基于数据库和GIS技术的地震会商系统

王 伟 王行舟 张 洁 李罡风洪德全 缪 鹏

（中国合肥 230031安徽省地震局）

0 引言

当前，多种因素制约地震监测预报工作，其中较为突出的问题是地震监测数据格式不统一和会商形式不灵活导致“商”的困难。目前通用的地震分析预报系统（MapSIS）和地震前兆信息处理与软件系统（EIS2000） （蒋骏等，2000；陆远忠等，2002），尽管功能较多、较全，但仍存在两个缺陷：①软件网络功能尚不完善（两套数据库不兼容），未推广可以满足数据库在线分析计算版本，基础数据格式需要转换；②软件只有计算功能，没有演示功能，需要作好各种图件制作成PPT后在会商会上进行汇报和讨论。由于地震前兆数据各手段汇总，数据量大，准备数据占用时间较多，在PPT展示过程中，不能随时放大、缩小数据，影响分析研讨。

现代化数字信息技术快速发展，已经完成了从技术应用到技术服务的转变，而地震分析预报信息化还停留在单机处理阶段，迫切需要提升信息化水平来提高工作效率。因此，开发一套基于统一的前兆数据库的集数据产品在线发布与获取、数据在线分析和信息动态展示的会商系统，可以将地震分析预报人员从大量繁琐的数据处理制图中解放出来，将更多精力用于地震分析研究。

1 系统框架

1.1 数据整合及处理

目前，“九五”和“十五”地震前兆台网技术系统是两套不同系统（周克昌等，2009），通过对现有安徽“十五”前兆Oracle数据库同步及编制数据接口软件实现“九五”数据的入库，采用人工办法实现模拟前兆数据的导入，完成大量空间数据和地图数据的矢量化工作并入库；通过数据维护实现属性数据、空间数据、历史资料的修改、更新；建立数据产品表，实现分钟值、整点值、日均值、月均值等的数据库管理；对筛选的适合安徽地区前兆数据处理的方法进行算法设计，采用高级程序语言编写动态链接库（DLL）供会商系统调用。

图1 系统总体技术构架Fig.1 Overall system technical architecture

1.2 系统总体技术构架

软件开发的层次应用平台采用C/S 结构，以关系数据库管理系统为核心层、ArcEngine和图形控件Jfreechart组成的图形处理层、以客户端为表现层的3层体系结构。系统总体技术构架见图1。

2 数据库和开发工具

对于矢量化图形的操作和展示借助ArcEngine实现；而对于具有空间属性的数据（如区域坐标）则通过ArcSDE（Spatial Database Engine）实现其存储和交互，数据库选择Oracle 10g，编程语言使用C#，可以提供集成的可视化的IDE界面，实现程序在图形上的显示、程序的调试和发布（邱洪钢等，2010）。图形控件采用JFreeChart，该控件是一组功能强大、灵活易用的Java绘图API,可以生成多种通用性的报表，包括柱状图、饼图、曲线图等。

3 系统关键功能实现

3.1 数据库的标准化和统一

建立会商系统专用Oracle数据库，按照相关数据库标准，对数据的名称、代码、分类编码、数据类型、精度、单位、格式等按照分析预报工作的要求进行规范。按标准将安徽省地震局“九五”、“十五”前兆数据统一录入该数据库，对尚未进入数据库管理的模拟数据和市县地震局的台站数据，通过人工数字化处理后录入会商数据库统一管理。

3.2 会商分析计算和显示

为方便分析预报人员进行筛选和分析，编制不同的计算模块实现数据的加工处理，实现数据整点值、日均值、五日均值、月均值的显示。

3.3 会商在线演示

会商系统实现了会商资料的在线演示，能同时快速调用不同时间尺度、不同采样率的数据用于会商中，改变以往会商汇报采用PPT固态演示模式，便于现场选择异常台站和异常测项进行演示、讨论、会商，提高会商效能。

（1）会商在线演示系统将能够分图层根据汇报需要显示台站信息，并通过矢量化地图展示断层信息以及不同台站不同测项的概况信息（比如水位观测的井深、含水层深度、干扰情况、观测时间等），丰富会商信息展示内容，见图2。

（2）在线图形显示：基于数据库系统，可以迅速调用不同时段不同类型数据，图形具有放大、缩小、坐标反转功能，既能反映测项趋势变化，又能显示局部细微变化，见图3。在测项时序曲线上可以随时标注地震、历史震例和数据说明（日期、仪器状况、环境干扰、人员变动等）；还可以调用计算模块实时对当前数据进行分析处理并显示结果。

在线图形显示中还可以对进行多测项、多台站分别对比，提供直方图和曲线图两种显示方式，并可以在曲线控件中实现去极值和标注事件等功能，实时标注事件数据存入到数据库中，方便会商时及时调取和显示。

图2 图层信息Fig.2 Layer information

图3 前兆数据展示Fig.3 Precursor data show

3.4 紧急会商交互平台

地震紧急会商对系统要求较高，需快速调用数据库并生成会商所需的各类图件和文件。主要包括：①与省地震局台网中心服务器连通并下载相关地震参数，形成震中分布图，随时根据需要调用断裂分布、历史地震震中分布等图件供分析使用，根据需要对震中附近不同范围内的历史地震进行分析，包括历史地震类型和最大震级等；②在震中分布图上直观显示前兆异常台项空间分布情况，并计算不同半径范围内前兆异常台项；根据需求从数据库调出异常数据并生成（显示）前兆异常的时间进程图件；③根据预设的会商资料模板，系统自动更新地震的各类参数，通过人机交互的方式修改震后趋势判定意见（图4）。在网络畅通情况下，紧急会商的准备工作可以在几分钟内完成，甚至可以达到准实时的程度。

图4 右键功能模块Fig.4 Right function modules

4 结束语

目前该系统已经投入地震会商日常使用，后续将根据实际应用出现的问题进一步完善，震情会商工作的人工智能化将加强，为防震减灾的科学决策提供更大保障。由于GIS技术对地理信息及空间数据处理的优势，将GIS技术与数据库结合应用，使空间数据据与非空间数据实现一体化的无缝集成，GIS技术在地震行业的应用将具有广泛前景。

蒋骏，李盛乐，张雁滨等.地震前兆信息处理与软件系统[M].北京：地震出版社， 2000.

陆远忠，李盛乐，邓志辉等.基于GIS的地震分析预报系统[M].北京：地震出版社，2002.

邱洪钢，张青莲，陆绍强. ARCGIS ENGINE开发从入门到精通[M].北京：人民邮电出版社，2010.

周克昌，张崇立，纪寿文，叶青，刘春国.中国地震前兆台网主要问题探讨[J].地震地磁观测与研究， 2009， 30（1）；76-80.