地震會(huì)商綜合預(yù)報(bào)業(yè)務(wù)系統(tǒng)建設(shè)

郭文峰，王 霞，楊林森

(1.山西省地震局，山西 太原 030021；2.山西懷仁市地震局，山西 懷仁 038300；3.太原大陸裂谷動(dòng)力學(xué)國(guó)家野外科學(xué)觀測(cè)研究站，山西 太原 030025)

0 引言

震情會(huì)商是我國(guó)地震預(yù)報(bào)的主要形式之一[1]，也是當(dāng)前預(yù)報(bào)水平下形成地震預(yù)報(bào)意見的一個(gè)重要環(huán)節(jié)[2]。近年來，測(cè)震、電磁、流體及形變等觀測(cè)手段得到了快速的發(fā)展，綜合預(yù)報(bào)方法也隨即興起。山西省地震局預(yù)報(bào)中心綜合室會(huì)商前需匯集各學(xué)科、部門的有關(guān)資料與信息，資料與信息分布在不同服務(wù)器與文件內(nèi)，需要手動(dòng)從不同服務(wù)器下載，人工查詢并計(jì)算所需結(jié)果，由于工作繁雜而出現(xiàn)效率低下、質(zhì)量不高等問題[3]。隨著現(xiàn)代化數(shù)字信息技術(shù)快速發(fā)展，已經(jīng)實(shí)現(xiàn)了從技術(shù)應(yīng)用到技術(shù)服務(wù)的轉(zhuǎn)變，地震工作迫切需要提升信息化來提高工作效率[4]。

在地震會(huì)商系統(tǒng)方面，陳石等人將在可視化領(lǐng)域發(fā)展較快的三維GIS技術(shù)和體繪制技術(shù)應(yīng)用到地震學(xué)應(yīng)用研究中[5]，解決震情會(huì)商過程中的多源海量資料可視化問題，提供一種側(cè)重于可視化技術(shù)范疇的解決方案。董一兵等人開發(fā)出了一套實(shí)時(shí)震情分析與發(fā)布系統(tǒng)[6]，為大震應(yīng)急會(huì)商、震情跟蹤與地震活動(dòng)性研究提供軟件支持，為用戶提供統(tǒng)一、并發(fā)、實(shí)時(shí)、快速、實(shí)用的震情分析與發(fā)布服務(wù)。

鑒于目前震情會(huì)商系統(tǒng)還未實(shí)現(xiàn)信息技術(shù)化，本文在數(shù)據(jù)專家(Datist)平臺(tái)上開發(fā)一套地震會(huì)商系統(tǒng)綜合室預(yù)報(bào)業(yè)務(wù)的自動(dòng)化流程，實(shí)現(xiàn)震情監(jiān)視跟蹤報(bào)告與PPT一鍵化的制作流程。這一技術(shù)的實(shí)現(xiàn)，可以把分析預(yù)報(bào)人員從繁瑣的日常工作中解放出來，將更多的時(shí)間精力投入到地震科學(xué)研究中。

1 數(shù)據(jù)專家平臺(tái)概況

數(shù)據(jù)專家是一款大數(shù)據(jù)分析軟件，其特點(diǎn)是無需編程，集成靈活，實(shí)施快速。該產(chǎn)品具有強(qiáng)大的對(duì)多源數(shù)據(jù)、多源軟件、多源框架的融合能力，可將整理、分析后的數(shù)據(jù)、圖形一鍵式推送至各種呈現(xiàn)平臺(tái)(見圖1)。

圖1 Datist數(shù)據(jù)專家運(yùn)行模式圖Fig.1 Operation mode of datist data expert

數(shù)據(jù)專家平臺(tái)不僅可以與Oracle、MySQL、SQL Server等數(shù)據(jù)庫(kù)進(jìn)行鏈接，還可以與FTP服務(wù)器、網(wǎng)頁(yè)等有關(guān)數(shù)據(jù)源進(jìn)行無縫對(duì)接。在數(shù)據(jù)處理方面，該平臺(tái)提供了多個(gè)節(jié)點(diǎn)，除了在對(duì)接數(shù)據(jù)庫(kù)時(shí)進(jìn)行各類數(shù)據(jù)篩選、替換之外，還能通過擴(kuò)展的函數(shù)實(shí)現(xiàn)各類數(shù)據(jù)的處理。系統(tǒng)囊括了回歸分析、聚類分析、神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)、貝葉斯等幾十種數(shù)據(jù)處理算法，借助R、Python、Matlab等常用算法庫(kù)與平臺(tái)進(jìn)行無縫集成。在圖形繪制方面，數(shù)據(jù)專家除提供常用的餅圖、柱狀圖、折線圖等標(biāo)準(zhǔn)圖形外，還可以通過腳本接口技術(shù)提供GMT繪圖功能。

2 系統(tǒng)總體架構(gòu)設(shè)計(jì)

