地震行業(yè)“大數(shù)據(jù)”應(yīng)用探討

中國地震局第二監(jiān)測中心 屈佳 鄭蕊

西安科技大學(xué) 王寧

隨著信息產(chǎn)業(yè)的技術(shù)變革，云計(jì)算、物聯(lián)網(wǎng)等技術(shù)應(yīng)運(yùn)而生，人類迎來了“大數(shù)據(jù)”時(shí)代?！按髷?shù)據(jù)”不僅僅是計(jì)算機(jī)行業(yè)技術(shù)的變革成果，也必將對地震行業(yè)具有深遠(yuǎn)的影響。在地震數(shù)據(jù)處理過程中，通過對大量、復(fù)雜、多源數(shù)據(jù)的整合與挖掘，達(dá)到為地震預(yù)測研究服務(wù)的目的。近年來，地震信息化發(fā)展迅速，地震行業(yè)也將伴隨著不斷增長的數(shù)據(jù)量和數(shù)據(jù)種類衍生出“大數(shù)據(jù)”現(xiàn)象，挖掘“地震大數(shù)據(jù)”核心價(jià)值及其對行業(yè)發(fā)展提供的深刻、全面的洞察力，對地震數(shù)據(jù)管理、應(yīng)急決策、震情分析、信息服務(wù)都將產(chǎn)生巨大的影響。

大數(shù)據(jù)的內(nèi)涵

伴隨著現(xiàn)代通信技術(shù)尤其是移動(dòng)互聯(lián)技術(shù)的快速發(fā)展，測繪地理信息服務(wù)正快速融入人們的工作和生活?？萍己托枨蟮碾p重強(qiáng)勁驅(qū)動(dòng)，推動(dòng)我國測繪地理信息服務(wù)加快發(fā)展，并呈現(xiàn)出一些新特點(diǎn)、新趨勢。在當(dāng)前IT技術(shù)的引領(lǐng)下，社交網(wǎng)絡(luò)、移動(dòng)通信和電子商務(wù)的快速發(fā)展衍生出“大數(shù)據(jù)”概念，維基百科對大數(shù)據(jù)的定義是：“指無法在一定時(shí)間內(nèi)用常規(guī)軟件工具對其內(nèi)容進(jìn)行抓取、管理和處理的數(shù)據(jù)集合?！按髷?shù)據(jù)”具有數(shù)據(jù)體量巨大、數(shù)據(jù)類型繁多、數(shù)據(jù)價(jià)值密度低及處理速度快等特點(diǎn)，涉及物聯(lián)網(wǎng)、云計(jì)算、移動(dòng)互聯(lián)網(wǎng)、車聯(lián)網(wǎng)、手機(jī)、平板電腦、PC以及遍布地球各個(gè)角落的各種各樣的傳感器，無一不是數(shù)據(jù)來源或者承載的方式。大數(shù)據(jù)的內(nèi)涵可以從三個(gè)方面理解：

從對象角度看,大數(shù)據(jù)不僅僅是在大小上超過傳統(tǒng)數(shù)據(jù)，而且在數(shù)據(jù)采集、儲(chǔ)存、管理和分析等能力方面的要求也遠(yuǎn)遠(yuǎn)超過一般的數(shù)據(jù)。需要注意的是，“大數(shù)據(jù)”并非以量取勝，我們的最終目標(biāo)是從“大數(shù)據(jù)”中獲取更多有價(jià)值的“新”信息，而大量數(shù)據(jù)簡單、無意義的堆積，并不意味著就一定具有可觀的利用前景。因此，在面對“大數(shù)據(jù)”時(shí)，要利用這些大量的數(shù)據(jù)之間存在著或遠(yuǎn)或近、或直接或間接的關(guān)聯(lián)性，分析挖掘其價(jià)值。大數(shù)據(jù)間具有的結(jié)構(gòu)性和關(guān)聯(lián)性也是其區(qū)別于“大規(guī)模數(shù)據(jù)”的重要特征。

從技術(shù)角度看，“大數(shù)據(jù)”要形成知識(shí)邊界擴(kuò)展，知識(shí)價(jià)值的提升，就要在伴隨數(shù)據(jù)量激增、數(shù)據(jù)類型多樣，技術(shù)平臺(tái)升級的情形下，不斷提高數(shù)據(jù)綜合處理能力。這種能力體現(xiàn)在從各種各樣類型的數(shù)據(jù)中，快速有效的獲得有價(jià)值信息。“大數(shù)據(jù)”這一概念本身也包含著數(shù)據(jù)處理行為，這也是“大數(shù)據(jù)”與“大規(guī)模數(shù)據(jù)”、“海量數(shù)據(jù)”等概念的區(qū)別所在。因此，從大數(shù)據(jù)中快速挖掘更多有價(jià)值的信息，使“靜態(tài)的大數(shù)據(jù)”變成“動(dòng)態(tài)的大數(shù)據(jù)”，就需要綜合運(yùn)用多學(xué)科的方法，包括數(shù)據(jù)抽取過濾、數(shù)據(jù)挖掘、分布式處理等。

