地震數(shù)字處理系統(tǒng)的研制與應用＊

夏仕安 劉澤民 戚 浩 趙 楠 張 炳 程 鑫

1）安徽省地震局，合肥 230031 2）安徽省六安市地震局，六安 231330

引言

隨著中國地震局“十五”數(shù)字地震觀測網(wǎng)絡項目的完成，全國基本實現(xiàn)了測震觀測的數(shù)字化。在VPN組成的虛擬專用網(wǎng)的強大技術支撐下，各省地震局、市縣地震局很容易組成“虛擬測震臺網(wǎng)”。“虛擬測震臺網(wǎng)”技術應用范圍十分廣泛，除各省地震局臺網(wǎng)中心從國家臺網(wǎng)中心服務器實時下載鄰省臺站數(shù)據(jù)外，更大的應用還在于市縣地震局和地震臺站的地震監(jiān)測和地震研究工作[1]。在不增加或少許增加投資的條件下，市縣地震局和臺站可充分依托省地震局“十五”數(shù)字測震臺網(wǎng)的技術平臺，建立自身“虛擬測震臺網(wǎng)”，提升社會顯示度，完善其監(jiān)測預報體系。在此基礎上，開發(fā)出地震自動定位系統(tǒng)，向當?shù)卣约暗卣鹬鞴懿块T第一時間提供監(jiān)控區(qū)域及周邊地區(qū)發(fā)生有感以上地震信息，為地震應急、抗震救災提供快速可靠的信息支持[2]。

1 系統(tǒng)整體結構

基于虛擬測震臺網(wǎng)開發(fā)的地震數(shù)字處理系統(tǒng)主要由以下5個部分組成：波形數(shù)據(jù)接收和解壓縮模塊、波形顯示和震相標注模塊、通道檢測和觸發(fā)報警模塊、GIS地圖顯示模塊和地震短信發(fā)布模塊組成。在開發(fā)過程中，地震數(shù)字處理系統(tǒng)一直放置在安徽省阜陽市地震局進行試運行。其硬件布局和系統(tǒng)流程分別見圖1和圖2。

2 各功能模塊設計

2.1 波形數(shù)據(jù)接收和解壓縮模塊

JOPENS系統(tǒng)的SSS服務器通過虛擬測震臺網(wǎng)技術接收地震臺站波形數(shù)據(jù)。本模塊通過NetSeis/IP協(xié)議登錄到SSS服務器獲取實時MiniSEED格式波形數(shù)據(jù)，并通過STEIM2算法對數(shù)據(jù)進行解壓縮（按照SEED2.3規(guī)范，參考中華人民共和國地震行業(yè)標準——地震波形數(shù)據(jù)交換格式DB/T2-2003）。

圖1 硬件布局圖

圖2 系統(tǒng)流程圖

2.2 波形顯示和震相標注模塊

本模塊從波形數(shù)據(jù)接收和解壓縮模塊獲取地震波形數(shù)據(jù)，并將實時顯示波形和震相。由于地震儀器的采樣率比較高，如果不做任何處理將波形直接顯示在屏幕上的話，受限于CPU和外設顯示器之間的通信速度，會造成實時波形顯示不流暢乃至程序死機。為了要提高繪制波形曲線的速度，就必須要減少繪制曲線的數(shù)據(jù)集。本模塊采用均勻大數(shù)據(jù)集壓縮算法以減少繪制波形曲線的數(shù)據(jù)集，使得系統(tǒng)能最少失真、流暢地顯示實時波形。

2.3 通道檢測和觸發(fā)報警模塊

實時事件檢測是地震數(shù)據(jù)實時處理系統(tǒng)中的一項重要任務。事件檢測的目的在于從連續(xù)的信號數(shù)據(jù)流中檢測到需要處理的事件信號。事件檢測的要求：一是盡可能地把所有的事件識別出來，即降低漏檢率；二是盡可能地把非地震事件造成的干擾信號與真實地震事件區(qū)分開來，即降低誤檢率。本模塊采用STA/LTA通道檢測算法檢測地震，地震檢測到后，通過Locsat算法進行地震定位，并通過音箱報警。

2.4 GIS地圖顯示模塊[3]

GIS系統(tǒng)是一種基于計算機的工具，是建立在地球科學、信息科學和系統(tǒng)科學等基礎上的邊緣科學。GIS在地震學研究中有著非常重要的作用，可以應用于地震災害預測和輔助決策、地震區(qū)劃等。本系統(tǒng)的GIS模塊獲取通道檢測和觸發(fā)報警模塊的三要素信息，將信息準確地顯示在GIS地圖上，并返回準確的行政地名，為地震應急救援和決策提供支持。

2.5 地震短信發(fā)布模塊

短信發(fā)布模塊從觸發(fā)報警模塊和地圖顯示模塊上獲取地震三要素和地名，自動生成短信文件，并通過連接中國移動短信網(wǎng)關將短信自動發(fā)送到相關人員的手機上。為了確保地震短信快速、安全地發(fā)布，軟件使用企業(yè)信息機和GPRS Modem兩種方式進行地震短信發(fā)布。企業(yè)信息機直接連接到移動公司的網(wǎng)關，通過互聯(lián)網(wǎng)進行地震短信的發(fā)布，短信發(fā)布十分快速。軟件通過企業(yè)信息機和GPRS Modem提供的應用開發(fā)接口進行短信的發(fā)布。

3 軟件安裝與運行效果

由于程序采用Java語言開發(fā)，因此在運行本程序的電腦上，需要安裝JDK?？截惓绦蛭募A到磁盤后，進行簡單的配置即可使用。cfg文件夾下的bufferConfig.xml可以配置登錄SSS服務器信息和所要下載的波形臺站信息。cfg文件夾下的SMSConfig.xml可以配置發(fā)送短信的服務器信息以及接收短信的手機號碼。軟件自運行以來，在河南固始地震、河南太康地震、安徽安慶地震等地震中，都進行了精確的地震定位，并將地震三要素以短信形式發(fā)布到相關人員手機上，取得了不錯的效果。軟件主界面見圖3。

圖3 地震數(shù)字處理系統(tǒng)主界面

4 結論

安徽省地震局開發(fā)的地震數(shù)字處理系統(tǒng)能快速、準確地對地震進行定位，并能有效過濾爆破等非地震事件。試運行以來，軟件的運行狀態(tài)一直非常穩(wěn)定。由于安徽省屬于少地震省份，因此，軟件還需要進一步檢驗。我們會進一步優(yōu)化軟件，在條件允許的情況下，將會到其他省、市地震局進行推廣運行。

[1]孫學軍.“虛擬測震臺網(wǎng)”技術在廣西地區(qū)的應用.地震地磁觀測與研究，2008，29（5）：65-70

[2]孫學軍.GIS技術在地震學研究中的應用.地球物理學進展，2005，20（1）：160-164

[3]孫學軍.全國自動地震速報系統(tǒng)介紹.地震地磁觀測與研究，2010，31（5）：158-161

[4]邵維忠.面向對象的系統(tǒng)分析.廣西：廣西科技出版，1998

[5]吳吉義.軟件項目管理理論與案例分析.北京：中國電力出版社，2007

[6]欒躍.軟件開發(fā)項目管理.上海：上海交通大學出版社，2005