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        地震會商綜合預(yù)報(bào)業(yè)務(wù)系統(tǒng)建設(shè)

        2019-12-23 03:55:32郭文峰楊林森
        山西地震 2019年4期
        關(guān)鍵詞:會商臺站報(bào)告

        郭文峰,王 霞,楊林森

        (1.山西省地震局,山西 太原 030021;2.山西懷仁市地震局,山西 懷仁 038300;3.太原大陸裂谷動力學(xué)國家野外科學(xué)觀測研究站,山西 太原 030025)

        0 引言

        震情會商是我國地震預(yù)報(bào)的主要形式之一[1],也是當(dāng)前預(yù)報(bào)水平下形成地震預(yù)報(bào)意見的一個重要環(huán)節(jié)[2]。近年來,測震、電磁、流體及形變等觀測手段得到了快速的發(fā)展,綜合預(yù)報(bào)方法也隨即興起。山西省地震局預(yù)報(bào)中心綜合室會商前需匯集各學(xué)科、部門的有關(guān)資料與信息,資料與信息分布在不同服務(wù)器與文件內(nèi),需要手動從不同服務(wù)器下載,人工查詢并計(jì)算所需結(jié)果,由于工作繁雜而出現(xiàn)效率低下、質(zhì)量不高等問題[3]。隨著現(xiàn)代化數(shù)字信息技術(shù)快速發(fā)展,已經(jīng)實(shí)現(xiàn)了從技術(shù)應(yīng)用到技術(shù)服務(wù)的轉(zhuǎn)變,地震工作迫切需要提升信息化來提高工作效率[4]。

        在地震會商系統(tǒng)方面,陳石等人將在可視化領(lǐng)域發(fā)展較快的三維GIS技術(shù)和體繪制技術(shù)應(yīng)用到地震學(xué)應(yīng)用研究中[5],解決震情會商過程中的多源海量資料可視化問題,提供一種側(cè)重于可視化技術(shù)范疇的解決方案。董一兵等人開發(fā)出了一套實(shí)時震情分析與發(fā)布系統(tǒng)[6],為大震應(yīng)急會商、震情跟蹤與地震活動性研究提供軟件支持,為用戶提供統(tǒng)一、并發(fā)、實(shí)時、快速、實(shí)用的震情分析與發(fā)布服務(wù)。

        鑒于目前震情會商系統(tǒng)還未實(shí)現(xiàn)信息技術(shù)化,本文在數(shù)據(jù)專家(Datist)平臺上開發(fā)一套地震會商系統(tǒng)綜合室預(yù)報(bào)業(yè)務(wù)的自動化流程,實(shí)現(xiàn)震情監(jiān)視跟蹤報(bào)告與PPT一鍵化的制作流程。這一技術(shù)的實(shí)現(xiàn),可以把分析預(yù)報(bào)人員從繁瑣的日常工作中解放出來,將更多的時間精力投入到地震科學(xué)研究中。

        1 數(shù)據(jù)專家平臺概況

        數(shù)據(jù)專家是一款大數(shù)據(jù)分析軟件,其特點(diǎn)是無需編程,集成靈活,實(shí)施快速。該產(chǎn)品具有強(qiáng)大的對多源數(shù)據(jù)、多源軟件、多源框架的融合能力,可將整理、分析后的數(shù)據(jù)、圖形一鍵式推送至各種呈現(xiàn)平臺(見圖1)。

        圖1 Datist數(shù)據(jù)專家運(yùn)行模式圖Fig.1 Operation mode of datist data expert

        數(shù)據(jù)專家平臺不僅可以與Oracle、MySQL、SQL Server等數(shù)據(jù)庫進(jìn)行鏈接,還可以與FTP服務(wù)器、網(wǎng)頁等有關(guān)數(shù)據(jù)源進(jìn)行無縫對接。在數(shù)據(jù)處理方面,該平臺提供了多個節(jié)點(diǎn),除了在對接數(shù)據(jù)庫時進(jìn)行各類數(shù)據(jù)篩選、替換之外,還能通過擴(kuò)展的函數(shù)實(shí)現(xiàn)各類數(shù)據(jù)的處理。系統(tǒng)囊括了回歸分析、聚類分析、神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)、貝葉斯等幾十種數(shù)據(jù)處理算法,借助R、Python、Matlab等常用算法庫與平臺進(jìn)行無縫集成。在圖形繪制方面,數(shù)據(jù)專家除提供常用的餅圖、柱狀圖、折線圖等標(biāo)準(zhǔn)圖形外,還可以通過腳本接口技術(shù)提供GMT繪圖功能。

