技自立自強(qiáng)提供基礎(chǔ)性支撐。

中國(guó)科學(xué)院院士 于貴瑞

前 言

地球是人類賴以生存的家園，然而自然災(zāi)害的頻發(fā)與復(fù)雜的地球系統(tǒng)動(dòng)態(tài)變化息息相關(guān)。固體地球物理、日地空間環(huán)境、水力型災(zāi)害、重力型災(zāi)害和地震災(zāi)害等多領(lǐng)域的觀測(cè)研究，不僅是人類探索地球系統(tǒng)演化規(guī)律、理解自然災(zāi)害成因和機(jī)制的關(guān)鍵基礎(chǔ)，而且是服務(wù)于國(guó)家防災(zāi)減災(zāi)戰(zhàn)略需求、保障社會(huì)經(jīng)濟(jì)可持續(xù)發(fā)展的重要支撐。近年來(lái)，隨著全球氣候變化、極端自然事件頻發(fā)以及人類活動(dòng)的加劇，自然災(zāi)害的發(fā)生呈現(xiàn)出更為復(fù)雜的態(tài)勢(shì)。這不僅對(duì)科學(xué)研究提出了更高的要求，也對(duì)災(zāi)害觀測(cè)和預(yù)警體系建設(shè)提出了更大的挑戰(zhàn)。

國(guó)家野外科學(xué)觀測(cè)研究站作為長(zhǎng)期定位觀測(cè)和科學(xué)研究的基礎(chǔ)平臺(tái)，在推動(dòng)科學(xué)認(rèn)知突破、服務(wù)國(guó)家重大科技任務(wù)以及滿足防災(zāi)減災(zāi)重大需求等方面發(fā)揮了不可替代的作用。近年來(lái)，我國(guó)在固體地球物理、日地空間環(huán)境、水力型災(zāi)害、重力型災(zāi)害及地震災(zāi)害等領(lǐng)域已建成一批國(guó)家級(jí)和省部級(jí)野外科學(xué)觀測(cè)研究站。這些站點(diǎn)通過(guò)長(zhǎng)期監(jiān)測(cè)和科學(xué)研究，積累了大量寶貴的數(shù)據(jù)與經(jīng)驗(yàn)。然而，觀測(cè)技術(shù)與方法的快速發(fā)展，以及不同站點(diǎn)間監(jiān)測(cè)目標(biāo)和任務(wù)的多樣性，也帶來(lái)了數(shù)據(jù)標(biāo)準(zhǔn)不一、規(guī)范化不足等問(wèn)題，亟須制定系統(tǒng)化、規(guī)范化的觀測(cè)指標(biāo)體系和技術(shù)規(guī)范，以實(shí)現(xiàn)觀測(cè)數(shù)據(jù)的高質(zhì)量、可比性和共享性，為深入研究災(zāi)害成因、演化規(guī)律及風(fēng)險(xiǎn)防控提供科學(xué)依據(jù)。

為此，本系列規(guī)范圍繞固體地球物理、日地空間環(huán)境、水力型災(zāi)害、重力型災(zāi)害和地震災(zāi)害五大領(lǐng)域，系統(tǒng)梳理了相關(guān)領(lǐng)域長(zhǎng)期科學(xué)觀測(cè)的目標(biāo)、任務(wù)與內(nèi)容，結(jié)合國(guó)家不同發(fā)展階段的重大需求，構(gòu)建了統(tǒng)一的觀測(cè)指標(biāo)體系和技術(shù)方法，制定了規(guī)范化的觀測(cè)流程與數(shù)據(jù)管理標(biāo)準(zhǔn)。本系列規(guī)范的編寫遵循系統(tǒng)性、科學(xué)性、先進(jìn)性和可操作性的原則，充分參考國(guó)內(nèi)外已有技術(shù)規(guī)范和研究成果，結(jié)合我國(guó)野外觀測(cè)研究的實(shí)際需求，力求為未來(lái)的聯(lián)網(wǎng)觀測(cè)與數(shù)據(jù)共享提供科學(xué)指導(dǎo)，支撐國(guó)家防災(zāi)減災(zāi)戰(zhàn)略目標(biāo)的實(shí)施。

固體地球物理分冊(cè)著眼于固體地球物理學(xué)的長(zhǎng)期定位觀測(cè)，探索地球系統(tǒng)的動(dòng)力學(xué)過(guò)程及其物質(zhì)組成和演化規(guī)律，為能源資源開發(fā)和固體地球?yàn)?zāi)害防控提供科學(xué)支撐。

日地空間環(huán)境分冊(cè)聚焦地球空間環(huán)境的狀態(tài)及其變化規(guī)律，服務(wù)于“子午工程”“北斗導(dǎo)航”“載人航天”等重大科技任務(wù)，為空間活動(dòng)安全和高技術(shù)系統(tǒng)運(yùn)行提供保障。

水力型災(zāi)害分冊(cè)立足于受全球氣候變化和人類活動(dòng)影響的地表水力型災(zāi)害，研究其成因、演化規(guī)律及防控策略，為山洪、泥石流、水土流失等災(zāi)害的監(jiān)測(cè)預(yù)警與防治提供技術(shù)支持。

重力型災(zāi)害分冊(cè)針對(duì)滑坡、崩塌、地面沉降、雪崩等災(zāi)害，構(gòu)建孕災(zāi)環(huán)境與成災(zāi)機(jī)制的觀測(cè)指標(biāo)體系，為區(qū)域?yàn)?zāi)害風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估與防控提供科學(xué)依據(jù)。

地震災(zāi)害分冊(cè)重點(diǎn)研究強(qiáng)震孕育、地震動(dòng)效應(yīng)及次生災(zāi)害機(jī)理，服務(wù)于國(guó)家地震安全需求，提升地震災(zāi)害風(fēng)險(xiǎn)防控能力。

點(diǎn)擊圖片可跳轉(zhuǎn)購(gòu)買

本系列規(guī)范可供地球物理學(xué)、空間物理學(xué)、天文學(xué)、災(zāi)害學(xué)、水文學(xué)、水力學(xué)、水土保持學(xué)、地貌學(xué)、自然地理學(xué)、工程地質(zhì)學(xué)等學(xué)科領(lǐng)域科研人員開展野外觀測(cè)研究工作參考使用。

本文摘自科學(xué)出版社2025年5月出版《國(guó)家野外科學(xué)觀測(cè)研究站觀測(cè)技術(shù)規(guī)范. 第四卷, 地球物理與地表動(dòng)力災(zāi)害》一書，內(nèi)容有刪節(jié)。標(biāo)題為編者所加。

（本文編輯：韋沁weiqin@cspm.com.cn）

地球?yàn)槟愣D(zhuǎn)！

歡迎關(guān)注：賽杰奧（sci_geo）

科學(xué)出版社地球科學(xué)訂閱號(hào)