從應(yīng)用角度看，“大數(shù)據(jù)”是對特定的大數(shù)據(jù)集合、集成應(yīng)用大數(shù)據(jù)技術(shù)、獲得有價(jià)值信息的行為。正由于與具體應(yīng)用緊密聯(lián)系，甚至是一對一的聯(lián)系，才使得“應(yīng)用”成為“大數(shù)據(jù)”不可或缺的內(nèi)涵之一。在當(dāng)前大規(guī)模生產(chǎn)、分享和應(yīng)用數(shù)據(jù)的時(shí)代，應(yīng)用“大數(shù)據(jù)”的功能，挖掘“大數(shù)據(jù)”潛在的應(yīng)用價(jià)值已引起了各行各業(yè)的關(guān)注，在公共衛(wèi)生、交通運(yùn)輸和電子政務(wù)等領(lǐng)域都有所涉及。

地震行業(yè)“大數(shù)據(jù)”建設(shè)現(xiàn)狀

隨著“九五”數(shù)字化改造、“十五”數(shù)字地震網(wǎng)絡(luò)建設(shè)等項(xiàng)目的完成，作為政府地震監(jiān)測預(yù)報(bào)和防震減災(zāi)主體部門的中國地震局，已建立起了相當(dāng)規(guī)模的數(shù)字化測震臺(tái)網(wǎng)、數(shù)字化前兆臺(tái)網(wǎng)，并實(shí)現(xiàn)了數(shù)字化測震數(shù)據(jù)、前兆數(shù)據(jù)實(shí)時(shí)或準(zhǔn)實(shí)時(shí)地向中國地震臺(tái)網(wǎng)中心傳輸和匯集。其中，數(shù)字化測震資料已在地震速報(bào)、大震應(yīng)急、火山與水庫安全監(jiān)測、核偵查等工作中發(fā)揮了重要作用，海量的數(shù)字化前兆數(shù)據(jù)也已在地震分析預(yù)報(bào)中得到越來越多的應(yīng)用。

由于地震數(shù)據(jù)具有歷史積累性和大面積多學(xué)科的特點(diǎn)，其數(shù)據(jù)容量非常巨大?，F(xiàn)有各類測震臺(tái)站1100多個(gè)，年產(chǎn)出數(shù)據(jù)量為10 T左右；各類前兆觀測臺(tái)站770多個(gè)，年產(chǎn)出數(shù)據(jù)量為0.5 T左右；GPS連續(xù)觀測站280多個(gè)，年產(chǎn)出數(shù)據(jù)量1.5 T。強(qiáng)震中心數(shù)據(jù)目前年產(chǎn)出量小于1 T；地震應(yīng)急類數(shù)據(jù)年產(chǎn)出1 T左右。以上幾類數(shù)據(jù)年產(chǎn)出總量為20 T左右。可以說，當(dāng)前地震數(shù)據(jù)已極大豐富。然而，問題在于地震系統(tǒng)各部門如何更好地利用這些數(shù)據(jù)，發(fā)揮其內(nèi)在價(jià)值，以服務(wù)于防震減災(zāi)工作。

大數(shù)據(jù)倉庫

“大數(shù)據(jù)”時(shí)代的到來，對于地震系統(tǒng)部門具有重要意義，從某種程度來看，能否使用好掌握“大數(shù)據(jù)”，挖掘好地震大數(shù)據(jù)，直接關(guān)系到地震系統(tǒng)未來發(fā)展前景。目前，中國地震局已認(rèn)識(shí)到充分利用地震大數(shù)據(jù)加強(qiáng)公共服務(wù)的重要性，正在加快開展震情監(jiān)測，不斷完善地震信息公共平臺(tái)，加快推進(jìn)地震信息大數(shù)據(jù)的應(yīng)用。例如2013年4月1日起中國地震局正式對外提供自動(dòng)地震速報(bào)服務(wù)，廣東省地震局完成了數(shù)字地震臺(tái)網(wǎng)信息實(shí)時(shí)處理和地震自動(dòng)速報(bào)系統(tǒng)的建設(shè)。