地震會(huì)商系統(tǒng)綜合預(yù)報(bào)業(yè)務(wù)的自動(dòng)化流程采用分層結(jié)構(gòu)，由上至下依次是數(shù)據(jù)層、邏輯處理層以及展示層(見圖2)?！皵?shù)據(jù)層”是基于四大學(xué)科、市局、臺(tái)站及鄰省的震情監(jiān)視跟蹤報(bào)告，擬定一套特定的文字格式要求，使得文字描述以及版面更加規(guī)范和統(tǒng)一，然后存儲(chǔ)到規(guī)定的數(shù)據(jù)庫(kù)里；“邏輯處理層”是從Apnet數(shù)據(jù)庫(kù)以及FTP服務(wù)器里得到各個(gè)學(xué)科、市局、臺(tái)站及鄰省的震情監(jiān)視跟蹤報(bào)告以及異常零報(bào)告表，經(jīng)過數(shù)據(jù)專家平臺(tái)上一系列節(jié)點(diǎn)的自動(dòng)加工、處理，最終產(chǎn)出產(chǎn)品表以及相關(guān)數(shù)據(jù)等；“展示層”是用戶與系統(tǒng)之間的接口。通過GMT、Matlab等接口繪制出各類空間分布圖、時(shí)間序列圖以及相關(guān)表格，并使用系統(tǒng)提供的報(bào)告自動(dòng)生成技術(shù)將這些比較零散的成果進(jìn)行聚合，匯集成PPT、doc等不同格式的報(bào)告。

3 系統(tǒng)功能實(shí)現(xiàn)

地震會(huì)商綜合預(yù)報(bào)業(yè)務(wù)系統(tǒng)建設(shè)是為適應(yīng)新形勢(shì)下會(huì)商網(wǎng)絡(luò)數(shù)字化的需要，采用信息化技術(shù)，解決之前存在的工作繁瑣及效率低下的問題，提高圖表及圖件制作的速度和準(zhǔn)確性，提升數(shù)據(jù)的自動(dòng)處理水平，實(shí)現(xiàn)PPT以及報(bào)告等多種信息的一體化、自動(dòng)化以及智能化。

3.1 數(shù)據(jù)庫(kù)的鏈接

中國(guó)地震臺(tái)網(wǎng)中心將全國(guó)的震情監(jiān)視跟蹤報(bào)告以及異常零報(bào)告表等有關(guān)內(nèi)容分模塊存放在Apnet網(wǎng)上，數(shù)據(jù)專家平臺(tái)上的接入數(shù)據(jù)庫(kù)節(jié)點(diǎn)可實(shí)現(xiàn)與Apnet數(shù)據(jù)庫(kù)的鏈接，運(yùn)行節(jié)點(diǎn)可獲取到所需要的地震信息(見圖3)，包含異常零報(bào)告表與震情監(jiān)視跟蹤信息。通過該節(jié)點(diǎn)能較快篩選出所需省份、所需時(shí)間的震情跟蹤類型以及異常零報(bào)告表。

圖3 Apnet、FTP數(shù)據(jù)庫(kù)界面Fig.3 Apnet and FTP database interface

山西省地震局預(yù)報(bào)中心將四大學(xué)科、臺(tái)站及市局的震情監(jiān)視跟蹤報(bào)告放在了FTP服務(wù)器內(nèi)，掃描FTP節(jié)點(diǎn)可以鏈接到FTP服務(wù)器，快速地篩選出所需學(xué)科、所需臺(tái)站及市局的震情監(jiān)視跟蹤信息(見圖3)。

3.2 處理工作流程

從數(shù)據(jù)處理角度來分，數(shù)據(jù)專家除提供數(shù)據(jù)篩選、替換外，還能通過數(shù)據(jù)處理函數(shù)實(shí)現(xiàn)各類數(shù)據(jù)清洗加工。在數(shù)據(jù)庫(kù)鏈接后，可以方便地讀取到異常零報(bào)告界面，根據(jù)需求快速挑選出異常臺(tái)站，并根據(jù)測(cè)項(xiàng)類型對(duì)四大學(xué)科的異常測(cè)項(xiàng)數(shù)進(jìn)行統(tǒng)計(jì)；根據(jù)異常臺(tái)站的持續(xù)時(shí)間進(jìn)行分類，快速計(jì)算出異常的持續(xù)時(shí)間；根據(jù)臺(tái)站的經(jīng)緯度進(jìn)行空間數(shù)據(jù)分析，統(tǒng)計(jì)出不同構(gòu)造單元的異常項(xiàng)數(shù)；根據(jù)異常的描述特征，對(duì)異常的準(zhǔn)同步異常進(jìn)行統(tǒng)計(jì)。

