臺站地震信息記錄綜合管理系統(tǒng)建設(shè)

喬天罡，張 帆，丁 廣，劉立波，王鐵巖，陳 超

（1.四平地震臺，吉林 四平 136000；2.吉林省地震局，吉林 長春 130117）

臺站地震信息記錄綜合管理系統(tǒng)建設(shè)

喬天罡1，張 帆2，丁 廣2，劉立波1，王鐵巖1，陳 超1

（1.四平地震臺，吉林 四平 136000；2.吉林省地震局，吉林 長春 130117）

采用開源的Java編程語言和百度地圖搜索技術(shù)，基于Internet技術(shù)的B/S架構(gòu)（Browser/Server結(jié)構(gòu)），本文設(shè)計并實現(xiàn)了臺站地震記錄信息綜合管理系統(tǒng)。該系統(tǒng)提供震源信息輸入、快速定位及地震前后各類業(yè)務(wù)數(shù)據(jù)的異常分析和總結(jié)，并且形成各類專業(yè)圖件，結(jié)合百度地圖直觀呈現(xiàn)，最終實現(xiàn)了對地震信息的綜合分析管理和電子信息化。

地震記錄；分析處理；信息化

0 引言

目前臺站各類業(yè)務(wù)數(shù)據(jù)都有相應(yīng)的專業(yè)軟件進(jìn)行記錄和日常處理，沒有一個綜合對比的平臺，各手段歷史震例資料存儲相對分散，臺站業(yè)務(wù)人員很難把這些震例資料進(jìn)行匯總和整理，不能綜合全方位的對地震進(jìn)行分析。對于日常的會商工作，都是利用各個專業(yè)軟件去提取數(shù)據(jù)，再手動編寫會商報告，不能更直觀地從多維度來進(jìn)行業(yè)務(wù)分析和處理。故針對臺站建設(shè)一套完備的地震記錄信息綜合管理系統(tǒng)，每次地震發(fā)生后，通過把測震、地電場、地電阻率、水氡、水位、水溫、氣象三要素等業(yè)務(wù)數(shù)據(jù)波形自動抽取集成在一起，進(jìn)行對比分析研究，結(jié)合地質(zhì)結(jié)構(gòu)和歷史地震資料，以現(xiàn)有會商資料為基礎(chǔ)數(shù)據(jù)，形成單臺的震例總結(jié)報告，通過長期累積總結(jié)，為以后的監(jiān)測預(yù)報提供更加直接客觀的數(shù)據(jù)分析記錄，從而提高臺站的監(jiān)測預(yù)報水平。

1 系統(tǒng)的原理設(shè)計

隨著Internet技術(shù)的興起，基于C/S結(jié)構(gòu)的軟件已經(jīng)暴露出不足和缺陷。在這種情況下，B/S架構(gòu)（Browser/Server結(jié)構(gòu)）結(jié)構(gòu)即瀏覽器和服務(wù)器結(jié)構(gòu)應(yīng)運而生。用戶工作界面通過瀏覽器來實現(xiàn)，形成所謂三層結(jié)構(gòu)，這樣就大大簡化客戶端電腦載荷，降低用戶的總體成本。臺站地震信息記錄綜合管理系統(tǒng)就是采用B/S架構(gòu)三層結(jié)構(gòu)，以基礎(chǔ)模塊做支撐，核心業(yè)務(wù)模塊為該系統(tǒng)主要業(yè)務(wù)邏輯處理。系統(tǒng)軟件設(shè)計原理如圖1所示。