地震行業(yè)大數(shù)據(jù)的應(yīng)用方向

地震數(shù)據(jù)挖掘

地震數(shù)據(jù)來源于多種地球物理場的觀測，今后一個(gè)時(shí)期，地震系統(tǒng)各部門應(yīng)在不斷更新現(xiàn)有數(shù)據(jù)的基礎(chǔ)上，著力加強(qiáng)數(shù)據(jù)的應(yīng)用。數(shù)據(jù)挖掘技術(shù)的發(fā)展水平，直接關(guān)系到地震數(shù)據(jù)的開發(fā)利用程度。目前，地震數(shù)據(jù)挖掘技術(shù)遠(yuǎn)遠(yuǎn)不能適應(yīng)開發(fā)應(yīng)用的需要，因此要組織有關(guān)科研力量，大力開展數(shù)據(jù)挖掘基礎(chǔ)理論和應(yīng)用研究。在重大地震工程建設(shè)中注重開展數(shù)據(jù)應(yīng)用，在開展地震信息服務(wù)時(shí)，選取若干與民生聯(lián)系緊密的領(lǐng)域，創(chuàng)建若干服務(wù)民眾的典型示范，進(jìn)而帶動(dòng)全國范圍內(nèi)地震信息服務(wù)的開展。以多種數(shù)據(jù)采集方式為手段，以業(yè)務(wù)處理為應(yīng)用方向，地震行業(yè)的信息化建設(shè)已聚集海量繁雜數(shù)據(jù)，并且正在不斷地增加和豐富。依托當(dāng)前國家的信息化建設(shè)，充分挖掘地震“大數(shù)據(jù)”的內(nèi)在價(jià)值，將為行業(yè)的快速發(fā)展、地震預(yù)報(bào)、地震應(yīng)急決策提供智能化、前瞻性的技術(shù)手段。

信息資源開放

“大數(shù)據(jù)”將割裂存儲(chǔ)于不同部門的數(shù)據(jù)加以整合，在同一平臺(tái)上開放可推進(jìn)數(shù)據(jù)創(chuàng)新應(yīng)用，充分挖掘信息的經(jīng)濟(jì)附加值。在地震行業(yè)，基于來自不同部門大量監(jiān)測數(shù)據(jù)，可以實(shí)現(xiàn)管理、科研共享一體化，促進(jìn)數(shù)據(jù)資源的科學(xué)利用。

公共信息服務(wù)

從近年來從“大數(shù)據(jù)”實(shí)際發(fā)展來看，公共服務(wù)系統(tǒng)是大數(shù)據(jù)在電子政務(wù)領(lǐng)域最好的應(yīng)用平臺(tái)。地震信息網(wǎng)站是信息化時(shí)代展示防震減災(zāi)事業(yè)形象的重要平臺(tái)，是社會(huì)和公眾快速獲知地震信息的主要窗口。目前中國地震局及各省相互獨(dú)立的地震信息門戶網(wǎng)站不能有效地應(yīng)對影響全國的突發(fā)地震事件，在汶川地震應(yīng)急過程中，包括中國地震局在內(nèi)的四川、甘肅、陜西等多個(gè)地震局的門戶網(wǎng)站都不同程度地遭到嚴(yán)重堵塞，網(wǎng)站之間缺乏信息分流、數(shù)據(jù)同步、容災(zāi)互補(bǔ)的技術(shù)手段，使得面向社會(huì)公眾的地震信息服務(wù)受到影響，不能滿足廣大公眾即時(shí)了解地震信息的需求。因此形成以地震信息網(wǎng)為龍頭的多元化、多層次信息服務(wù)平臺(tái)，推進(jìn)地震信息服務(wù)的常態(tài)化和產(chǎn)品的公眾化，提高地震信息網(wǎng)的知名度和影響力迫在眉睫。

科學(xué)行業(yè)決策

“大數(shù)據(jù)”能夠提高地震決策的科學(xué)性和精準(zhǔn)性，提高地震預(yù)測預(yù)警能力以及應(yīng)急響應(yīng)能力。在大震應(yīng)急時(shí)，要利用遙感獲取的災(zāi)情數(shù)據(jù)和相關(guān)應(yīng)急工作成果及時(shí)地應(yīng)用于地震應(yīng)急救援指揮、災(zāi)害調(diào)查與損失評估、災(zāi)民安置與恢復(fù)重建等工作中。目前，包括遙感在內(nèi)的各行業(yè)，運(yùn)用數(shù)據(jù)的能力還有待提高。

