地震速报演练系统的开发及应用＊

郁建芳 王琐琛 戚 浩 夏仕安 程 鑫 张 炳 骆佳骥 韩成成

（安徽省地震局，合肥230031）

地震速报演练系统的开发及应用＊

郁建芳 王琐琛 戚 浩 夏仕安 程 鑫 张 炳 骆佳骥 韩成成

（安徽省地震局，合肥230031）

地震速报演练系统通过模块化设计和一体化的仿真演练更加真实地模拟速报地震时的实际情况，不仅能够有效强化地震速报人员的临震应急反应能力和业务水平，而且在提升监测台网和台站展示度以及增强地震科普知识宣传普及效果等方面具有重要意义。

地震速报演练；波形回放；波形入库；宣传教育

引言

随着社会发展和人们生活水平的不断提高，地震速报工作作为服务于防震减灾事业和抗震救灾工作的重要环节，已逐渐被越来越多的人所关注。做好地震速报工作，进一步提高地震监测能力和水平，才能不断满足社会和公众的需求。

地震速报就是要在尽可能短的时间内，对已发生地震事件的时、空、强三要素做准确、有效的测定，并报送给有关部门。因此，及时无误地观测、分析和处理波形数据是地震速报的基础，这就要求地震速报人员应具有沉着的应对心态、灵敏的反应能力和高超的业务水平。

地震速报演练系统将有助于台网和台站工作人员开展地震速报模拟练习，从而提高地震速报水平。软件开发过程中对波形数据的深入研究，为进一步挖掘数据的应用奠定了基础。同时，该系统中的波形回放模块，可以动态模拟地震发生时波形的实时变化情况，有助于地震知识的宣传教育和普及。

1 系统设计

地震发生到值班人员对其进行分析、处理并报送的过程可归纳为4个步骤：①地震触发并发出警报；②利用MSDP打开实时地震波形事件［1］；③标注震相并完成定位；④利用国家台网地震速报信息共享服务系统EQIM报送到中国地震台网中心［2］。

因此，地震速报演练系统的主要功能至少应包含以上4个方面。鉴于上述各功能所涉及领域和实现难度各不相同，所以模块化设计是该软件开发的最优选择。通过模块划分，能够极大简化系统结构，降低开发难度，节约开发成本，缩短开发周期。而且，我们在软件开发过程中发现，模块化设计使得该系统的可扩展性大大提升，并使其在应用中的表现更为稳定，后期维护和二次开发的难度也有所降低。

本研究将地震速报演练系统分为4个基本模块：波形入库模块、波形回放模块、分析处理模块、结果报送模块。本文的研究思路和系统结构设计如图1所示。

图1 地震速报演练系统结构设计

2 各模块技术原理和功能

本研究采用运算效率较高的C＋＋程序语言编程设计，具有处理基本数据格式的优势［3］。

2.1 波形入库模块

JOPENS系统的建立基于MySQL数据库平台，MySQL数据表中的各个字段均按照中国数字测震台网规范创建，主要包括台网参数表、台站参数表、通道参数表和仪器字典表等，SEED波形数据的各个子块都可以在JOPENS数据库中存储［4］。

波形入库模块主要包括两个方面：解析SEED文件和波形入库。解析SEED文件，即分离SEED文件中的台站信息与事件波形文件，并将经纬度、高程、台站代码、灵敏度等台站参数和仪器参数存入MySQL数据库的相应表中；波形入库，即将解析后的事件波形文件重新压缩为MiniSEED格式存入MySQL数据库中［4-6］。

2.2 波形回放模块

波形回放模块主要负责直接提取SEED波形文件中的台站和通道信息以及解压后各个时间段的数据值，按照一定的时间步长，模拟地震台网的实时、分道显示方式。

该模块首先读取选定的SEED格式波形文件，然后按照时间顺序将其中每个台站的各分量波形数据存储于预先申请的内存空间。同时，表示台站和通道名称的数据也被存储到相同的内存空间，并与之前的数据相对应。最后构造一个显示界面，用于回放上述已存储的事件波形，并采用STA／LTA［7］和AR-AIC［8］算法检测事件触发并发出警报。

