1.引言
為了實施迅速、有效的地震應急措施，最大限度地減輕地震災害，人們必須首先了解地震的影響大小和範圍。在目前，藉助於分布廣泛的地震監測台網，在震後幾分鐘內獲知地震的位置及震級已不再成為問題。但是，由於地震產生的破壞並不是這兩個參數的簡單函式，同時，過於粗略的地震影響估計並不能滿足地震應急反應的需要。例如，在1999年9月21日的台灣集集地震中，破壞最嚴重的地區並不在震中附近，而在距離震中50公里的東勢鎮；又如在1995年的日本阪神地震中，位於東京市的中央政府在震後幾個小時才獲知地震的整體破壞情況，大大延緩了地震救援行動的開展。
近十幾年來，隨著全球經濟形勢的好轉以及人們對強震觀測認識的深人，世界各國對強震觀測台網的建設給予了高度重視。同時，隨著數字強震儀、數字通信技術及計算機軟硬體的發展，強震觀測台網的目的已不再局限於為近場地震學與地震工程學研究提供實測數據，而是擴展到直接為防震減災服務。利用實時或近實時強震台站實測的地震動記錄進行地震動強度(烈度)速報，為地震應急反應提供第一手基礎依據就是其中的一個具體體現。本文針對我國“十五”期間部分地區與大城市將建設地震烈度速報系統的實際需求，在詳細分析了國內外地震動強度(烈度)速報方法的基礎上，結合我國的具體情況對地震動強度(烈度)速報軟體研製中的關鍵技術問題進行討論。
2.地震動強度（烈度）速報的國內外現狀
由於強震台站觀測的加速度參數以及由其計算出的速度、位移、反應譜等參數與工程結構破壞之間有著非常直接的聯繫，因此地震動強度速報，特別是基於實測地震動時程的地震烈度速報，受到了國際地震工程界和許多國家政府的重視。美國、日本和中國大陸及台灣省等，已在整個國家或部分地區布設了密集的強震觀測台網，並開始了地震動強度(烈度)的速報。
2．1 日本
日本是世界上地震活動頻繁、遭受地震破壞最嚴重的國家之一。自20世紀90年代初期，日本氣象廳(JMA)就著手建設用於監測地震烈度的強震觀測台網和地震信息系統。目前他們已建成專門用於地震烈度監測的強震觀測台站574個，所用儀器為JMA一87型簡易強震儀(烈度計)。為了與地震烈度表定義的烈度相區別，他們將烈度計所測定的值稱為“氣象廳測定烈度”。
這些台站計算的地震烈度通過專用通信線路分別向6個區域海嘯報警中心傳送，經過快速的綜合處理在震後大約2分鐘，即通過衛星、電視和廣播向政府有關機構、用戶和公眾發布各地的地震烈度信息。目前，日本消防廳正在實施一個建設3000多個地震烈度監測台的新計畫，日後這些台站獲取的信息也將納入JMA烈度速報系統。
2．2 美國
在地震活動頻繁的加利福尼亞州南部地區，美國聯邦政府和州政府的有關部門建設了670餘個強震台站。自1994年開始，美國聯邦地質調查局(USGS)、加州理工學院(Caltech)和加州礦產地質局(CDMG)利用TriNet實時和近實時強震台站獲取的加速度記錄在Internet上發布地震動峰值與烈度等值線圖。這些圖件在震後3—5分鐘內即可完成。
此外，位於Berkeley的加州大學利用Berkeley數字地震台網和加州北部USGS地震台網也建設了一個地震信息速報系統，在地震大於5．5級時發布地震動參數。由於在實時地震台網中布設有加速度計的台站較少，所以多數台站處的地震動值需進行經驗估計。
2．3 中國台灣省
台灣中央氣象局自1992年至1997年開始推動“台灣強地動觀測計畫(TSMIP)”，建成了由650個電話撥號數字強震台組成的台灣強震觀測台網；1998年繼續推行“強地動觀測第二期計畫一建置強震速報系統”，在75個已有的實時地震台上安裝了加速度計，並開發了相應的軟體，從而形成了完整的地震信息快速發布系統(TREIRS)。該系統的速報目標是在震後一分鐘得知各地的烈度資料，三分鐘完成地震震級及震中位置的判定，五分鐘內通過計算機網路、傳呼、傳真等多個途徑對外發布完整的地震信息。
TSMIP台站多位於都市區內，相應位置處的地面運動值對於地震應急反應與地震災害的快速評估有著重要作用。鑒於TSMIP台站的實測數據依靠人工現場回收不能滿足地震應急的需要，所以在地震動強度速報中採用經驗方法來快速估算TSMIP台站處的地震動值。
2．4 中國大陸
在“九五”期間，為了提升首都圈範圍內的地震應急反應能力，中國地震局建立了我國第一個由72個實時數據傳輸強震台和80個電話撥號數據傳輸強震台構成的地震動強度(烈度)速報台網。
在“十五”期間，中國地震局除了繼續對北京市、天津市的地震烈度速報台網進行加密建設外，還擬在昆明、蘭州、烏魯木齊等城市新建地震烈度速報台網；部分省地震局也正在計畫建設具有地震烈度速報功能的區域強震台網。
3.我國地震烈度的計算
在首都圈地震烈度速報系統中，地震烈度的計算採用中國地震局工程力學研究所袁一凡教授提出的方法。針對國外地震烈度計算方法的不足以及我國建築物的實際特點，他提出了如下地震烈度計算方法。
3．1 所用地震動參數
借鑑JMA地震烈度的計算，選取如下參數用於地震烈度的計算：(1)強度：選取水平峰值加速度(兩個水平分量中峰值大者)和垂直峰值加速度。(2)頻譜特徵：採用傅氏振幅譜峰值對應的頻率(卓越頻率)作為頻譜特徵參數。(3)持時：20%相對持時(最初和最後達到峰值20%的兩點間時間)。(4)反應譜：基於我國絕大多數建築物的自振頻率特點，選取8Hz、5Hz、2Hz、1Hz四個有代表性的反應譜值參與統計分析，其中5Hz和lHz為主要值。
3．2 地震烈度的確定方法
考慮到巨觀烈度定義的模糊性，採用模糊方法來研究烈度和各有關物理量之間的關係。它的優點是能夠綜合不同因子的判斷結果，給出適當的屬性判定。這裡考慮的烈度評定範圍為<IV、IV、V、VI、VII、Ⅷ 、IX、>IX共8檔；取峰值加速度A、卓越頻率和持時等地震動參數組成一個評定論域；四個周期點的反應譜組成另一個評定論域。判定的大致步驟是首先針對兩評定論域單獨進行判定，然後根據地震動參數和反應譜參數對烈度影響的權向量，綜合兩判定結果得到綜合判定結果模糊向量，最後取隸屬度最大值對應的烈度或以隸屬度為權因子的加權平均結果作為最終的地震烈度判定結果。
採用模糊評定方法和根據實際地震資料確定的隸屬度、權因子係數，對國內外1 1次地震的地震烈度進行了計算。經與巨觀烈度對比，發現本方法在多數情況下都能得到比較合理的結果。
