基于C#語言的國（境）外地震背景信息交互式產(chǎn)出系統(tǒng)

馬秀丹 陳姝蕎 龍海云 張晉輝

（中國北京100045 中國地震臺網(wǎng)中心）

0 引言

為了及時了解國（境）外地震和火山的破壞性信息，協(xié)助相關(guān)單位制定對國（境）外地震的應(yīng)對策略，如及時提供國際援助，進(jìn)一步發(fā)展各國間的友好關(guān)系，加強(qiáng)國際合作等，2018 年7 月中國地震臺網(wǎng)中心成立國（境）外地震和火山應(yīng)急值班小組。該小組的工作職責(zé)為對國（境）外陸地大于5.9 級、海域大于6.9 級地震的破壞性信息及時上報和持續(xù)跟蹤，規(guī)定第1 期專報產(chǎn)出時間不超過震后2.0 h。但對于國外地震，地震發(fā)生后約0.5 h 才能收到正式測定結(jié)果，2.0 h 之內(nèi)很難獲取地震的破壞性信息和確切的現(xiàn)場信息，因此，在短時間內(nèi)獲取震區(qū)人口信息、歷史地震信息顯得尤為重要。僅通過人工搜索、編輯地震的背景信息來編寫專報是一個耗時費(fèi)力的過程，而且容易產(chǎn)生信息錯誤。現(xiàn)今，利用計(jì)算機(jī)技術(shù)解放勞動力（楊伯舫，1993）已成為各行業(yè)的發(fā)展趨勢之一，同樣，利用計(jì)算機(jī)技術(shù)開發(fā)應(yīng)用軟件以提高工作效率也成為地震行業(yè)的一大特色，如地震預(yù)警系統(tǒng)（趙紀(jì)東等，2009；高峰等，2014）的研發(fā)、地震應(yīng)急指揮管理信息系統(tǒng)（姜立新等，2003）設(shè)計(jì)、地震速報系統(tǒng)的使用等。目前，多種計(jì)算機(jī)語言已應(yīng)用于地震系統(tǒng)的工作中，如基于Java 語言的（梁艷等，2019）、基于Android 系統(tǒng)的（常亮等，2019）、基于MATLAB語言的（趙志遠(yuǎn)等，2019）、基于C#.NET 的（劉穎等，2017）等等。其中，C#語言是一種安全的、穩(wěn)定的、簡單的、優(yōu)雅的，由C 和C++衍生出來的面向?qū)ο蟮木幊陶Z言（韋東，2011），這些特點(diǎn)使其得到了廣泛的應(yīng)用，如基于C#.NET 的遠(yuǎn)程智能管理系統(tǒng)（朱濤，2015），基于C#的全球地震速報信息接收系統(tǒng)（陶鑫等，2017），基于C#的三維可視化顯示系統(tǒng)（李宇航等，2014），等等。鑒于C#語言的友好性，本文作者通過長期地震專報值班工作的積累，采用C#語言設(shè)計(jì)開發(fā)了交互式國（境）外地震背景信息產(chǎn)出系統(tǒng)。該系統(tǒng)解決了專報生成過程中重復(fù)勞動、時效性等方面的問題，降低了工作人員操作的復(fù)雜度及錯誤率。作為交互式產(chǎn)出系統(tǒng)，該系統(tǒng)只需要簡單的選擇與少許的數(shù)字填寫就可以導(dǎo)出1 次地震的第1 期專報，縮短了專報的產(chǎn)出時間，為各單位及時應(yīng)對提供支持。

1 地震背景信息

地震發(fā)生時間的不確定性，增加了編輯地震專報時獲取地震信息的難度。短時間內(nèi)，第1 期專報只能給出地震的相關(guān)背景信息。這些信息包括地震基本信息、人口信息、海嘯信息、災(zāi)害評估信息、歷史地震信息等。其中，基本信息包括地震發(fā)生時間（北京時間和當(dāng)?shù)貢r間）、震中位置、震級和震源深度；人口信息為震中附近一定范圍內(nèi)的人口數(shù)量；海嘯信息是指，如果地震發(fā)生在海里或者近海，可能引發(fā)海嘯的情況；災(zāi)情評估信息為地震造成人員傷亡的可能性；歷史地震信息為近10 年震中周邊一定范圍內(nèi)5 級以上地震的信息。

2 系統(tǒng)設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)

國（境）外地震背景信息交互產(chǎn)出系統(tǒng)是基于C#語言開發(fā)的半自動化產(chǎn)出系統(tǒng)，需要少許的人工交互操作幫助產(chǎn)生專報。系統(tǒng)以Visual Studio 2012 作為開發(fā)工具，基于C#.NET 平臺開發(fā)，可在裝有office 的windows 系統(tǒng)上運(yùn)行。系統(tǒng)工作流程見圖1。

