基于數據庫和GIS技術的地震會商系統

王 偉 王行舟 張 潔 李罡風洪德全 繆 鵬

（中國合肥 230031安徽省地震局）

0 引言

當前，多種因素制約地震監測預報工作，其中較為突出的問題是地震監測數據格式不統一和會商形式不靈活導致“商”的困難。目前通用的地震分析預報系統（MapSIS）和地震前兆信息處理與軟件系統（EIS2000） （蔣駿等，2000；陸遠忠等，2002），盡管功能較多、較全，但仍存在兩個缺陷：①軟件網絡功能尚不完善（兩套數據庫不兼容），未推廣可以滿足數據庫在線分析計算版本，基礎數據格式需要轉換；②軟件只有計算功能，沒有演示功能，需要作好各種圖件制作成PPT后在會商會上進行匯報和討論。由于地震前兆數據各手段匯總，數據量大，準備數據占用時間較多，在PPT展示過程中，不能隨時放大、縮小數據，影響分析研討。

現代化數字信息技術快速發展，已經完成了從技術應用到技術服務的轉變，而地震分析預報信息化還停留在單機處理階段，迫切需要提升信息化水平來提高工作效率。因此，開發一套基于統一的前兆數據庫的集數據產品在線發布與獲取、數據在線分析和信息動態展示的會商系統，可以將地震分析預報人員從大量繁瑣的數據處理制圖中解放出來，將更多精力用于地震分析研究。

1 系統框架

1.1 數據整合及處理

目前，“九五”和“十五”地震前兆臺網技術系統是兩套不同系統（周克昌等，2009），通過對現有安徽“十五”前兆Oracle數據庫同步及編制數據接口軟件實現“九五”數據的入庫，采用人工辦法實現模擬前兆數據的導入，完成大量空間數據和地圖數據的矢量化工作并入庫；通過數據維護實現屬性數據、空間數據、歷史資料的修改、更新；建立數據產品表，實現分鐘值、整點值、日均值、月均值等的數據庫管理；對篩選的適合安徽地區前兆數據處理的方法進行算法設計，采用高級程序語言編寫動態鏈接庫（DLL）供會商系統調用。

圖1 系統總體技術構架Fig.1 Overall system technical architecture

1.2 系統總體技術構架

軟件開發的層次應用平臺采用C/S 結構，以關系數據庫管理系統為核心層、ArcEngine和圖形控件Jfreechart組成的圖形處理層、以客戶端為表現層的3層體系結構。系統總體技術構架見圖1。

2 數據庫和開發工具

對于矢量化圖形的操作和展示借助ArcEngine實現；而對于具有空間屬性的數據（如區域坐標）則通過ArcSDE（Spatial Database Engine）實現其存儲和交互，數據庫選擇Oracle 10g，編程語言使用C#，可以提供集成的可視化的IDE界面，實現程序在圖形上的顯示、程序的調試和發布（邱洪鋼等，2010）。圖形控件采用JFreeChart，該控件是一組功能強大、靈活易用的Java繪圖API,可以生成多種通用性的報表，包括柱狀圖、餅圖、曲線圖等。

3 系統關鍵功能實現

3.1 數據庫的標準化和統一

建立會商系統專用Oracle數據庫，按照相關數據庫標準，對數據的名稱、代碼、分類編碼、數據類型、精度、單位、格式等按照分析預報工作的要求進行規范。按標準將安徽省地震局“九五”、“十五”前兆數據統一錄入該數據庫，對尚未進入數據庫管理的模擬數據和市縣地震局的臺站數據，通過人工數字化處理后錄入會商數據庫統一管理。

3.2 會商分析計算和顯示

為方便分析預報人員進行篩選和分析，編制不同的計算模塊實現數據的加工處理，實現數據整點值、日均值、五日均值、月均值的顯示。

3.3 會商在線演示

會商系統實現了會商資料的在線演示，能同時快速調用不同時間尺度、不同采樣率的數據用于會商中，改變以往會商匯報采用PPT固態演示模式，便于現場選擇異常臺站和異常測項進行演示、討論、會商，提高會商效能。

（1）會商在線演示系統將能夠分圖層根據匯報需要顯示臺站信息，并通過矢量化地圖展示斷層信息以及不同臺站不同測項的概況信息（比如水位觀測的井深、含水層深度、干擾情況、觀測時間等），豐富會商信息展示內容，見圖2。

（2）在線圖形顯示：基于數據庫系統，可以迅速調用不同時段不同類型數據，圖形具有放大、縮小、坐標反轉功能，既能反映測項趨勢變化，又能顯示局部細微變化，見圖3。在測項時序曲線上可以隨時標注地震、歷史震例和數據說明（日期、儀器狀況、環境干擾、人員變動等）；還可以調用計算模塊實時對當前數據進行分析處理并顯示結果。

在線圖形顯示中還可以對進行多測項、多臺站分別對比，提供直方圖和曲線圖兩種顯示方式，并可以在曲線控件中實現去極值和標注事件等功能，實時標注事件數據存入到數據庫中，方便會商時及時調取和顯示。

圖2 圖層信息Fig.2 Layer information

圖3 前兆數據展示Fig.3 Precursor data show

3.4 緊急會商交互平臺

地震緊急會商對系統要求較高，需快速調用數據庫并生成會商所需的各類圖件和文件。主要包括：①與省地震局臺網中心服務器連通并下載相關地震參數，形成震中分布圖，隨時根據需要調用斷裂分布、歷史地震震中分布等圖件供分析使用，根據需要對震中附近不同范圍內的歷史地震進行分析，包括歷史地震類型和最大震級等；②在震中分布圖上直觀顯示前兆異常臺項空間分布情況，并計算不同半徑范圍內前兆異常臺項；根據需求從數據庫調出異常數據并生成（顯示）前兆異常的時間進程圖件；③根據預設的會商資料模板，系統自動更新地震的各類參數，通過人機交互的方式修改震后趨勢判定意見（圖4）。在網絡暢通情況下，緊急會商的準備工作可以在幾分鐘內完成，甚至可以達到準實時的程度。

圖4 右鍵功能模塊Fig.4 Right function modules

4 結束語

目前該系統已經投入地震會商日常使用，后續將根據實際應用出現的問題進一步完善，震情會商工作的人工智能化將加強，為防震減災的科學決策提供更大保障。由于GIS技術對地理信息及空間數據處理的優勢，將GIS技術與數據庫結合應用，使空間數據據與非空間數據實現一體化的無縫集成，GIS技術在地震行業的應用將具有廣泛前景。

蔣駿，李盛樂，張雁濱等.地震前兆信息處理與軟件系統[M].北京：地震出版社， 2000.

陸遠忠，李盛樂，鄧志輝等.基于GIS的地震分析預報系統[M].北京：地震出版社，2002.

邱洪鋼，張青蓮，陸紹強. ARCGIS ENGINE開發從入門到精通[M].北京：人民郵電出版社，2010.

周克昌，張崇立，紀壽文，葉青，劉春國.中國地震前兆臺網主要問題探討[J].地震地磁觀測與研究， 2009， 30（1）；76-80.