地震大數(shù)據(jù)集成

通過綜合利用地震“大數(shù)據(jù)”，有助于建立綜合、立體性的地震“大數(shù)據(jù)”信息體系。當(dāng)前的地震系統(tǒng)部門數(shù)據(jù)分散，信息化建設(shè)各異，缺乏聯(lián)動(dòng)，這種分散造成數(shù)據(jù)利用率較低。通常采用數(shù)據(jù)格式轉(zhuǎn)換模式、數(shù)據(jù)互操作模式和直接數(shù)據(jù)訪問模式集成多源數(shù)據(jù)。例如，在數(shù)據(jù)準(zhǔn)備階段，采用數(shù)據(jù)格式轉(zhuǎn)換模式，將不同格式的數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換到統(tǒng)一的GIS軟件平臺(tái)下或系統(tǒng)所支持的數(shù)據(jù)格式，在此環(huán)境下可對其他軟件數(shù)據(jù)格式直接訪問。搭建公共服務(wù)平臺(tái)后，借助Web Service跨平臺(tái)和互操作優(yōu)勢，在統(tǒng)一的數(shù)據(jù)共享規(guī)范的支持下通過發(fā)布相應(yīng)服務(wù)，提供相應(yīng)訪問接口，使GIS用戶在共享平臺(tái)上，透明地獲取所需的信息，從而更好地滿足多源數(shù)據(jù)庫數(shù)據(jù)訪問的需求。地震大數(shù)據(jù)的集成對地震系統(tǒng)部門提升數(shù)據(jù)管理能力和應(yīng)急反應(yīng)能力，提供更加優(yōu)質(zhì)的公共信息服務(wù)意義十分重大。

地震行業(yè)大數(shù)據(jù)的應(yīng)用效益

地震行業(yè)“大數(shù)據(jù)”應(yīng)用效益主要體現(xiàn)在如下兩個(gè)方面：

有利于數(shù)據(jù)的優(yōu)化整合

地震監(jiān)測預(yù)報(bào)、地震速報(bào)、緊急救援等防震減災(zāi)關(guān)鍵業(yè)務(wù)，是關(guān)乎國家地震安全的重要支撐，而這一基礎(chǔ)工作目前已越來越依賴于通訊傳輸、數(shù)據(jù)存儲(chǔ)與處理等計(jì)算機(jī)業(yè)務(wù)系統(tǒng)。通過綜合行業(yè)“大數(shù)據(jù)”，將有助于改變地震系統(tǒng)部門較為單一的信息獲取渠道，減少數(shù)據(jù)獲取、處理及分析響應(yīng)時(shí)間，提高決策服務(wù)效率，降低信息運(yùn)行成本。多源空間大數(shù)據(jù)的整合與挖掘可提高數(shù)據(jù)可視性和利用率，從而使地震大數(shù)據(jù)更好地服務(wù)于地震科研預(yù)報(bào)與應(yīng)急決策。

有利于構(gòu)建科學(xué)的行業(yè)決策體系

由于地震數(shù)據(jù)來源各異，格式多樣，在空間參考、時(shí)空尺度、存儲(chǔ)記錄等方面的差異，給地震信息共享和應(yīng)用帶來諸多不便。因此，實(shí)現(xiàn)多源空間數(shù)據(jù)的有效整合，對地理空間數(shù)據(jù)進(jìn)行集中管理和分布式應(yīng)用，是構(gòu)建科學(xué)的行業(yè)決策體系的重要課題?？茖W(xué)的行業(yè)決策體系可確保地震系統(tǒng)不間斷地為社會(huì)提供地震數(shù)據(jù)信息服務(wù)，向國務(wù)院和各級政府提供抗震救災(zāi)決策依據(jù)。同時(shí)對地震局內(nèi)部可提供科學(xué)的數(shù)據(jù)管理支持,這對數(shù)據(jù)效率保障和公共地震信息服務(wù)有著明顯的社會(huì)效益。

“大數(shù)據(jù)”時(shí)代的到來，給地震行業(yè)創(chuàng)新發(fā)展帶來了良好機(jī)遇。當(dāng)前，海量的地震數(shù)據(jù)遠(yuǎn)未發(fā)揮出它應(yīng)有的價(jià)值作用，地震系統(tǒng)各部門要認(rèn)識(shí)到大數(shù)據(jù)帶來的技術(shù)革新，充分利用現(xiàn)有數(shù)據(jù)，挖掘其潛在價(jià)值，盡早制定有關(guān)規(guī)劃，加大對地震數(shù)據(jù)開發(fā)應(yīng)用的研究，充分挖掘地震數(shù)據(jù)這一寶藏，促進(jìn)地震數(shù)據(jù)的廣泛、深入應(yīng)用。