2.3 分析处理模块

分析处理模块的开发建立在MSDP处理软件的基础上，通过配置MSDP软件，使其连接到存储事件波形的MySQL数据库，直接读取地震事件，然后通过人机交互分析标注震相，完成发震时刻、震中位置和震级三要素的判定。

2.4 结果报送模块

结果报送模块主要是利用EQIM客户端将上述已分析的地震参数报送给中国地震台网中心，然后利用安徽地震台网中心自主研发的地震信息发布平台［9］将结果发送给局领导、局其他人员和相关部门。

2.5 系统各模块间的联合调试

波形回放、波形入库和结果报送模块中EQIM系统的客户端配置于一台服务器，分析处理和结果报送模块中EQIM系统的客户端配置在速报人员使用的计算机上，而MySQL数据库和JOPENS系统则可根据实际情况部署在其他服务器上。

以上各模块开发完成后，通过联合调试整合为一体即地震速报演练系统

3 应用意义

3.1 深入研究地震数据格式，方便数据对比研究工作

“十五”项目建设完成后，省级测震台网和台站主要使用JOPENS数据处理系统进行日常的数据分析和存储。JOPENS数据处理系统能够完成波形数据的接收、汇集和存储等，还能够利用MSDP软件对存入数据库中的数据显示、分析处理和波形数据的SEED格式导出，但对已经导出的SEED格式波形数据，无法重新导入数据库中。

本研究的波形入库模块可将事件波形文件压缩为MiniSEED格式重新存入MySQL数据库，这样就方便台网人员更好的进行震相识别和分析练习。系统开发过程中对SEED格式波形数据的研究和解析，使地震科技人员对台网和台站产出的数据有更深入的了解与认识，为进一步挖掘数据的应用提供帮助。同时，通过对库中震相信息和定位结果的读取，为很多数据对比研究工作提供了方便。

3.2 提升台网台站展示亮度，加强地震知识宣传教育

各地震监测台网和台站都是所在地地震系统的展示窗口，每年都会接待各级领导的视察、指导工作和社会各单位、组织的参观。在此过程中，不仅要展现出台网台站的工作特色和亮点，更要做好防震减灾知识的宣传教育工作。

汶川地震后，社会公众对地震的关注度越来越高。然而，这种日益增长的关注也反映出一个问题：公众的焦点绝大部分都放在地震的不可预测以及震后的伤亡和救助上。这是无可厚非的，然而，这种高度关注不可避免地在某种程度上造成了公众对地震系统的误解。笔者认为，消除这种误解的最好途径就是强化地震知识的宣传普及力度，让公众对地震预报面临的种种困难以及地震孕育、发生的过程进行深入的了解。

目前，台网和台站主要通过打开一个地震波形文件的方式向参访者进行展示，这种静态画面的呈现方式既不直观，也不利于参访者了解地震触发和定位的过程。所以，动态展示地震发生时的波形变化是向参访者介绍地震知识的一个重要手段，也是让参访者了解地震台网台站工作性质和重要性的一种有效方式。

本研究开发的地震速报演练系统的波形回放模块，动态模拟地震发生时地震波形的变化情况和触发定位过程，一目了然，生动形象，给参访者留下深刻的印象，增强了地震知识的宣传普及效果。

波形回放的动态模拟界面如图2所示。

3.3 速报演练常态化规范化，强化地震速报能力建设

地震速报是地震监测台网最基本的工作，值班人员需要在震后尽可能短的时间内对发震时刻、震中位置、震级大小等参数进行快速、有效的分析和测定，并第一时间发布上述地震参数。这对于省局开展后续震情监视跟踪、会商以及灾区救援等工作奠定了坚实基础，同时对政府和社会公众迅速判断灾情、及时启动应急预案，最大限度地减轻地震灾害损失具有重要意义。