系統(tǒng)從內(nèi)部架構(gòu)來看主要包括流程、信息和展示三大部分。流程類主要通過前端頁面的調(diào)取，利用Javascript語言調(diào)用后臺的流程業(yè)務(wù)處理，通過流程服務(wù)、消息服務(wù)等Java工具組件與數(shù)據(jù)層進(jìn)行數(shù)據(jù)交互。信息類主要將流程類處理的交互結(jié)果通過MVC模式很好的呈現(xiàn)給客戶端?？梢哉f，流程和信息這兩大類都是系統(tǒng)的內(nèi)部架構(gòu)處理數(shù)據(jù)的基礎(chǔ)部分，也是確保系統(tǒng)運行的基本所在。兩大類的整合處理都是自始自終并且相互交互。展現(xiàn)類主要作用是發(fā)送命令和顯示結(jié)果，接收前臺發(fā)送的請求，在流程類中判斷前端請求的流轉(zhuǎn)方向，并將數(shù)據(jù)在信息類中進(jìn)行處理。數(shù)據(jù)層主要作用支持多種數(shù)據(jù)庫的存儲，Hibernate、MyBatis是基礎(chǔ)服務(wù)平臺的核心技術(shù)，可以輕松實現(xiàn)很好的跨數(shù)據(jù)庫性能。對數(shù)據(jù)分布式匯總都有很好的兼容性[1]。系統(tǒng)運行所產(chǎn)生的垃圾數(shù)據(jù)提供內(nèi)部的回收機(jī)制，確保系統(tǒng)穩(wěn)定性和純凈度，數(shù)據(jù)的唯一性和準(zhǔn)確性。數(shù)據(jù)的存儲則采用跨數(shù)據(jù)庫技術(shù)，優(yōu)化數(shù)據(jù)的存儲算法，針對于數(shù)據(jù)的存儲獨立形成存儲內(nèi)核機(jī)制，確保數(shù)據(jù)的唯一性、完整性、準(zhǔn)確性、高效性。

2 觀測數(shù)據(jù)應(yīng)用

前兆異常動態(tài)有時是構(gòu)造過程和地震活動引起的，但也有是觀測環(huán)境引起的，甚至可能是觀測技術(shù)系統(tǒng)故障與觀測人員操作不當(dāng)引起的，必須充分理解各手段的觀測用途，并對前兆異?，F(xiàn)象進(jìn)行有效的甄別與判斷，下面以前郭5.8級震群為例簡要說明一下各前兆手段異常現(xiàn)象。

水氡的多年趨勢動態(tài)，可分為平態(tài)型、上升型、下降型與起伏型四種基本形態(tài)。

大地電場是由固體地球外部，特別是電離層中的各種電流體系與地球介質(zhì)相互作用，在地球內(nèi)部產(chǎn)生的感應(yīng)場（也稱感應(yīng)電流場），具有區(qū)域性同步變化特征；自然電場是由地球介質(zhì)局部的物理化學(xué)條件形成的局部性電場，例如地形的差異、物質(zhì)成分的不同以及局部電化學(xué)作用等，具有局部性的變化特點[2]。我國預(yù)報地震的地電場儀，如ZD9A地電場儀是智能化、數(shù)字化、自動化的地電場專用測量儀器[3]。該儀器綜合了國內(nèi)外同類儀器的大多數(shù)功能，具有靈敏度高、動態(tài)范圍大、存儲容量大、抗干擾能力強(qiáng)等技術(shù)性能特點，主要用來測量地電場強(qiáng)度及其時空變化。

我國預(yù)報地震的地電阻率臺站大多采用四極對稱裝置、直流供電電源的觀測環(huán)境[4]。采用這種觀測系統(tǒng)，在地表觀測到的視電阻率與地下介質(zhì)真電阻率的物理關(guān)系，與采用交流供電電源系統(tǒng)和天然場源的觀測系統(tǒng)相比，解釋較為簡單，是一種較為簡便的地電阻率觀測方式。此種觀測系統(tǒng)自1966年邢臺地震后，由物探電法移植于地震預(yù)報，經(jīng)地震系統(tǒng)的地電工作者30多年不斷的改進(jìn)、改善和創(chuàng)新，在觀測方法研究和測量儀器研制等方面，均取得了一些突破性進(jìn)展，目前已形成一套基本滿足地震預(yù)報監(jiān)測研究的數(shù)字化、智能化的觀測系統(tǒng)。

下面以榆樹臺和豐滿臺前兆數(shù)據(jù)為例，簡要分析一下異常特征：

榆樹臺地電阻率從歷史上看，年變規(guī)律明顯，NE和NW測道呈現(xiàn)鏡像狀態(tài)，即NE測道在春季的4月、5月出現(xiàn)波谷，在秋季的9月、10月出現(xiàn)波峰；NW測道在春季的4月、5月出現(xiàn)波峰，在秋季的9月、10月出現(xiàn)波谷，NE、NW兩測道地電阻率呈周期性的年變化規(guī)律，隨雨季地表層電阻率的降低，NE測道地電阻率升高，呈現(xiàn)反季節(jié)性干擾變化；NW測道地電阻率隨之降低，呈現(xiàn)正常季節(jié)性干擾變化。兩測道地電阻率之間存在良好的負(fù)相關(guān)性。

