山西歷史地震圖紙檔案服務社會科研新模式研究

張正霞，劉康廷，呂 睿，閆曉美，羅 勇，蘭思萱

(1.山西省地震局，山西 太原 030021；2.太原大陸裂谷動力學國家野外科學觀測研究站，山西 太原 030025)

0 引言

地震事業經過幾十年的發展，已形成由中國地震局系統、中國科學院、高等院校、國家相關部門和企事業單位、以及一些地方市縣地震機構為一體的地震科研隊伍。地震科學技術研究不僅是防震減災工作的支撐，也是開展地球系統科學研究、解決資源和環境等問題的重要基礎[1]。防震減災工作在國家經濟建設、社會發展、國防建設等方面發揮了應有的作用。在網絡時代迅速發展的大背景下，如何應用現代信息技術開展歷史地震圖紙檔案主動服務社會科研，顯然已成為一個新課題。

1 研究意義

將分散凌亂的紙質地震圖紙檔案數據充分應用信息技術加以融合，既保護了原始的歷史地震圖紙檔案，又可為地震科研提供積極的服務。歷史地震圖紙檔案服務模式的創新，給地震檔案的管理帶來新活力。實現由笨重的圖紙保管向輕便的數據保管轉變，由平面圖形信息向多維度數字化信息轉變，由單一信息向海量信息轉變，由定點服務向互聯網多樣化服務轉變，使地震科技檔案管理輕松自如，使科研人員分析研究時獲取資料更加便捷。管理模式的創新，從根本上優化檔案管理手段，實現檔案管理的智能化、便捷化、人性化與體驗化。

新型檔案管理模式是檔案管理的標準性方式、方法，集數據收集、數據分析和數據應用于一體，是促進

檔案管理和諧發展的可操作性知識體系[2]，其內涵包括數據管理、信息發布、訪問服務、安全布設和反饋機制五方面。新模式提高了檔案管理人員的工作效率，提升了地震科技檔案的服務內涵，達到最大程度地發揮地震圖紙檔案價值，提升山西省地震局的檔案管理水平，達到促進山西地震檔案事業信息化建設發展的目的。

2 原歷史地震圖紙檔案管理模式存在的問題分析

目前，歷史地震圖紙檔案數量巨大,經過臺站人員的收集整理，集中在山西省地震局圖紙庫房統一保管。這些圖紙檔案以臺站為單位，按照觀測手段分類，遵照地震觀測的時間先后順序，統一編上大的流水號，擺放在圖紙架上(見第54頁圖1)。文章首先對原有圖紙檔案管理模式進行分析，研究其存在的不足之處。對于新模式，主要從圖紙保管、服務利用和約束機制三方面來展開闡述。

2.1 整理保管

為加強對圖紙檔案的管理和開發應用，保障原始記錄圖紙的安全保管，充分發揮第一手資料的作用，更好地為地震預報、社會科研工作服務，從保護檔案的原則出發，檔案部門積極做好歷史地震圖紙檔案的管理工作。太原、大同和臨汾3個臺站選派地震觀測手段負責人，歷時2年多，共整理出地震圖紙6 414卷375 098張，保管期限均設為永久。圖紙收集整理情況如第54頁表1、表2所示。

表1 臺站有震圖紙數量統計Table 1 Statistics of the number of seismograms at stations

表2 臺站無震圖紙數量統計Table 2 Statistics of the number of aseismic drawings at stations

整個圖紙庫房按照圖紙所屬的地域不同分為4個區域：山西臺網、太原臺、大同臺和臨汾臺。每個區域內又按照地震記錄的實況分為有震圖紙與無震圖紙。在圖紙上貼上相應的標簽，通過標簽來區分所藏圖紙內容。標簽信息主要有歸檔類別、起止時間、卷內圖紙張數、所屬臺站以及檔案管理的一些基本屬性，在標簽備注欄內注明觀測儀器型號。

圖1 圖紙庫藏分布圖Fig.1 Distribution map of seismogram reservoirs

2.2 服務利用

在分析研究中，科研人員通常需要親自到圖紙庫房查閱歷史地震圖紙檔案。檔案管理人員要將裝有幾十張一捆的地震圖紙在地面鋪開，放置在地上供科研人員選擇?？蒲腥藛T根據自己的需求進行部分地震波形的拍照和相關參數的紙上記錄。如此，通常需要幾十分鐘。如果科研人員需借走地震圖紙檔案，還要履行相關的借閱登記手續，十分繁雜。既降低工作效率，又會造成地震圖紙檔案安全保管的隱患，極易造成地震圖紙檔案的丟失。

2.3 約束機制

對于圖紙檔案的利用效果未進行過登記反饋，也沒有形成專門的約束機制，不能促進檔案管理人員隨時根據社會科研需求進行動態管理，以便隨時調整圖紙檔案的利用方式。

3 數字化歷史地震檔案新型管理模式的建立

新型檔案管理模式內涵包括數據整合、數據管理、信息發布、反饋機制和安全布設五方面。

3.1 數據整合

歷史地震圖紙經過數字化掃描之后,對生成的圖像進行技術處理，采用專業方法提取波形和波形數據入庫，在專用數據庫中進行分類管理，實現歷史地震圖紙檔案大數據的資源共享[3-4]。歷史地震圖紙波形處理的總體框架如圖2所示。