随着社会发展和网络普及，政府和公众对地震速报时效性、准确性的要求越来越高，这就对地震速报人员的临震反应能力和业务水平提出了新的挑战。安徽地区速报地震相对较少，日常工作中加强岗位练兵尤为重要。以往的地震速报演练方式需要搭建各类平台，耗时耗力，过于繁琐，极大地限制了模拟演练的力度和效果。本研究开发的地震速报演练系统为强化值班人员速报水平提供了一个方便、快捷、有效的平台。该平台通过一体化的仿真演练系统更加真实地模拟速报地震的实际情况：回放显示已存储的SEED格式事件波形文件，动态模拟实际地震发生时地震波形的变化情况并触发报警，然后值班人员利用MSDP软件读取库中的波形文件并完成对地震参数的分析、测定和报送工作。

图2 波形回放动态模拟界面

通过这种常态化、规范化的模拟演练，加深地震速报人员对速报管理规定、速报流程和震相识别等知识的印象，不断扎实值班人员的基本功，查漏补缺，提高忧患意识，为成功应对各类地震做出坚实的保障。

4 结语

速报演练系统开发完成后，安徽台网应用该系统对速报人员进行了多次速报地震模拟演练，取得了很好的效果。在此期间内，随着使用者建议和需求的不断提出，我们对该软件进行了多次改进。下一步工作计划通过增加计时模块等完善该软件功能，使之更加接近实战，达到不断强化地震速报能力建设的目的，为防震减灾事业服务。

（作者电子信箱，郁建芳：zhimeigui2009＠126.com）

［1］苏莉华，赵晖，李源，等.MSDP软件提高地震速报质量.地震地磁观测与研究，2012，33（5／6）：351-355

［2］陈晓辉，侯建民，刘瑞丰.全国地震速报信息共享与服务系统.地震地磁观测与研究，2009，30（3）：132-134

［3］Stephen Prata.C＋＋Primer Plus.张海龙，袁国忠，译.6版.北京：人民邮电出版社，2012

［4］王永革，李鸿吉，姚立平，等.SEED格式台站卷及带有可变头段节数据记录的实例剖析.地震地磁观测与研究，1995，16（5）：6-11

［5］王洪体，陈阳，庄灿涛.SEED格式STEIM2数据压缩算法在实时地震数据传输中的应用.地震地磁观测与研究，2004，25（4）：14-19

［6］张旸，滕云田，王喜珍，等.地震地磁仪器的MiniSEED数据格式的实现.地震地磁观测与研究，2007，28（3）：110-113

［7］周彦文，刘希强.初至震相自动识别方法研究与发展趋势.华北地震科学，2007，25（4）：18-21

［8］Sleeman R，Eck T van.Robust automatic P-phase picking：an on-line implementation in the analysis of broadband seismogram recordings.Phys.Earth Planet.Inter.，1999，113（1-4）：265-275

［9］戚浩，凌学书，汪贵章.安徽省地震速报平台的开发.地震地磁观测与研究，2011，32（2）：116-118

Development and application of earthquake quick-report training system

Yu Jianfang，Wang Suochen，Qi Hao，Xia Shian，Cheng Xin，Zhang Bing，Luo Jiaji，Han Chengcheng
（Earthquake Administration of Anhui Province，Hefei 230031，China）

Earthquake quick-report training system simulates the actual situation more realistically by modular design and integrated simulation exercises.Not only does this system strengthen the imminent earthquake response capacity and technical level of earthquake quick-report staff effectively but also plays an important part in enhancing the display brightness of the monitoring network and the effects of the popularization of earthquake science knowledge.

earthquake quick-report training；waveform playback；waveform storage；publicity and education

P315；

A；

10.3969／j.issn.0235-4975.2014.05.005

2013-12-23；

2013-12-26。

中国地震局三结合基金、中国地震局星火计划（XH14027Y）、安徽省地震科研基金（20130601）共同资助。