首都圈地區(qū)跨斷層流動(dòng)形變基礎(chǔ)與數(shù)據(jù)及其監(jiān)測(cè)環(huán)境信息庫(kù)的構(gòu)建＊

陸明勇熊道慧于海生李 欣李建飛張中五李志雄宋彥云劉天海穆會(huì)泳高宴清中國(guó)地震應(yīng)急搜救中心，北京100049中國(guó)地震局，北京100036北京天地維安科技有限公司，北京100085北京市地震局，北京100080

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首都圈地區(qū)跨斷層流動(dòng)形變基礎(chǔ)與數(shù)據(jù)及其監(jiān)測(cè)環(huán)境信息庫(kù)的構(gòu)建＊

陸明勇1）熊道慧2）于海生1）李 欣3）李建飛2）張中五4）李志雄1）宋彥云1）劉天海1）穆會(huì)泳4）高宴清1）
1）中國(guó)地震應(yīng)急搜救中心，北京100049
2）中國(guó)地震局，北京100036
3）北京天地維安科技有限公司，北京100085
4）北京市地震局，北京100080

摘 要針對(duì)全國(guó)跨斷層流動(dòng)形變資料庫(kù)自監(jiān)測(cè)以來存在的監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)不全、基礎(chǔ)與監(jiān)測(cè)環(huán)境信息缺乏的情況，本文以首都圈地區(qū)跨斷層流動(dòng)形變監(jiān)測(cè)工作、資料為例，研制不僅可以存儲(chǔ)管理監(jiān)測(cè)場(chǎng)地完整的監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)、基礎(chǔ)與監(jiān)測(cè)環(huán)境信息，而且具有展示基礎(chǔ)與監(jiān)測(cè)環(huán)境信息、場(chǎng)地演化、數(shù)據(jù)資料等功能的系統(tǒng)。該信息庫(kù)將極大地發(fā)揮跨斷層流動(dòng)形變?cè)诜勒饻p災(zāi)工作中的作用。

關(guān)鍵詞跨斷層流動(dòng)形變；數(shù)據(jù)；環(huán)境信息；場(chǎng)地演化

引言

跨斷層流動(dòng)形變監(jiān)測(cè)是野外監(jiān)測(cè)工作，監(jiān)測(cè)環(huán)境易受非地震因素影響，如人為因素造成監(jiān)測(cè)場(chǎng)地和監(jiān)測(cè)設(shè)施破壞，影響監(jiān)測(cè)工作進(jìn)行和造成監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)不連續(xù)［1］。據(jù)不完全統(tǒng)計(jì)，全國(guó)跨斷層流動(dòng)形變監(jiān)測(cè)場(chǎng)地每年不同程度被破壞達(dá)15%左右。其二，全國(guó)跨斷層流動(dòng)監(jiān)測(cè)工作已有40多年歷史［2］，由于過去計(jì)算與存儲(chǔ)技術(shù)的落后，很多監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)特別是20世紀(jì)60、70年代多是紙質(zhì)數(shù)據(jù)，即使有電子版數(shù)據(jù)也不是全部原始監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)，而是月均值數(shù)據(jù)，如首都圈地區(qū)跨斷層流動(dòng)形變?cè)?976年唐山7.8級(jí)地震前后監(jiān)測(cè)周期較短，最多1個(gè)月測(cè)量達(dá)30次①國(guó)家地震局地震地質(zhì)大隊(duì).小水峪實(shí)測(cè)值.1969年9月至1985年5月。其三，跨斷層流動(dòng)形變監(jiān)測(cè)環(huán)境經(jīng)常因遭受破壞而發(fā)生變化，但監(jiān)測(cè)場(chǎng)地修復(fù)、改造［1］等信息無(wú)法在現(xiàn)有數(shù)據(jù)庫(kù)中獲得，從而使監(jiān)測(cè)人員、資料使用人員和管理人員無(wú)法了解監(jiān)測(cè)場(chǎng)地的變化過程。其四，目前已有的跨斷層流動(dòng)形變數(shù)據(jù)庫(kù)主要是近十幾年來監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)的記錄，未完全建立監(jiān)測(cè)場(chǎng)地基礎(chǔ)信息庫(kù)，包括監(jiān)測(cè)場(chǎng)地衛(wèi)星圖、測(cè)線分布圖、斷層上下測(cè)盤構(gòu)造介質(zhì)、測(cè)量方向、測(cè)樁示意圖、干擾因素、場(chǎng)地破壞信息、儀器變化信息等②張鶴.全國(guó)跨斷層流動(dòng)數(shù)據(jù)庫(kù).2002年－④［《基于GIS的地震分析預(yù)報(bào)系統(tǒng)》研制組.中國(guó)地震局基于GIS的地震分析預(yù)報(bào)系統(tǒng).2014年3］，無(wú)法有效地了解監(jiān)測(cè)場(chǎng)地、觀測(cè)環(huán)境變化因素等信息，嚴(yán)重影響資料的有效使用。

