分布式光纤地震传感技术在成像研究中的应用进展

张丽娜，谢 军，迟本鑫，刘红平，包 丰*

1 中国地震局地震研究所，武汉 430071

2 中国科学院精密测量科学与技术创新研究院 大地测量与地球动力学国家重点实验室，武汉 430077

0 引 言

观测一直是地震学研究的基础，仪器技术的每一次变革都对地震学研究起到了重要的推动作用.现代地震仪的发展可以追溯到Nicholas Cirillo在1731年发明的摆式地震仪，该仪器记录到了1947年发生在Naples的一次地震（Dewey and Byerly,1969）.当代地震仪的物理实现原理已经有了较大变化，除了传统摆式地震仪，压电式、涡流式、压阻式等，新型地震仪也发展起来（例如，陈瑛和宋俊磊，2013），如高频 GNSS（Global Navigation Satellite Systems）等也可以用作地震仪（例如, Guo et al., 2019）.从拓扑结构看，上述地震仪都是单点式仪器，记录观测点的质点位移、速度或者加速度.近年来，基于光纤传感器或短周期节点地震仪的密集地震台阵技术已发展成为低成本、高分辨观测的重要手段，在高精度事件检测和高分辨率结构成像方面受到越来越多的关注（例如, Bao et al.,2019; 包丰等, 2022）.

随着光电技术的发展，基于物理场对光信号的作用机理发展起来的光纤传感技术为地震观测提供了新的解决方案.光纤在地震波场作用下折射率发生变化，通过探测背向散射信号的强度、相位变化，可以获得地震波场的信息，由此发展了分布式应变传感（Distributed Strain Sensing）、分布式振动传感（Distributed Vibration Sensing）、分布式声波传感（Distributed Acoustic Sensing, DAS）等技术（Hartog, 2017）.分布式声波传感技术可以提供高精度的地震波形信息（例如, Parker et al., 2014），因此近年来被广泛应用于天然地震学、工程地震学和勘探……