地震行业“大数据”应用探讨

中国地震局第二监测中心 屈佳 郑蕊

西安科技大学 王宁

随着信息产业的技术变革，云计算、物联网等技术应运而生，人类迎来了“大数据”时代。“大数据”不仅仅是计算机行业技术的变革成果，也必将对地震行业具有深远的影响。在地震数据处理过程中，通过对大量、复杂、多源数据的整合与挖掘，达到为地震预测研究服务的目的。近年来，地震信息化发展迅速，地震行业也将伴随着不断增长的数据量和数据种类衍生出“大数据”现象，挖掘“地震大数据”核心价值及其对行业发展提供的深刻、全面的洞察力，对地震数据管理、应急决策、震情分析、信息服务都将产生巨大的影响。

大数据的内涵

伴随着现代通信技术尤其是移动互联技术的快速发展，测绘地理信息服务正快速融入人们的工作和生活。科技和需求的双重强劲驱动，推动我国测绘地理信息服务加快发展，并呈现出一些新特点、新趋势。在当前IT技术的引领下，社交网络、移动通信和电子商务的快速发展衍生出“大数据”概念，维基百科对大数据的定义是：“指无法在一定时间内用常规软件工具对其内容进行抓取、管理和处理的数据集合。“大数据”具有数据体量巨大、数据类型繁多、数据价值密度低及处理速度快等特点，涉及物联网、云计算、移动互联网、车联网、手机、平板电脑、PC以及遍布地球各个角落的各种各样的传感器，无一不是数据来源或者承载的方式。大数据的内涵可以从三个方面理解：

从对象角度看,大数据不仅仅是在大小上超过传统数据，而且在数据采集、储存、管理和分析等能力方面的要求也远远超过一般的数据。需要注意的是，“大数据”并非以量取胜，我们的最终目标是从“大数据”中获取更多有价值的“新”信息，而大量数据简单、无意义的堆积，并不意味着就一定具有可观的利用前景。因此，在面对“大数据”时，要利用这些大量的数据之间存在着或远或近、或直接或间接的关联性，分析挖掘其价值。大数据间具有的结构性和关联性也是其区别于“大规模数据”的重要特征。

从技术角度看，“大数据”要形成知识边界扩展，知识价值的提升，就要在伴随数据量激增、数据类型多样，技术平台升级的情形下，不断提高数据综合处理能力。这种能力体现在从各种各样类型的数据中，快速有效的获得有价值信息。“大数据”这一概念本身也包含着数据处理行为，这也是“大数据”与“大规模数据”、“海量数据”等概念的区别所在。因此，从大数据中快速挖掘更多有价值的信息，使“静态的大数据”变成“动态的大数据”，就需要综合运用多学科的方法，包括数据抽取过滤、数据挖掘、分布式处理等。

从应用角度看，“大数据”是对特定的大数据集合、集成应用大数据技术、获得有价值信息的行为。正由于与具体应用紧密联系，甚至是一对一的联系，才使得“应用”成为“大数据”不可或缺的内涵之一。在当前大规模生产、分享和应用数据的时代，应用“大数据”的功能，挖掘“大数据”潜在的应用价值已引起了各行各业的关注，在公共卫生、交通运输和电子政务等领域都有所涉及。

地震行业“大数据”建设现状

随着“九五”数字化改造、“十五”数字地震网络建设等项目的完成，作为政府地震监测预报和防震减灾主体部门的中国地震局，已建立起了相当规模的数字化测震台网、数字化前兆台网，并实现了数字化测震数据、前兆数据实时或准实时地向中国地震台网中心传输和汇集。其中，数字化测震资料已在地震速报、大震应急、火山与水库安全监测、核侦查等工作中发挥了重要作用，海量的数字化前兆数据也已在地震分析预报中得到越来越多的应用。

由于地震数据具有历史积累性和大面积多学科的特点，其数据容量非常巨大。现有各类测震台站1100多个，年产出数据量为10 T左右；各类前兆观测台站770多个，年产出数据量为0.5 T左右；GPS连续观测站280多个，年产出数据量1.5 T。强震中心数据目前年产出量小于1 T；地震应急类数据年产出1 T左右。以上几类数据年产出总量为20 T左右。可以说，当前地震数据已极大丰富。然而，问题在于地震系统各部门如何更好地利用这些数据，发挥其内在价值，以服务于防震减灾工作。

大数据仓库

“大数据”时代的到来，对于地震系统部门具有重要意义，从某种程度来看，能否使用好掌握“大数据”，挖掘好地震大数据，直接关系到地震系统未来发展前景。目前，中国地震局已认识到充分利用地震大数据加强公共服务的重要性，正在加快开展震情监测，不断完善地震信息公共平台，加快推进地震信息大数据的应用。例如2013年4月1日起中国地震局正式对外提供自动地震速报服务，广东省地震局完成了数字地震台网信息实时处理和地震自动速报系统的建设。