因此，以首都圈地區(qū)跨斷層流動(dòng)形變監(jiān)測(cè)工作、資料為例①國(guó)家地震局地震地質(zhì)大隊(duì).首都圈地區(qū)監(jiān)測(cè)成果及技術(shù)總結(jié).1967—1985年－⑥國(guó)家地震局地震應(yīng)力研究所，中國(guó)地震局綜合觀測(cè)中心.跨斷層測(cè)量情況調(diào)查表.1995年［4－5］，研制不僅可以存儲(chǔ)管理監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)、監(jiān)測(cè)場(chǎng)地基礎(chǔ)信息，包括監(jiān)測(cè)場(chǎng)地衛(wèi)星圖、測(cè)線分布圖、斷層上下測(cè)盤構(gòu)造介質(zhì)、測(cè)量方向、測(cè)樁示意圖、干擾因素、場(chǎng)地破壞信息、儀器變化信息等的系統(tǒng)，而且還具有展示基礎(chǔ)與監(jiān)測(cè)環(huán)境信息、場(chǎng)地演化、數(shù)據(jù)資料等功能。所以，該信息庫(kù)將為用戶提供優(yōu)質(zhì)、詳細(xì)、細(xì)致的服務(wù)產(chǎn)品，將極大地發(fā)揮跨斷層流動(dòng)形變?cè)诜勒饻p災(zāi)中的作用。

1　信息庫(kù)軟硬件環(huán)境

信息庫(kù)系統(tǒng)軟件基于Windows 7、Windows Office 2010等運(yùn)用VC程序開發(fā)，可以掛在其他軟件下運(yùn)行且預(yù)留GIS開發(fā)接口。該軟件為開發(fā)式、可擴(kuò)充模塊，工作界面為菜單式和窗口相結(jié)合（圖1），軟件安裝后不影響本機(jī)上其他軟件的工作。

圖1　信息庫(kù)初始界面圖

2　信息庫(kù)結(jié)構(gòu)及功能

本信息庫(kù)主要特點(diǎn)是顯示跨斷層流動(dòng)形變監(jiān)測(cè)環(huán)境信息、場(chǎng)地演化、數(shù)據(jù)資料等，讓監(jiān)測(cè)人員、資料使用人員和管理人員充分了解監(jiān)測(cè)場(chǎng)地監(jiān)測(cè)環(huán)境以及監(jiān)測(cè)資料觀測(cè)過程中存在的變化信息。一般跨斷層流動(dòng)形變數(shù)據(jù)庫(kù)主要目的是滿足觀測(cè)資料使用人的需求，而該信息庫(kù)由于所擁有的信息更廣泛和全面，可以滿足與跨斷層流動(dòng)形變有關(guān)的不同需求者的需求。由信息庫(kù)架構(gòu)圖（圖2）可知，信息庫(kù)由3部分組成，即GIS系統(tǒng)、信息管理系統(tǒng)和界面系統(tǒng)等，下面分別介紹其功能。