        2 系統(tǒng)總體架構(gòu)設(shè)計(jì)

        地震會商系統(tǒng)綜合預(yù)報(bào)業(yè)務(wù)的自動化流程采用分層結(jié)構(gòu),由上至下依次是數(shù)據(jù)層、邏輯處理層以及展示層(見圖2)。“數(shù)據(jù)層”是基于四大學(xué)科、市局、臺站及鄰省的震情監(jiān)視跟蹤報(bào)告,擬定一套特定的文字格式要求,使得文字描述以及版面更加規(guī)范和統(tǒng)一,然后存儲到規(guī)定的數(shù)據(jù)庫里;“邏輯處理層”是從Apnet數(shù)據(jù)庫以及FTP服務(wù)器里得到各個學(xué)科、市局、臺站及鄰省的震情監(jiān)視跟蹤報(bào)告以及異常零報(bào)告表,經(jīng)過數(shù)據(jù)專家平臺上一系列節(jié)點(diǎn)的自動加工、處理,最終產(chǎn)出產(chǎn)品表以及相關(guān)數(shù)據(jù)等;“展示層”是用戶與系統(tǒng)之間的接口。通過GMT、Matlab等接口繪制出各類空間分布圖、時間序列圖以及相關(guān)表格,并使用系統(tǒng)提供的報(bào)告自動生成技術(shù)將這些比較零散的成果進(jìn)行聚合,匯集成PPT、doc等不同格式的報(bào)告。

        3 系統(tǒng)功能實(shí)現(xiàn)

        地震會商綜合預(yù)報(bào)業(yè)務(wù)系統(tǒng)建設(shè)是為適應(yīng)新形勢下會商網(wǎng)絡(luò)數(shù)字化的需要,采用信息化技術(shù),解決之前存在的工作繁瑣及效率低下的問題,提高圖表及圖件制作的速度和準(zhǔn)確性,提升數(shù)據(jù)的自動處理水平,實(shí)現(xiàn)PPT以及報(bào)告等多種信息的一體化、自動化以及智能化。

        3.1 數(shù)據(jù)庫的鏈接

        中國地震臺網(wǎng)中心將全國的震情監(jiān)視跟蹤報(bào)告以及異常零報(bào)告表等有關(guān)內(nèi)容分模塊存放在Apnet網(wǎng)上,數(shù)據(jù)專家平臺上的接入數(shù)據(jù)庫節(jié)點(diǎn)可實(shí)現(xiàn)與Apnet數(shù)據(jù)庫的鏈接,運(yùn)行節(jié)點(diǎn)可獲取到所需要的地震信息(見圖3),包含異常零報(bào)告表與震情監(jiān)視跟蹤信息。通過該節(jié)點(diǎn)能較快篩選出所需省份、所需時間的震情跟蹤類型以及異常零報(bào)告表。

        圖3 Apnet、FTP數(shù)據(jù)庫界面Fig.3 Apnet and FTP database interface

        山西省地震局預(yù)報(bào)中心將四大學(xué)科、臺站及市局的震情監(jiān)視跟蹤報(bào)告放在了FTP服務(wù)器內(nèi),掃描FTP節(jié)點(diǎn)可以鏈接到FTP服務(wù)器,快速地篩選出所需學(xué)科、所需臺站及市局的震情監(jiān)視跟蹤信息(見圖3)。

        3.2 處理工作流程

        從數(shù)據(jù)處理角度來分,數(shù)據(jù)專家除提供數(shù)據(jù)篩選、替換外,還能通過數(shù)據(jù)處理函數(shù)實(shí)現(xiàn)各類數(shù)據(jù)清洗加工。在數(shù)據(jù)庫鏈接后,可以方便地讀取到異常零報(bào)告界面,根據(jù)需求快速挑選出異常臺站,并根據(jù)測項(xiàng)類型對四大學(xué)科的異常測項(xiàng)數(shù)進(jìn)行統(tǒng)計(jì);根據(jù)異常臺站的持續(xù)時間進(jìn)行分類,快速計(jì)算出異常的持續(xù)時間;根據(jù)臺站的經(jīng)緯度進(jìn)行空間數(shù)據(jù)分析,統(tǒng)計(jì)出不同構(gòu)造單元的異常項(xiàng)數(shù);根據(jù)異常的描述特征,對異常的準(zhǔn)同步異常進(jìn)行統(tǒng)計(jì)。