2005年、2006年和2013年兩測道變化則打破了這種鏡像規(guī)律，2005年、2006年以及2013年兩測道變化都呈現(xiàn)出同上或同下的變化形態(tài)，兩測道呈現(xiàn)較高的正相關(guān)性，同時兩測道長期變化趨勢也出現(xiàn)同上同下的趨勢，正常年變下，兩測道變化趨勢相對平緩，幾乎沒有長期變化趨勢。

豐滿水氡年變化較清晰，即年初數(shù)值達(dá)到高點，逐步開始下降，到年中時數(shù)值達(dá)到低點，之后逐步上升，呈現(xiàn)明顯的季節(jié)性變化，長趨勢變化平穩(wěn)。從水氡和水位的對比圖上看，水氡變化與水位變化存在一定的負(fù)相關(guān)性，水氡隨著水位的上升而下降，隨著水位的下降而上升，水氡這種變化與水位變化幅度關(guān)聯(lián)性度較低。

2012年7月份后，豐滿水氡出現(xiàn)了明顯的非正常變化，年變規(guī)律消失，長趨勢變化呈現(xiàn)上升形態(tài)；水氡正常日變化幅度較小，日變差幅度分布較平均。2012年7月后，水氡的日變化幅度巨大，日變化差幅度呈隨機(jī)性分布，水氡與水位呈現(xiàn)正相關(guān)關(guān)系，水位上升水氡上升，水位下降水氡下降，同時水位變化幅度也影響水氡的變化幅度，水氡異常明顯。

前兆異常特征在一定程度上反映的是震中區(qū)及外圍區(qū)應(yīng)力場逐漸加強(qiáng)。前郭5.8級震群后，經(jīng)吉林省分析預(yù)報專家檢驗，確認(rèn)共有十幾項前兆異常是2013年10月31日開始的前郭震群的明顯的異?，F(xiàn)象。這些異常數(shù)據(jù)可以被用來充分對比分析研究，結(jié)合地質(zhì)結(jié)構(gòu)和歷史地震資料，以現(xiàn)有會商資料為基礎(chǔ)數(shù)據(jù)，形成震例總結(jié)報告，為監(jiān)測預(yù)報提供直觀、連續(xù)、完整的可靠依據(jù)。

3 系統(tǒng)的運行環(huán)境

該平臺主要采用Java開源主流框架進(jìn)行整合設(shè)計，具有輕量級，敏捷性，耦合性低，擴(kuò)展性優(yōu)越，穩(wěn)定性強(qiáng)等特點[5]。由于Java的跨平臺性，一般操作系統(tǒng)都能使用，如Windows、Linux、Unix等操作系統(tǒng)。支持oracle、sqlserver和mysql等主流數(shù)據(jù)庫；兼容IE8+、 Google Chrome、Firefox等眾多瀏覽器。單機(jī)版配置標(biāo)準(zhǔn)：內(nèi)存4G，硬盤100G，CPU速率1.8MHz。

4 應(yīng)用實例

以2013年11月松原前郭（44.7oN，124.1oE，震源深度8km）M5.8級地震為例演示本系統(tǒng)的操作過程。

4.1地震定位

按照輸入窗口提示依次輸入發(fā)震時刻、震級、震源深度、經(jīng)緯度，進(jìn)行震中定位，如圖4所示。

圖中給出震中定位及其周邊的交通路線（綠色標(biāo)記），為應(yīng)急指揮和救援提供重要的參考；左上方圖件為比例尺，提供16個級別的縮放功能，分別是50m、100m、200m、500m、1km、2km、5km、10km、20km、 25km、50km、100km、200km、500km、1000km、2000km。能夠從全球地圖版塊縮放到具體的街道位置。此外，定位的精度取決于經(jīng)緯度的精度，經(jīng)緯度精度越高，定位的精度也就越高；右上方為地圖的三種顯示類型，即：普通的交通圖、衛(wèi)星圖、三維立體圖。普通交通圖展示的是鐵路、公路；衛(wèi)星圖展示的是地質(zhì)地貌、山川河流；三維立體圖展示的是學(xué)校、工廠、醫(yī)院、生命線工程、避難場所等，為地方政府震后決策提供詳細(xì)的參考依據(jù)。