數(shù)據(jù)專家平臺(tái)上的數(shù)據(jù)庫(kù)鏈接好之后，經(jīng)過數(shù)據(jù)庫(kù)自身的篩選，可以看到震情監(jiān)視跟蹤報(bào)告界面(見第43頁(yè)圖4)，震情跟蹤報(bào)告里面包括該監(jiān)測(cè)時(shí)間段的地震活動(dòng)概況、新增的異常、核實(shí)情況、異常分析、綜合分析及震情跟蹤工作措施。根據(jù)需求，可以快速篩選出不同學(xué)科、臺(tái)站、市局以及省份的地震活動(dòng)概況及新增異常情況，從而對(duì)目前的地震前兆及地震活動(dòng)信息有所了解，為進(jìn)一步的地震預(yù)測(cè)研究工作提供技術(shù)支撐和理論依據(jù)。

圖4 異常零報(bào)告數(shù)據(jù)庫(kù)界面Fig.4 Abnormal zero report database interface

在各類現(xiàn)象描述方面，根據(jù)提供的數(shù)據(jù)處理函數(shù)實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)的清洗加工。在保持部分文字常量的情況下，對(duì)其中的變量部分進(jìn)行調(diào)用函數(shù)處理。第43頁(yè)圖5a表示13到17字符之間的數(shù)字進(jìn)行取整并自動(dòng)加1，28個(gè)字符之后設(shè)置成當(dāng)天時(shí)間的9時(shí)；圖5b在固定部分文字的情況下，變量(山西省、河北省、內(nèi)蒙古及非年度)根據(jù)前面節(jié)點(diǎn)的改變而改變。

圖5 數(shù)據(jù)庫(kù)篩選界面Fig.5 Database filtering interface

3.3 圖形繪制及報(bào)告自動(dòng)生成技術(shù)

除了運(yùn)用Datist系統(tǒng)提供的餅圖、柱狀圖、折線圖等標(biāo)準(zhǔn)圖形外，主要運(yùn)用腳本接口技術(shù)提供的GMT繪圖功能。系統(tǒng)使用人員可以在GMT腳本命令基礎(chǔ)上，完成各類參數(shù)的修改，如異常圖標(biāo)、繪圖范圍、顏色配置等，生成專業(yè)GMT專題圖。系統(tǒng)后臺(tái)提供的底圖包含有GMT地理圖、地形圖，地圖上可以加載斷層、褶皺等相關(guān)的構(gòu)造數(shù)據(jù)(見圖6)。

圖6 GMT構(gòu)造圖及地形圖Fig.6 GMT structure map and topographic map

會(huì)商PPT快速制作在設(shè)計(jì)上要建立一個(gè)PPT模板，模板要充分考慮當(dāng)前綜合室會(huì)商業(yè)務(wù)的需求，具備模式產(chǎn)品文字位置、圖片顯示及表格調(diào)整等功能。在模板中，數(shù)據(jù)專家中設(shè)置的圖片、表格以及文字用接入符代替，接入符號(hào)格式如下：

$=前節(jié)點(diǎn)名稱.字段名稱.Name=$，

其中，前節(jié)點(diǎn)名稱指的是所用數(shù)據(jù)、表格、圖片所在的節(jié)點(diǎn)名稱；Name就是行號(hào)，可以指定將要用到的數(shù)據(jù)是哪一個(gè)。Name字段可以自己創(chuàng)建，內(nèi)容為行號(hào)1，2，3…，可以用“$=前節(jié)點(diǎn)名稱.字段.1=$”表示取某節(jié)點(diǎn)、某字段的第一條數(shù)據(jù)。將各類圖片、表格、文字的數(shù)據(jù)節(jié)點(diǎn)以零件的形式串聯(lián)起來鏈接到PPT節(jié)點(diǎn)上，形成一套規(guī)定動(dòng)作流程，實(shí)現(xiàn)PPT的一鍵化制作。

4 結(jié)語

基于數(shù)據(jù)專家設(shè)計(jì)的地震會(huì)商系統(tǒng)技術(shù)平臺(tái)，依據(jù)數(shù)據(jù)庫(kù)節(jié)點(diǎn)的建立來鏈接Oracle、MySql、SqlServer等不同類型的數(shù)據(jù)庫(kù)，可從所需的Apnet數(shù)據(jù)庫(kù)以及FTP服務(wù)器中篩選出“會(huì)商”“異常零報(bào)告”以及“震情監(jiān)視跟蹤類型”等有效信息，并同步下載，效率從數(shù)分鐘提高到秒級(jí)；并對(duì)下載的數(shù)據(jù)進(jìn)行自動(dòng)查詢與提取、繪圖到演講PPT的一鍵化自動(dòng)生成。從技術(shù)上實(shí)現(xiàn)地震預(yù)報(bào)中測(cè)震、電磁、流體及形變數(shù)據(jù)的整合與優(yōu)化，實(shí)現(xiàn)鄰省、市縣會(huì)商意見及前兆異常的快速交融，將會(huì)提高山西省預(yù)報(bào)部門的會(huì)商效率，既解決紛繁復(fù)雜、效率低下的重復(fù)勞動(dòng)問題，又為今后預(yù)報(bào)人員開展相關(guān)自動(dòng)化、流程化、定制化研究提供新的方向。