圖2 地震圖紙波形處理總體框架圖Fig.2 Overall framework of waveform processing of seismograms

歷史地震圖紙波形主要分為兩大類:一類是頻率較高、變化較快的短周期波形(見圖3)；一類是頻率較低、變化較緩慢的中長周期波形(見第55頁圖4)。根據短周期波形和中長周期波形各自呈現的不同特點，在進行波形提取時需要區分波形類型，提出不同的曲線擬合方法。對于短周期波形,提取采用搜索波形關鍵點擬合的方法進行；對于中長周期波形,提取采用跟蹤原圖擬合的方法進行。

圖3 代縣臺2002年2月7日DD-1儀器UD向地震波形Fig.3 Seismic waveforms in UD direction of 2002 DD-1 instrument at Daixian station on February 7

圖4 代縣臺2002年2月1-2日DD-1儀器NS向地震波形Fig.4 Seismic waveforms in NS direction of 2002 DD-1 instrument at Daixian station on February 1st and 2nd

3.2 數據庫建設及管理

開展數據庫建設是整個地震圖紙信息化建設的關鍵環節，需要建立地震圖紙檔案庫和地震波形數據庫，用來存放原始數據和提取之后的數據。在地震圖紙掃描時，由于要進行地震參數分析，就形成了基礎分析庫。這6個基礎分析庫存放地震圖紙入庫和地震分析中需要查詢的數據，是一些輔助性地震監測數據?；A分析庫主要包括地震序號庫、地震目錄庫、觀測儀器庫、震源數據庫、地震方位庫和地震震相庫。地震數據庫的結構如圖5所示。

圖5 地震圖紙數據庫結構圖Fig.5 Database structure of seismograms

科研人員對地震圖紙的分析主要結合地震圖紙原始庫和地震波形數據庫，同時參考觀測儀器庫、震源數據庫、地震方位庫和地震震相庫的相關指標進行綜合分析，通過地震震級的計算，判斷某一地區的地震活動情況。由此而來，科研人員對地震圖紙的分析由原來的單張分散查閱轉為多界面疊加型的計算機圖紙綜合對比，查閱更加方便快捷，標定更為精準，可得出自動化的計算分析趨勢?？蒲腥藛T通過對地震波形提取P波、S波和尾波數據，經過一定的計算方法獲得P波、S波振幅譜以及S波分裂、尾波成像的地下結構速度反演、震源機制解、視應力、破裂機理新震源參數以及尾波Q值等。系統與波形數據庫相連接，將計算結果輸入波形數據庫。

3.3 檔案信息服務

根據檔案查閱的便捷性和現代人對移動終端的青睞，確定通過山西省地震局門戶網站和官方微博、微信為終端平臺，開展地震圖紙數據的查閱與下載。分析地震圖紙檔案數據庫有利于定制特色圖紙服務，提供批量調閱和個性訪問，實現多層次、多角度、高分辨率地對歷史地震圖紙數據開展分析研究。

3.4 建立檔案利用反饋機制

檔案管理人員要真正了解科研人員的工作需求，隨時分析其對歷史地震圖紙檔案的需求，需建立與科研人員需求利用互動的反饋機制，對科研人員需要的圖紙檔案訪問形式、顯示方式和數據分組進行實時匯總，形成規范化制度，便于對圖紙服務方式進行更新升級。為此，要形成專門的制度約束，規范反饋機制的運行，使之越來越合理。

3.5 數字化網絡安全布設

山西省地震局網絡環境采用高低端三道防火墻，加防入侵檢測、防病毒網關、專業防病毒軟件及一定訪問策略等安全技術確保網絡安全。根據地震圖紙檔案數據的特點，采用數據加密技術保障歷史地震數據的安全。

4 存在的問題及建議

在研究山西歷史地震圖紙檔案服務社會科研新模式時，發現在新模式的實施過程中，仍然存在一些問題需要解決。

4.1 紙質地震圖紙檔案的管理不容放松

在新管理模式實施中，雖然以電子圖紙為重點，但不能忽視原始紙質圖紙檔案的保管。要嚴格執行圖紙庫房的管理規定，加強圖紙庫房的“十防”措施，創造良好的圖紙保管環境，定期檢查，對發霉破損的圖紙及時進行修復。秉持有震與無震圖紙同樣重視的觀念，對于無震圖紙也要妥善保管，珍惜兩年多對地震圖紙的收集整理成果。

4.2 與國家檔案局的相關規范和具體要求相接軌

山西歷史地震圖紙檔案服務社會科研的新模式應與國家檔案局的相關建設規范很好地兼容。最主要的是做好專業數據庫的建設工作，要根據地震圖紙檔案的基本屬性開展數據庫字段設計，使之具有拓展性和開放性。做好與科研人員的需求溝通，根據其實際需要調整服務方式，更新檔案管理模式。

4.3 下一步的工作思路

運用現有的歷史地震圖紙檔案數據，設計開發基于B/S的數據庫管理系統，在網絡上瀏覽相關資源的WEB頁，方便地震專業人員、科研人員在線查找數據、查閱資料。系統的后臺實行網絡統一管理與維護，使其具有較高的安全性。