地震行业大数据的应用方向

地震数据挖掘

地震数据来源于多种地球物理场的观测，今后一个时期，地震系统各部门应在不断更新现有数据的基础上，着力加强数据的应用。数据挖掘技术的发展水平，直接关系到地震数据的开发利用程度。目前，地震数据挖掘技术远远不能适应开发应用的需要，因此要组织有关科研力量，大力开展数据挖掘基础理论和应用研究。在重大地震工程建设中注重开展数据应用，在开展地震信息服务时，选取若干与民生联系紧密的领域，创建若干服务民众的典型示范，进而带动全国范围内地震信息服务的开展。以多种数据采集方式为手段，以业务处理为应用方向，地震行业的信息化建设已聚集海量繁杂数据，并且正在不断地增加和丰富。依托当前国家的信息化建设，充分挖掘地震“大数据”的内在价值，将为行业的快速发展、地震预报、地震应急决策提供智能化、前瞻性的技术手段。

信息资源开放

“大数据”将割裂存储于不同部门的数据加以整合，在同一平台上开放可推进数据创新应用，充分挖掘信息的经济附加值。在地震行业，基于来自不同部门大量监测数据，可以实现管理、科研共享一体化，促进数据资源的科学利用。

公共信息服务

从近年来从“大数据”实际发展来看，公共服务系统是大数据在电子政务领域最好的应用平台。地震信息网站是信息化时代展示防震减灾事业形象的重要平台，是社会和公众快速获知地震信息的主要窗口。目前中国地震局及各省相互独立的地震信息门户网站不能有效地应对影响全国的突发地震事件，在汶川地震应急过程中，包括中国地震局在内的四川、甘肃、陕西等多个地震局的门户网站都不同程度地遭到严重堵塞，网站之间缺乏信息分流、数据同步、容灾互补的技术手段，使得面向社会公众的地震信息服务受到影响，不能满足广大公众即时了解地震信息的需求。因此形成以地震信息网为龙头的多元化、多层次信息服务平台，推进地震信息服务的常态化和产品的公众化，提高地震信息网的知名度和影响力迫在眉睫。

科学行业决策

“大数据”能够提高地震决策的科学性和精准性，提高地震预测预警能力以及应急响应能力。在大震应急时，要利用遥感获取的灾情数据和相关应急工作成果及时地应用于地震应急救援指挥、灾害调查与损失评估、灾民安置与恢复重建等工作中。目前，包括遥感在内的各行业，运用数据的能力还有待提高。

地震大数据集成

通过综合利用地震“大数据”，有助于建立综合、立体性的地震“大数据”信息体系。当前的地震系统部门数据分散，信息化建设各异，缺乏联动，这种分散造成数据利用率较低。通常采用数据格式转换模式、数据互操作模式和直接数据访问模式集成多源数据。例如，在数据准备阶段，采用数据格式转换模式，将不同格式的数据转换到统一的GIS软件平台下或系统所支持的数据格式，在此环境下可对其他软件数据格式直接访问。搭建公共服务平台后，借助Web Service跨平台和互操作优势，在统一的数据共享规范的支持下通过发布相应服务，提供相应访问接口，使GIS用户在共享平台上，透明地获取所需的信息，从而更好地满足多源数据库数据访问的需求。地震大数据的集成对地震系统部门提升数据管理能力和应急反应能力，提供更加优质的公共信息服务意义十分重大。

地震行业大数据的应用效益

地震行业“大数据”应用效益主要体现在如下两个方面：

有利于数据的优化整合

地震监测预报、地震速报、紧急救援等防震减灾关键业务，是关乎国家地震安全的重要支撑，而这一基础工作目前已越来越依赖于通讯传输、数据存储与处理等计算机业务系统。通过综合行业“大数据”，将有助于改变地震系统部门较为单一的信息获取渠道，减少数据获取、处理及分析响应时间，提高决策服务效率，降低信息运行成本。多源空间大数据的整合与挖掘可提高数据可视性和利用率，从而使地震大数据更好地服务于地震科研预报与应急决策。

有利于构建科学的行业决策体系

由于地震数据来源各异，格式多样，在空间参考、时空尺度、存储记录等方面的差异，给地震信息共享和应用带来诸多不便。因此，实现多源空间数据的有效整合，对地理空间数据进行集中管理和分布式应用，是构建科学的行业决策体系的重要课题。科学的行业决策体系可确保地震系统不间断地为社会提供地震数据信息服务，向国务院和各级政府提供抗震救灾决策依据。同时对地震局内部可提供科学的数据管理支持,这对数据效率保障和公共地震信息服务有着明显的社会效益。

“大数据”时代的到来，给地震行业创新发展带来了良好机遇。当前，海量的地震数据远未发挥出它应有的价值作用，地震系统各部门要认识到大数据带来的技术革新，充分利用现有数据，挖掘其潜在价值，尽早制定有关规划，加大对地震数据开发应用的研究，充分挖掘地震数据这一宝藏，促进地震数据的广泛、深入应用。