地震動(dòng)參數(shù)速報(bào)技術(shù)研究

何加勇

(中國(guó)地震局地球物理研究所,北京 100081)

地震動(dòng)參數(shù)速報(bào)技術(shù)研究

何加勇

(中國(guó)地震局地球物理研究所,北京 100081)

本論文內(nèi)容涵蓋傳感器組網(wǎng),數(shù)據(jù)獲取、存儲(chǔ)、管理、遷移與服務(wù),以及地震動(dòng)參數(shù)計(jì)算與發(fā)布等檢測(cè)系統(tǒng)各個(gè)環(huán)節(jié),在研究過(guò)程中,以地震動(dòng)參數(shù)速報(bào)技術(shù)研究為主題,并注意把相關(guān)的技術(shù)應(yīng)用在實(shí)際的工作中?！盎贗PV6對(duì)地震烈度傳感器網(wǎng)絡(luò)”部分直接使用了Shake Map開(kāi)發(fā)過(guò)程中有關(guān)數(shù)據(jù)流的接收、服務(wù),操作系統(tǒng)的重編譯,事件檢測(cè),圖片產(chǎn)出,加速度與烈度換算關(guān)系等研究?jī)?nèi)容;“強(qiáng)地面運(yùn)動(dòng)估計(jì)探索”一章研究?jī)?nèi)容彌補(bǔ)了在大地震發(fā)生時(shí),Shake Map用一個(gè)質(zhì)心來(lái)描述震源最大破裂點(diǎn)的不足;“地震臺(tái)陣數(shù)據(jù)系統(tǒng)研究”部分,采用了ShakeMap軟件系統(tǒng)中使用的:數(shù)據(jù)流接收、解析,數(shù)據(jù)庫(kù)存儲(chǔ)觀測(cè)數(shù)據(jù),對(duì)數(shù)據(jù)的補(bǔ)零、排序、元數(shù)據(jù)補(bǔ)齊,Web發(fā)布技術(shù)等;在“臺(tái)陣數(shù)據(jù)服務(wù)系統(tǒng)”的研究開(kāi)發(fā)過(guò)程中,考慮到臺(tái)陣數(shù)據(jù)中心需要比較完善的數(shù)據(jù)管理、數(shù)據(jù)安全體系,使得在保障數(shù)據(jù)安全的前提下,不僅能夠進(jìn)行有效的數(shù)據(jù)服務(wù),同時(shí),從管理的角度需要知道數(shù)據(jù)庫(kù)中,有什么內(nèi)容、質(zhì)量如何,就做了數(shù)據(jù)管理、數(shù)據(jù)遷移及數(shù)據(jù)質(zhì)量評(píng)價(jià)方面的設(shè)計(jì)工作。

本論文也是在近幾年學(xué)習(xí)和工作過(guò)程中,參與及負(fù)責(zé)項(xiàng)目的研究成果。較系統(tǒng)地研究和總結(jié)了計(jì)算機(jī)技術(shù)在地震系統(tǒng)的幾點(diǎn)應(yīng)用。內(nèi)容包括傳感器網(wǎng)絡(luò)、IPV6技術(shù)、測(cè)震數(shù)據(jù)的特點(diǎn)、海量數(shù)據(jù)存儲(chǔ)、測(cè)震數(shù)據(jù)格式之間的轉(zhuǎn)換、測(cè)震數(shù)據(jù)服務(wù)系統(tǒng)的設(shè)計(jì)及實(shí)現(xiàn)、地震數(shù)據(jù)處理方法Internet Shake Map的具體實(shí)現(xiàn)等內(nèi)容。傳感器網(wǎng)絡(luò)技術(shù)方面主要著重于傳感器網(wǎng)絡(luò)的超低功耗設(shè)計(jì)、數(shù)據(jù)傳輸協(xié)議與方式、自組織結(jié)構(gòu)、多跳路由、智能化及以數(shù)據(jù)為中心等關(guān)鍵技術(shù);對(duì)IPV6的研究?jī)?nèi)容在于基于IPV6協(xié)議棧的嵌入式地震觀測(cè)設(shè)備實(shí)現(xiàn)方面,涉及內(nèi)嵌IPSec到安全解決方案、基于QoS的數(shù)據(jù)傳輸質(zhì)量保證能力、IPV4及IPV6雙協(xié)議棧的具體實(shí)現(xiàn)、P2P技術(shù)的應(yīng)用等;針對(duì)測(cè)震觀測(cè)系統(tǒng)所存在的海量數(shù)據(jù)存儲(chǔ)問(wèn)題,考慮了存儲(chǔ)系統(tǒng)的網(wǎng)絡(luò)安全、數(shù)據(jù)存儲(chǔ)的數(shù)據(jù)庫(kù)模型設(shè)計(jì)、數(shù)據(jù)安全、歸檔與備份等情況;在進(jìn)行數(shù)據(jù)存儲(chǔ)與數(shù)據(jù)服務(wù)的過(guò)程中,所涉及到的數(shù)據(jù)格式轉(zhuǎn)換問(wèn)題,做了針對(duì)SAC、SEED、Miniseed、evt等格式之間的相互轉(zhuǎn)換工作,使得不同的應(yīng)用軟件能夠使用不同數(shù)據(jù)來(lái)源的數(shù)據(jù);數(shù)據(jù)服務(wù)系統(tǒng)在設(shè)計(jì)時(shí),首先考慮了解決數(shù)據(jù)庫(kù)訪問(wèn)速度問(wèn)題,其次考慮軟件整體架構(gòu)、數(shù)據(jù)處理時(shí)的效率問(wèn)題;InternetShakeMap則重點(diǎn)在于理論研究與實(shí)際應(yīng)用的結(jié)合方面,例如,如何快速的產(chǎn)出振動(dòng)圖,對(duì)于大震時(shí),如何使用破裂過(guò)程來(lái)計(jì)算震中的地震烈度和加速度等內(nèi)容。

