新聞動態(tài)熊成、鄧陽凡等– ESS：城市地震學(xué)：密集地震臺陣監(jiān)測粵港澳大灣區(qū)城市脈動
?粵港澳大灣區(qū)作為世界級城市群，對東亞經(jīng)濟(jì)發(fā)展起著至關(guān)重要的作用，也是人口高度密集的區(qū)域。隨著城市化進(jìn)程的加快，大灣區(qū)的城市環(huán)境正經(jīng)歷深刻的變革，面臨著對基礎(chǔ)設(shè)施和公共服務(wù)優(yōu)化的迫切需求，以及可持續(xù)發(fā)展和災(zāi)害防御等領(lǐng)域的挑戰(zhàn)。因此，準(zhǔn)確把握城市活動的動態(tài)，對于城市管理和實(shí)現(xiàn)可持續(xù)發(fā)展具有重要意義。傳統(tǒng)監(jiān)控手段（如攝像頭、衛(wèi)星遙感）常受天氣影響或涉及隱私問題，而地震儀憑借其高靈敏度和全天候工作及無隱私風(fēng)險(xiǎn)等優(yōu)勢，已成為監(jiān)測城市活動的新工具，也是新興研究領(lǐng)域—城市地震學(xué)的主要手段。
?中國科學(xué)院廣州地球化學(xué)研究所博士生熊成及其導(dǎo)師鄧陽凡研究員，聯(lián)合廣東省地震局的王力偉高級工程師和葉秀薇研究員等合作者，將地震學(xué)技術(shù)引入城市動態(tài)監(jiān)測領(lǐng)域，利用布設(shè)在大灣區(qū)約60×60平方公里區(qū)域的6200多個(gè)節(jié)點(diǎn)式地震儀（圖1），開展了粵港澳大灣區(qū)城市活動監(jiān)測研究。通過功率譜密度和頻譜分析等方法，解析了城市地震噪聲的時(shí)空變化，成功捕捉了交通流量、地鐵運(yùn)行、船舶活動等人類活動的精細(xì)特征，為城市動態(tài)監(jiān)測和災(zāi)害管理提供了新思路。
圖1?(a)研究區(qū)位置；(b)面狀地震臺陣陣分布，顏色表示記錄數(shù)據(jù)的時(shí)長；(c)線性地震臺陣的分布；(d)本文所用地震儀。
?通過功率譜密度與頻譜分析，研究揭示了城市人文地震噪聲的顯著時(shí)空差異，且人文噪聲強(qiáng)度與人口密度和交通線路存在非常強(qiáng)的相關(guān)性（圖2）。城市核心區(qū)的人文地震噪聲強(qiáng)度比山區(qū)和農(nóng)村高，噪聲地圖與衛(wèi)星影像的城市空間格局高度吻合。在時(shí)間上，發(fā)現(xiàn)人文地震噪聲能量存在明顯清晰的日周期（早晚高峰顯著增強(qiáng)）、周周期波動，精準(zhǔn)反映了居民通勤、休閑等行為規(guī)律，為城市活力時(shí)空分布提供了量化依據(jù)。
圖2?研究區(qū)人文地震噪聲強(qiáng)度和衛(wèi)星圖對比。
?研究團(tuán)隊(duì)還利用頻譜分析技術(shù)對車輛、地鐵、火車和船只等各種交通工具所產(chǎn)生的高頻地震信號進(jìn)行了分析。成功自動識別車輛、地鐵、火車及船舶信號，構(gòu)建了不同交通方式的振動特征圖譜。通過信號分析精確估算車輛與地鐵行駛速度，并得到了精確的地鐵運(yùn)行班次表（圖3），與廣州地鐵官方時(shí)刻表高度一致，驗(yàn)證了地震學(xué)方法的可靠性。
圖3 (a)地鐵信號的自動識別；（b）地鐵列車的每小時(shí)統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)。紅線表示每小時(shí)的地鐵信號數(shù)量，藍(lán)線表示地鐵運(yùn)行之間的時(shí)間間隔。圓圈表示北向行駛的地鐵，三角形表示南向行駛的地鐵。帶星號的虛線表示廣州地鐵集團(tuán)發(fā)布的地鐵間隔。
?研究團(tuán)隊(duì)發(fā)現(xiàn)地震噪聲數(shù)據(jù)與人口密度（相關(guān)系數(shù)0.95）、夜間燈光強(qiáng)度（相關(guān)系數(shù)0.82）顯著相關(guān)，表明其可作為評估城市發(fā)展活躍度的新型指標(biāo)。研究團(tuán)隊(duì)前期已通過密集臺陣對粵港澳大灣區(qū)進(jìn)行了高分辨率淺層結(jié)構(gòu)探測和災(zāi)害評估（Xiong et al., 2024, SRL; Xiong et al., 2025, BSSA），進(jìn)一步證實(shí)了基于密集臺陣的城市地震學(xué)在災(zāi)害預(yù)警、地下結(jié)構(gòu)探測及智慧城市管理中的多元應(yīng)用潛力。通過融合分布式光纖傳感（DAS）與人工智能技術(shù)，未來有望構(gòu)建更廣域、實(shí)時(shí)化的城市動態(tài)感知網(wǎng)絡(luò)。?
圖4?城市脈動的地震學(xué)監(jiān)測示意圖。
?研究成果發(fā)表在國際知名學(xué)術(shù)期刊《Earth and Space Science》。這項(xiàng)工作得到了國家自然科學(xué)基金（U1901602）、國家重點(diǎn)研發(fā)計(jì)劃（2023YFC3008602）、廣東省科技計(jì)劃（2023A1111120028）等項(xiàng)目資助。
?文章相關(guān)信息：Xiong, C., Deng, Y.*, Wang, L., Ye, X, & Zhang, Y. (2025). High-resolution monitoring of urban activities with nodal seismometers in the Guangdong-Hong Kong-Macao Greater Bay Area, China. Earth and space science, 12(4), e2024EA004088. https://doi.org/10.1029/2024EA004088
?原文鏈接：https://doi.org/10.1029/2024EA004088
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參考文獻(xiàn)
Xiong, C., Ye, X., Guo, Z.*, Wang, L., Wu, X., Zhang, Y., & Lv, Z. (2024). High‐Resolution 3D Shallow S‐Wave Velocity Structure Revealed by Ambient‐Noise Double Beamforming with a Dense Array in Guangzhou Urban Area, China. Seismological Research Letters, 95(6), 3665-3680. https://doi.org/10.1785/0220230405
Xiong, C., Deng, Y.*, Ye, X., Wang, L., Zhang, Y., Lv, Z., Wang, X., Gong, X., & He, X. (2025). Quaternary Sediment Thicknesses, Paleochannels, and Hazard Assessment Revealed by a 6200‐Station Array in the Guangdong–Hong Kong–Macao Greater Bay Area, South China. Bulletin of the Seismological Society of America, 115(2),?694-706. https://doi.org/10.1785/0120240214