2.1 GIS系統(tǒng)及功能

GIS地理信息系統(tǒng)是將計(jì)算機(jī)硬件、軟件、地理數(shù)據(jù)組織而成的，對(duì)地理信息進(jìn)行高效獲取、存儲(chǔ)、更新、操作及顯示（圖1）。信息庫(kù)可以方便實(shí)現(xiàn)場(chǎng)地增刪、場(chǎng)地定位并顯示場(chǎng)地名稱，場(chǎng)地分布圖放大、縮小等。

圖2　信息庫(kù)架構(gòu)圖

2.2 信息管理系統(tǒng)及功能

信息管理系統(tǒng)是本信息庫(kù)的重要系統(tǒng)，由信息管理模塊、數(shù)據(jù)處理模塊、標(biāo)注模塊、圖形圖像引擎等組成。信息管理模塊主要管理由Access開發(fā)的關(guān)系數(shù)據(jù)庫(kù)，信息包括監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)、地震目錄、監(jiān)測(cè)場(chǎng)地基礎(chǔ)信息等；數(shù)據(jù)處理模塊主要是處理諸如缺數(shù)的識(shí)別（缺數(shù)之間不連線），是根據(jù)關(guān)系數(shù)據(jù)庫(kù)中觀測(cè)周期來實(shí)現(xiàn)；標(biāo)注模塊主要是從關(guān)系數(shù)據(jù)庫(kù)中取出標(biāo)注信息如地震、場(chǎng)地破壞信息等，并標(biāo)注在曲線上，可以實(shí)現(xiàn)標(biāo)注的顯示與關(guān)閉、增刪標(biāo)注信息。圖形圖像引擎主要是實(shí)現(xiàn)圖形曲線的繪制和拼圖等。其功能如下。

2.2.1 數(shù)據(jù)管理功能

信息庫(kù)可以通過管理員導(dǎo)入、導(dǎo)出功能建立數(shù)據(jù)庫(kù)和修改數(shù)據(jù)，并實(shí)現(xiàn)與其他數(shù)據(jù)庫(kù)進(jìn)行數(shù)據(jù)交換。在數(shù)據(jù)量小的情況下，管理員可以在數(shù)據(jù)顯示狀態(tài)下進(jìn)行數(shù)據(jù)修改和錄入。該信息庫(kù)完整記錄了首都圈地區(qū)自20世紀(jì)60、70年代監(jiān)測(cè)以來的所有資料，包括震情跟蹤加測(cè)資料等，如1976年唐山7.8級(jí)地震前后，最多1個(gè)月測(cè)量達(dá)30次①國(guó)家地震局地震地質(zhì)大隊(duì).小水峪實(shí)測(cè)值.1969年9月至1985年5月

2.2.2 基礎(chǔ)信息顯示功能

在基礎(chǔ)信息顯示功能和左邊菜單式監(jiān)測(cè)場(chǎng)地處點(diǎn)擊，均可以顯示選擇的監(jiān)測(cè)場(chǎng)地基礎(chǔ)信息，如監(jiān)測(cè)場(chǎng)地衛(wèi)星圖、測(cè)線分布圖、斷層上下測(cè)盤構(gòu)造介質(zhì)、測(cè)量方向、測(cè)樁示意圖等，該信息是通過加載Word文件進(jìn)行顯示（圖3），數(shù)據(jù)庫(kù)管理員通過用戶名和密碼可以方便地進(jìn)行信息添加、修改和刪除等操作。

