科学家发现,地下光纤能够用来监控城市活动

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汽车和路人所造成的震动会使地底电缆线造成与众不同的信号。如今，生物学家运用这一特点展现了新冠肺炎疫情对大家日常日常生活的危害。

2020 年春季，英国宾夕法尼亚莱斯大学的主校园内区（称之为“州学校”，职务级别为基层民主镇）由于封城而深陷静寂，但此外，一个临时性配置的仪器设备正“倾听”着地底的声响。宾夕法尼亚莱斯大学的研究精英团队将该仪器设备连接了一条长达 4 千米、围绕校园内的地底电信网光缆，将其变成了一种科学研究监控系统。

根据向光纤发送激光器，生物学家能够 检测到路面上的震动，它是因为震动会造成 光缆产生轻度形变。当有汽车驶来，或是有些人踏过地底光缆上边时，路面会将这种与众不同的地震灾害信号传送给光缆。因而，在沒有对路面开展影象监管的状况下，生物学家能够 根据这类方式 详尽勾画出一个以前热闹的小区是怎样深陷停滞不前，又怎样伴随着封禁的释放压力而渐渐地修复活力。

根据对这种地震灾害信号的剖析，研究工作人员发觉，在封禁逐渐后的 4 月份，校园里的客流量基本上降低为 0，并一直不断到 6 月份。比较之下，交通量在最开始的降低以后发生了回暖。“你能见到，与平常对比，路人少了许多，但交通量基本上早已恢复过来，”研究第一作者、宾夕法尼亚莱斯大学的地震学家朱铁源说，“这条光缆的确能够 辨别这类微小的信号。”她们的研究結果早已发布在《地震记录》（The Seismic Record）杂志期刊上。

更准确地说，光缆能够 纪录不一样頻率的震动信号。人的步伐造成的震动頻率在 1 到 5 HZ中间，而汽车行车造成的震动頻率贴近 40 或 50 HZ。工程机械设备的震动会超出 100 HZ。

光缆的原理是极致地捕捉光单脉冲，将其做为信号长距离传送。可是，当一辆汽车或一个人从光缆上边历经时，震动便会产生影响（换句话说“缺点”），即会出现小量的光透射回灯源。因为光的速度是已经知道的，因而宾夕法尼亚莱斯大学的研究工作人员可以用一束激光器来直射光纤，根据测算漫射光散播需要的時间来精确测量不一样长短光缆的震动。这类技术性在地球科学中被称作分布式系统光纤声传感器技术（distributed acoustic sensing，通称 DAS）。

传统式的地震仪根据內部元器件的物理学健身运动来纪录震动信号，只有精确测量地球上某一个点的主题活动。但应用 DAS 技术性，生物学家就可以顺着 4 千米长的光缆收集 2000 好几个点的信号 —— 类似每 2 米一个点 —— 进而得到路面主题活动的超细致信息内容。她们的研究从 2020 年 3 月封禁逐渐，到 2020 年 6 月完毕，那时候州学校的公司早已恢复营业。

从 DAS 精确测量的这种震动信号能够 看得出，已经基本建设新地下停车场的校园内西边到 4 月份时终止了工程施工，沒有造成一切工业生产主题活动的征兆。到 6 月，研究工作人员不但检测到设备重新启动所造成的震动，还能鉴别出以较低頻率嗡嗡叫的工程施工车子。但是，她们强调，虽然一些与新冠肺炎疫情相关的限定早已放开，但这时校园里的路人主题活动基本上沒有修复。

DAS 也许能做为跟踪大家健身运动的强劲专用工具，研究工作人员能够 无须根据手机位置数据信息，只是运用光缆来跟踪路人和汽车的运动轨迹。但是，此项技术性并不可以精确地鉴别某辆汽车或某一人。“你能说它是一辆汽车，或是是一辆货车，或是是一辆单车。但你不能说，‘哦，它是一辆 2019 年的日产森特拉’，”斯坦福学校的地球上科学家阿里埃尔・勒卢什说，“事实上，DAS 的群体极化是其较大的优点之一。”勒卢什沒有参加此项研究，但他在研究工作中中也会采用 DAS 技术性，而且参加了这篇毕业论文的同行评议。

另一方面，假如你要想根据光缆来跟踪某一人到大城市里的行迹，那他就务必一直顺着你所监管的光缆走动。一旦他偏移运动轨迹，你也就会丧失地震灾害信号。“粗略地说，假定它是在荒漠中，您有一根埋在地底的光纤，而有些人正顺着这一根光纤走动，而且或是唯一那么走的人，那麼没有错，你能跟踪其行迹，”勒卢什说，“你不能把光缆的信号与某一特殊的人联络起來。”因而，假如你要想长距离跟踪一个人得话，最好是应用双筒望远镜，或是跟踪她们的手机资料。

近些年，DAS 技术性在很多科学领域的运用快速发展趋势，这要得益于“暗光纤”，即早已铺装但沒有交付使用的光缆。伴随着互联网技术在 20 新世纪 90 时代的发展趋势，电力公司逐渐规模性铺装光缆。与挖地洞铺装光缆需要的人力资本对比，光缆自身相对性划算。因而，在互联网兴盛的预估中，很多企业都铺装了超出她们需要的电缆线。现如今，这种光纤中的绝大多数并未被应用，因而被称作“暗光纤”，可供租赁用以生物学家的试验。

但是，光纤的易用性或是得在于部位。英国莱斯大学的地球上科学家乔纳森・阿乔-富兰克林沒有参加此项新研究，但他是《地震记录》刊物的副编写。他说道：“很有可能在纽约市区，在证交所和新泽西州中间，会出现许多有关这种光纤的争执。但假如你远途越过内华达州的乡村地域，或许能寻找一些附加的資源供你运用。”

与传统式的地震仪不一样，光缆的工程造价很便宜，并且不用开关电源。拥有 DAS 技术性，你只必须一个“了解器”机器设备来发送激光器并接受越过光纤回到的数据信息。阿乔-富兰克林说：“因而，假如你要根据这种间距非常近的数据信息来精确测量地震灾害、表面波或大城市流通性，那这真的是一个非常好的方式 。”比如，阿乔-富兰克林以前在萨克拉门托周边，用一不平等条约 27 千米长的暗光纤纪录了 7 个月内产生的许许多多的地震灾害。

工程造价师早已在应用 DAS 来研究土壤层形变，科学家乃至早已应用远海光缆来监视鲸的主题活动（终究响声是以震动的方法散播）。“DAS 的运用毫无疑问是爆发式的，”阿乔-富兰克林说，“大家在冰河中置入光纤，随后由处在随意水质的船拖拽这种光纤，为此来测量温度。这真的是一套让人难以想象的技术性。”