在研究和學(xué)習(xí)過(guò)程中,注意到了理論研究與實(shí)際相結(jié)合,把研究成果應(yīng)用在不同的項(xiàng)目中,并發(fā)揮了相應(yīng)的作用。基于計(jì)算所研制的GAINS無(wú)線傳感器網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)開(kāi)發(fā)的無(wú)線傳感器網(wǎng)絡(luò)和基于IPV6的嵌入式烈度計(jì),已經(jīng)在2006年度的“基于IPv6的地震烈度傳感器示范網(wǎng)絡(luò)”地震行業(yè)專(zhuān)項(xiàng)中得到應(yīng)用,并在2009年度的“下一代互聯(lián)網(wǎng)業(yè)務(wù)試商用及設(shè)備化專(zhuān)項(xiàng)”進(jìn)行進(jìn)一步的完善;海量數(shù)據(jù)存儲(chǔ)、數(shù)據(jù)安全、歸檔與服務(wù)等研究?jī)?nèi)容,已經(jīng)應(yīng)用于中國(guó)地震科學(xué)探測(cè)臺(tái)陣數(shù)據(jù)中心的數(shù)據(jù)服務(wù)系統(tǒng)中,并且該系統(tǒng)現(xiàn)在已經(jīng)正常運(yùn)行,現(xiàn)在數(shù)據(jù)庫(kù)中已經(jīng)存儲(chǔ)有3T的事件和連續(xù)波形數(shù)據(jù),同時(shí),在開(kāi)發(fā)該數(shù)據(jù)服務(wù)系統(tǒng)的同時(shí),針對(duì)JOPENS使用的SEED格式和IRIS使用的SEED格式進(jìn)行了深入的解析,并進(jìn)行相互之間的轉(zhuǎn)換,使得通用的地震分析處理軟件,尤其是國(guó)外的數(shù)據(jù)處理軟件,能夠使用JOPENS產(chǎn)出的數(shù)據(jù),同時(shí),JOPENS也能夠使用通用的SEED格式的數(shù)據(jù);Internet Shake Map則是直接接收測(cè)震數(shù)據(jù)流數(shù)據(jù),對(duì)獲取的觀測(cè)數(shù)據(jù)進(jìn)行適當(dāng)?shù)奶幚砗?能夠在震后快速地產(chǎn)出峰值速度、加速度和儀器烈度分布圖,針對(duì)大地震不能視為一個(gè)質(zhì)心的情況,開(kāi)發(fā)了快速地震破裂過(guò)程的處理程序,期望能夠在大地震發(fā)生時(shí),也能夠快速地產(chǎn)出地震儀器烈度分布圖,該軟件系統(tǒng)已經(jīng)在臺(tái)網(wǎng)中心進(jìn)行了部署,并且在臺(tái)網(wǎng)中心的首都圈強(qiáng)震中心針對(duì)加速度觀測(cè)做了類(lèi)似的開(kāi)發(fā)。

地震;數(shù)據(jù)庫(kù);傳感器網(wǎng)絡(luò);嵌入式;IPV6;SEED;震動(dòng)圖;ShakeMap

P315.9,TP39;

A;

10.3969/j.issn.0235-4975.2010.02.014

(作者電子信箱,何加勇:hjy@cea-igp.ac.cn)