2.2.3 場(chǎng)地演化功能

在首都圈地區(qū)跨斷層流動(dòng)形變監(jiān)測(cè)分布圖中和左邊菜單式監(jiān)測(cè)場(chǎng)地處，可以顯示選擇的監(jiān)測(cè)場(chǎng)地變化示意圖和相應(yīng)的變化曲線。示意圖中實(shí)線表示當(dāng)前正在監(jiān)測(cè)的線路，虛線表示當(dāng)前未監(jiān)測(cè)的線路，虛線越細(xì)、越虛，表示監(jiān)測(cè)線離當(dāng)前監(jiān)測(cè)時(shí)間越久遠(yuǎn)。通過監(jiān)測(cè)場(chǎng)地示意圖的變化和相應(yīng)監(jiān)測(cè)線路的綁定和變化，展示跨斷層流動(dòng)形變監(jiān)測(cè)場(chǎng)地演化過程（圖4）。

2.2.4 監(jiān)測(cè)環(huán)境信息顯示功能

圖3　使用基礎(chǔ)信息顯示功能后所顯示的監(jiān)測(cè)場(chǎng)地基礎(chǔ)信息

監(jiān)測(cè)環(huán)境信息顯示功能主要由標(biāo)注模塊來實(shí)現(xiàn)。由于跨斷層流動(dòng)形變監(jiān)測(cè)工作屬于野外作業(yè)，監(jiān)測(cè)場(chǎng)地和監(jiān)測(cè)設(shè)施經(jīng)常受到破壞，造成監(jiān)測(cè)場(chǎng)改造等這類信息無(wú)法在現(xiàn)有數(shù)據(jù)庫(kù)中獲得，從而使監(jiān)測(cè)人員、資料使用人員和管理人員無(wú)法了解監(jiān)測(cè)資料產(chǎn)生過程所受的影響因素。使用者通過點(diǎn)擊監(jiān)測(cè)場(chǎng)地變化示意圖和變化曲線界面中的曲線以及菜單式界面中的具體監(jiān)測(cè)項(xiàng)，可以顯示具體監(jiān)測(cè)項(xiàng)變化曲線，然后通過備注點(diǎn)功能顯示監(jiān)測(cè)環(huán)境變化信息，如場(chǎng)地改造、儀器更換等信息（圖5），該信息可以通過數(shù)據(jù)庫(kù)管理員在數(shù)據(jù)庫(kù)中進(jìn)行添加和刪除，信息格式可以是文字也可以是圖片。

2.2.5 數(shù)據(jù)資料顯示功能

信息庫(kù)不僅可以繪制數(shù)據(jù)資料曲線圖，還可以在曲線上顯示監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)以及在屏幕右邊顯示數(shù)據(jù)庫(kù)觀測(cè)數(shù)據(jù)；通過點(diǎn)擊曲線圖或數(shù)據(jù)庫(kù)觀測(cè)數(shù)據(jù)，可以標(biāo)注兩點(diǎn)測(cè)值之差，可以選擇監(jiān)測(cè)場(chǎng)地多個(gè)測(cè)項(xiàng)進(jìn)行多曲線繪圖合并顯示（圖6）；該信息庫(kù)還可以在曲線上標(biāo)注地震（圖5，圖6）。這些功能對(duì)于跨斷層流動(dòng)形變資料使用人員來說十分重要。

圖4　監(jiān)測(cè)場(chǎng)地演化及相應(yīng)變化曲線圖

圖5　監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)（右）與曲線及環(huán)境信息顯示圖

2.3 界面系統(tǒng)及功能

界面系統(tǒng)是利用Word功能而建立的系統(tǒng)，可以改變監(jiān)測(cè)曲線、坐標(biāo)等的顏色、類型；可以挪動(dòng)曲線與地震名稱、改變顏色、字體等（圖5，圖6）；能夠保存、打印高清圖片等。

3　結(jié)語(yǔ)