4.2地震記錄總結(jié)

在地震信息列表中選擇相關(guān)地震信息，并點擊“展示”功能，可以查看地震的詳細(xì)信息及其相關(guān)的所有上傳附件信息。該軟件分別對地震記錄的綜合分析總結(jié)、地震的相關(guān)異常信息進(jìn)行描述和圖例的展示。其中，地震小結(jié)從地震信息庫中提取，地震相關(guān)異常圖例從該次地震的前兆信息庫中提取。地震相關(guān)異常信息由主顯示區(qū)域和相關(guān)的異常圖例相冊集直觀的展現(xiàn)出來便于對照分析。

5 結(jié)束語

地震臺站是地震觀測的基本單元，產(chǎn)出連續(xù)可靠完整的高質(zhì)量的觀測數(shù)據(jù)是臺站的首要目標(biāo)。在獲取了觀測資料后，如何有效利用和開發(fā)這些數(shù)據(jù)，擺在了基層臺站人員面前。臺站地震記錄信息綜合管理系統(tǒng)是把臺站現(xiàn)有的各手段觀測數(shù)據(jù)資料，采用軟件技術(shù)，進(jìn)行綜合對比研究，在會商及監(jiān)測預(yù)報方面初步嘗試，系統(tǒng)的完成可以進(jìn)一步提高工作效率。

該系統(tǒng)預(yù)留了自動同步地震數(shù)據(jù)庫接口，而且可以進(jìn)一步優(yōu)化。通過地震三要素迅速定位并獲取地震區(qū)域及周邊區(qū)域的詳細(xì)信息。為用戶提供詳細(xì)的地震記錄總結(jié)信息的展示和管理，綜合性評定更加直觀。另外，本系統(tǒng)開發(fā)過程中按照軟件工程流程嚴(yán)格執(zhí)行，確保軟件開發(fā)的規(guī)范性，并可進(jìn)行二次開發(fā)，以確保系統(tǒng)的有效性和完整性。

[1] Dumbill E，Bornstein N M. Mono.A Developers Notebook[J]. Oreilly Media，2004：50-69.

[2] 錢家棟，楊冬梅，熊仲華，等.地震電磁學(xué)理論基礎(chǔ)與觀測技術(shù)[M].第一版.北京:地震出版社，2010：222-239.

[3] 趙家騮,王燕瓊，席繼樓，等.地震電磁數(shù)字觀測技術(shù)[M].第一版.北京：地震出版社，2002：49-58.

[4] 趙家騮，王燕瓊，席繼樓，等.地震電磁數(shù)字觀測技術(shù)[M].第一版.北京：地震出版社，2002：1-41.

[5] 劉曉華. J2EE應(yīng)用開發(fā)詳解[M]. 北京:電子工業(yè)出版社，2004：20-35.

CONSTRUCTION OF SYNTHETIC INFORMATION MANAGEMENT SYSTEM OF SEISMIC STATION

QIAO Tian-gang1，ZHANG Fan2，DING Guang2，LIU Li-bo1，WANG Tie-yan1，CHEN Chao1

（1. Siping Seismic Station，Jilin Siping 136000，China; 2. Earthquake Administration of Jilin Province, Liaoning Shenyang 110034，China）

act: We used open-source programming language java and Baidu map search technology to design and develop the synthetic information management system of seismic station based on B/S structure (Browser/Server structure). The system includes some functions as follow: epicenter information input, fast locating earthquake and analyzing and summarizing on all kinds of abnormal data before and after earthquake, and all sorts of professional map displayed on Baidu map. Then we actualized synthetic analyzing management on seismic information and its informatization.

ds: earthquake information; analysis and processing; informatization

P315.78

A

10.13693/j.cnki.cn21-1573.2016.04.008

1674-8565（2016）04-0051-05

吉林省地震局合同制科研課題資助（2016006）

2016-07-26

2016-08-21

喬天罡(1990-)，男，吉林省長春市人，2016年畢業(yè)于吉林大學(xué)，本科，助理工程師，現(xiàn)主要從事地震監(jiān)測工作。E-mail：306693067@qq.com