圖1 國（境）外地震背景信息生成流程Fig.1 Flow chart of overseas Earthquake background information generation

程序啟動后系統(tǒng)會自動獲取地震的基本信息，然后依次獲取地震的人口信息、海嘯信息、歷史地震信息和傷亡估計(jì)信息，最后程序整理獲取的地震相關(guān)內(nèi)容，導(dǎo)出到Word中，生成地震背景信息專報。

2.1 地震基本信息的獲取

地震基本信息以中國地震臺網(wǎng)速報官方網(wǎng)站（http://www.ceic.ac.cn/speedsearch）發(fā)布的為基礎(chǔ)。系統(tǒng)通過訪問web 服務(wù)器，獲取到中國地震臺網(wǎng)速報官方網(wǎng)站頁面數(shù)據(jù)，系統(tǒng)內(nèi)使用HtmlAgilityPack 對html 數(shù)據(jù)解析，獲取相關(guān)的地震信息數(shù)據(jù)，并將其存儲到地震基本信息列表中，部分代碼及實(shí)現(xiàn)內(nèi)容如下：

獲取地震基本信息后，該信息能夠在主界面中顯示，并且以點(diǎn)擊“上一個”“下一個”按鈕的形式切換地震及其相關(guān)信息。系統(tǒng)界面見圖2。

圖2 國（境）外地震背景信息交互產(chǎn)出系統(tǒng)主界面Fig.2 The main interface of the system

2.2 地震人口信息的獲取

本系統(tǒng)采用全球?yàn)?zāi)害預(yù)警與協(xié)調(diào)系統(tǒng)（GDACS）網(wǎng)站（https://www.gdacs.org/）頁面中的人口信息作為地震人口信息，其來源為歐盟委員會聯(lián)合研究中心（JRC）。由于專報須在地震發(fā)生后較短時間內(nèi)生成，因此在獲取地震人口信息過程中，先獲取GDACS 網(wǎng)站記錄的時間最近的5 次地震的人口信息。若獲取的地震中沒有某次地震的信息，則根據(jù)震中的經(jīng)緯度獲取美國地質(zhì)調(diào)查局（USGS）網(wǎng)站的人口數(shù)據(jù)。地震人口信息獲取流程見圖3。

圖3 人口信息獲取流程Fig.3 Flow chart of population information acquisition

2.3 地震海嘯信息的獲取

可獲取海嘯信息的常用網(wǎng)站有美國國家海嘯預(yù)警中心和我國自然資源部海嘯預(yù)警中心，國（境）外地震背景信息交互產(chǎn)出系統(tǒng)使用自然資源部海嘯預(yù)警中心（http://www.nmefc.cn/haixiao/haixiaoxxdetail.aspx?）發(fā)布的海嘯信息作為地震的海嘯預(yù)警信息。系統(tǒng)獲取到自然資源部海嘯預(yù)警中心最近發(fā)布的20 條海嘯信息后，通過地震發(fā)生時間判斷是否為當(dāng)前地震的海嘯預(yù)警信息，從而得到該地震目前的海嘯信息。自然資源部海嘯預(yù)警中心一般在地震震級達(dá)到6.5 級時發(fā)布海嘯信息，專報中的地震海嘯信息是在地震發(fā)生后2 h 內(nèi)獲取的，因此只獲取最近發(fā)布的20 條海嘯信息可以滿足需要。獲取海嘯信息的步驟：①程序讀取自然資源部海嘯預(yù)警中心網(wǎng)站的html 源代碼；②解析網(wǎng)頁源代碼獲取該網(wǎng)站最近發(fā)布的20 條海嘯信息及其鏈接；③循環(huán)讀取每個鏈接下的地震發(fā)生時間，判斷是否為當(dāng)前地震的海嘯信息；④若為當(dāng)前地震的海嘯信息，則從該鏈接下讀取自然資源部海嘯預(yù)警中心發(fā)布的海嘯信息內(nèi)容，并提取相關(guān)內(nèi)容應(yīng)用到專報中，同時退出循環(huán)；⑤若鏈接下不存在該地震對應(yīng)的海嘯信息，則認(rèn)為自然資源部海嘯預(yù)警中心對某次地震未發(fā)布海嘯信息。

2.4 地震人員傷亡信息的獲取

使用美國地質(zhì)調(diào)查局（USGS）開發(fā)的全球地震快速評估系統(tǒng)（PAGER，https://earthquake.usgs.gov/earthquakes/eventpage/us700098qd/pager）自動產(chǎn)出的評估結(jié)果作為某次地震的人員傷亡參考信息。PAGER 是USGS 開發(fā)的一個自動系統(tǒng)，通過把處于每一地震烈度的人口與基于全世界每個國家或地區(qū)歷史地震中的經(jīng)濟(jì)、人員損失模型進(jìn)行比較來快速評估地震的影響（孫振凱，2013）。通常，在重大地震發(fā)生之后30 min 內(nèi)就可以得到PAGER 的估算結(jié)果。