通過對(duì)首都圈地區(qū)跨斷層流動(dòng)形變基礎(chǔ)與數(shù)據(jù)及其監(jiān)測(cè)環(huán)境信息庫(kù)的構(gòu)建，首先系統(tǒng)地收集整理了首都圈地區(qū)跨斷層流動(dòng)形變自20世紀(jì)60、70年代監(jiān)測(cè)以來所有監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)和基礎(chǔ)與監(jiān)測(cè)環(huán)境信息，然后研制了首都圈地區(qū)跨斷層流動(dòng)形變基礎(chǔ)與數(shù)據(jù)及其監(jiān)測(cè)環(huán)境信息庫(kù)。該信息庫(kù)可以方便地展示首都圈地區(qū)跨斷層流動(dòng)形變監(jiān)測(cè)場(chǎng)地變化歷史過程、基礎(chǔ)與監(jiān)測(cè)環(huán)境信息。這些工作不僅對(duì)資料使用人員，而且對(duì)管理人員和監(jiān)測(cè)人員了解跨斷層流動(dòng)形變變化具有重要的價(jià)值，有助于跨斷層流動(dòng)形變?cè)诜勒饻p災(zāi)工作中發(fā)揮更大的作用。

（作者電子信箱，陸明勇：lmy9988＠163.com）

圖6　標(biāo)注測(cè)值兩點(diǎn)之差（左）和多測(cè)項(xiàng)曲線合并顯示（右）圖

參考文獻(xiàn)

［1］陸明勇，劉天海，黃寶森，等.跨斷層流動(dòng)形變監(jiān)測(cè)環(huán)境及監(jiān)測(cè)技術(shù)探討.大地測(cè)量與地球動(dòng)力學(xué)，2011，31（5）：141－145

［2］宋彥云.中國(guó)地震觀測(cè)簡(jiǎn)要回顧與展望.地震地磁觀測(cè)與研究，2009，30（5）：1－4

［3］屈佳，張四新.基于GIS跨斷層場(chǎng)地基礎(chǔ)信息系統(tǒng)構(gòu)建.國(guó)際地震動(dòng)態(tài)，2014（4）：27－34

［4］中國(guó)地震局地殼應(yīng)力研究所.中國(guó)地震局地殼應(yīng)力研究所地震監(jiān)測(cè)志.北京：地震出版社，2005

［5］中國(guó)地震局綜合觀測(cè)中心.中國(guó)地震局綜合觀測(cè)中心地震監(jiān)測(cè)志.北京：地震出版社，2007

The building of temporary cross－fault deformation basis and monitoring data and it’s environmental information database in the capital region

Lu Mingyong1），Xiong Daohui2），Yu Haisheng1），Li Xin3），Li Jianfei2），Zhang Zhongwu4），Li Zhixiong1），Song Yanyun1），Liu Tianhai1），
Mu Huiyong4），Gao Yanqing1）
1）China Center for Earthquake Disaster Emergency and SAR，Beijing 100049，China
2）China Earthquake Administration，Beijing 100036，China
3）Beijing Tiandi Security Technology Company Limited，Beijing 100085，China
4）Earthquake Administration of Beijing Municipality，Beijing 100080，China

Abstract Considering the situation of incomplete monitoring data，seriously deficient of the information of foundation and monitoring environment since the national cross－fault flow deformation had been monitored，a database in the case of temporary cross－fault deformation monitoring has been developed in the capital region.The information database can not onlystore and manage complete monitoring data，the information of foundation and monitoring environment，but also shows the information of foundation and monitoring environment，the evolution of monitoring site and the monitoring data，etc.This information database makes cross－fault deformation play great role in earthquake disaster reduction work.

Keywords cross－fault deformation；data；environment information；evolution of monitoringsite

收稿日期：(＊)2015－03－12；采用日期：2015－06－16。

基金項(xiàng)目：中國(guó)地震局項(xiàng)目（JC140204111）資助。

doi：10.3969／j.issn.0235－4975.2015.10.006

文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A；

中圖分類號(hào)：P315.73；