系統(tǒng)在獲取周圍人口信息的同時會下載PAGER 估計(jì)的此次地震可能會造成的人員傷亡概率圖，值班人員人工填寫圖片中的數(shù)據(jù)，最后點(diǎn)擊“確定”按鈕，生成專報的人員傷亡信息（圖4）。人員傷亡概率圖會隨著地震信息內(nèi)容的積累持續(xù)更新，更準(zhǔn)確也更接近此次地震的破壞程度，通過點(diǎn)擊人口信息頁面中的“刷新”按鈕獲取最新的人員傷亡概率圖。值班人員可根據(jù)地震的震級、深度、位置、人口信息等對地震的破壞程度有個初步的判斷，以便于更有時效性的查詢地震的災(zāi)情信息。

圖4 地震人員傷亡信息的界面Fig.4 Interface for inputting casualty information

2.5 歷史地震信息的獲取

歷史地震信息的獲取，來源為地震科學(xué)專業(yè)知識服務(wù)系統(tǒng)網(wǎng)站（http://earthquake.ckcest.cn）的地震速報目錄庫，系統(tǒng)自動檢索出近10 年陸地距震中100 km、海域距震中200 km 范圍內(nèi)5 級以上地震信息。涉及到用經(jīng)緯度計(jì)算距離時，采用球面模型，將地球看成1 個球體，球面上2 點(diǎn)之間的最短距離即大圓弧長度。系統(tǒng)中采用基于球面模型計(jì)算地理空間距離的Haversine 公式來計(jì)算震中距，假設(shè)：某次地震的震中為點(diǎn)A（lat1，lon1），歷史地震震中為點(diǎn)B（lat2，lon2），其中l(wèi)at 為緯度，lon 為經(jīng)度。2 個震中之間距離的計(jì)算過程如下。

（1）采用角度轉(zhuǎn)弧度公式分別將震中的經(jīng)度和緯度轉(zhuǎn)換成弧度

（2）計(jì)算震中A 和震中B 經(jīng)緯度差值的絕對值

（3）采用Haversine 公式計(jì)算∠AOB 的弧度數(shù)，O 為地球的球心。

（4）根據(jù)弧長的計(jì)算公式，代入地球半徑計(jì)算2 點(diǎn)之間在球面的距離

R 為地球半徑，這里取平均值6 371 km。

（5）通過統(tǒng)計(jì)一定范圍內(nèi)地震的震級，計(jì)算出每個震級范圍內(nèi)的歷史地震數(shù)量以及時間最近、空間最近和震級最大的歷史地震信息。

3 效果展示

系統(tǒng)主界面如圖2 所示。系統(tǒng)啟動后會自動獲取最新地震的基本信息，然后值班人員人工選擇要生成專報的地震、編輯人員、審核人員以及導(dǎo)出路徑。點(diǎn)擊“人口信息”頁面會自動獲取全球?yàn)?zāi)害預(yù)警與協(xié)調(diào)系統(tǒng)（GDACS）網(wǎng)站頁面中的最近5 次地震的人口信息。點(diǎn)擊“海嘯信息”頁面會獲取自然資源部海嘯預(yù)警中心頁面的海嘯預(yù)警信息。最后系統(tǒng)根據(jù)選擇的地震信息，匹配對應(yīng)地震的人口信息和海嘯信息，導(dǎo)入Word 模板。

在系統(tǒng)的調(diào)試目錄下，創(chuàng)建了一個Word 模板。在將地震背景信息導(dǎo)入模板過程中，系統(tǒng)首先通過復(fù)制模板創(chuàng)建1 個新文檔，然后把獲取到的地震相關(guān)消息插入到文檔中，最后生成專報。圖5 為生成的專報樣例，展示了2020 年2 月24 日伊朗西北部發(fā)生的5.9級地震的信息。

圖5 地震專報樣例Fig.5 Example of an earthquake special report

4 結(jié)束語

國（境）外地震背景信息交互產(chǎn)出系統(tǒng)已投入使用，借助Internet 能夠流暢獲取地震相關(guān)信息，生成背景信息專報。在各種信息源齊全的情況下，第1 期專報的產(chǎn)出時間不超過1 min，系統(tǒng)減輕了工作負(fù)擔(dān)，提高了工作效率。本文主要介紹了第1 期專報的產(chǎn)出過程，在收集地震后續(xù)相關(guān)信息時，系統(tǒng)會對幾個常用信息源自動進(jìn)行監(jiān)測，如GDACS、央視網(wǎng)和中新網(wǎng)等。最新地震信息的自動監(jiān)測，降低了獲取地震信息工作的難度，進(jìn)一步提高了信息的時效性。