        數(shù)據(jù)專家平臺上的數(shù)據(jù)庫鏈接好之后,經(jīng)過數(shù)據(jù)庫自身的篩選,可以看到震情監(jiān)視跟蹤報(bào)告界面(見第43頁圖4),震情跟蹤報(bào)告里面包括該監(jiān)測時間段的地震活動概況、新增的異常、核實(shí)情況、異常分析、綜合分析及震情跟蹤工作措施。根據(jù)需求,可以快速篩選出不同學(xué)科、臺站、市局以及省份的地震活動概況及新增異常情況,從而對目前的地震前兆及地震活動信息有所了解,為進(jìn)一步的地震預(yù)測研究工作提供技術(shù)支撐和理論依據(jù)。

        圖4 異常零報(bào)告數(shù)據(jù)庫界面Fig.4 Abnormal zero report database interface

        在各類現(xiàn)象描述方面,根據(jù)提供的數(shù)據(jù)處理函數(shù)實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)的清洗加工。在保持部分文字常量的情況下,對其中的變量部分進(jìn)行調(diào)用函數(shù)處理。第43頁圖5a表示13到17字符之間的數(shù)字進(jìn)行取整并自動加1,28個字符之后設(shè)置成當(dāng)天時間的9時;圖5b在固定部分文字的情況下,變量(山西省、河北省、內(nèi)蒙古及非年度)根據(jù)前面節(jié)點(diǎn)的改變而改變。

        圖5 數(shù)據(jù)庫篩選界面Fig.5 Database filtering interface

        3.3 圖形繪制及報(bào)告自動生成技術(shù)

        除了運(yùn)用Datist系統(tǒng)提供的餅圖、柱狀圖、折線圖等標(biāo)準(zhǔn)圖形外,主要運(yùn)用腳本接口技術(shù)提供的GMT繪圖功能。系統(tǒng)使用人員可以在GMT腳本命令基礎(chǔ)上,完成各類參數(shù)的修改,如異常圖標(biāo)、繪圖范圍、顏色配置等,生成專業(yè)GMT專題圖。系統(tǒng)后臺提供的底圖包含有GMT地理圖、地形圖,地圖上可以加載斷層、褶皺等相關(guān)的構(gòu)造數(shù)據(jù)(見圖6)。

        圖6 GMT構(gòu)造圖及地形圖Fig.6 GMT structure map and topographic map

        會商PPT快速制作在設(shè)計(jì)上要建立一個PPT模板,模板要充分考慮當(dāng)前綜合室會商業(yè)務(wù)的需求,具備模式產(chǎn)品文字位置、圖片顯示及表格調(diào)整等功能。在模板中,數(shù)據(jù)專家中設(shè)置的圖片、表格以及文字用接入符代替,接入符號格式如下:

        $=前節(jié)點(diǎn)名稱.字段名稱.Name=$,

        其中,前節(jié)點(diǎn)名稱指的是所用數(shù)據(jù)、表格、圖片所在的節(jié)點(diǎn)名稱;Name就是行號,可以指定將要用到的數(shù)據(jù)是哪一個。Name字段可以自己創(chuàng)建,內(nèi)容為行號1,2,3…,可以用“$=前節(jié)點(diǎn)名稱.字段.1=$”表示取某節(jié)點(diǎn)、某字段的第一條數(shù)據(jù)。將各類圖片、表格、文字的數(shù)據(jù)節(jié)點(diǎn)以零件的形式串聯(lián)起來鏈接到PPT節(jié)點(diǎn)上,形成一套規(guī)定動作流程,實(shí)現(xiàn)PPT的一鍵化制作。

        4 結(jié)語

        基于數(shù)據(jù)專家設(shè)計(jì)的地震會商系統(tǒng)技術(shù)平臺,依據(jù)數(shù)據(jù)庫節(jié)點(diǎn)的建立來鏈接Oracle、MySql、SqlServer等不同類型的數(shù)據(jù)庫,可從所需的Apnet數(shù)據(jù)庫以及FTP服務(wù)器中篩選出“會商”“異常零報(bào)告”以及“震情監(jiān)視跟蹤類型”等有效信息,并同步下載,效率從數(shù)分鐘提高到秒級;并對下載的數(shù)據(jù)進(jìn)行自動查詢與提取、繪圖到演講PPT的一鍵化自動生成。從技術(shù)上實(shí)現(xiàn)地震預(yù)報(bào)中測震、電磁、流體及形變數(shù)據(jù)的整合與優(yōu)化,實(shí)現(xiàn)鄰省、市縣會商意見及前兆異常的快速交融,將會提高山西省預(yù)報(bào)部門的會商效率,既解決紛繁復(fù)雜、效率低下的重復(fù)勞動問題,又為今后預(yù)報(bào)人員開展相關(guān)自動化、流程化、定制化研究提供新的方向。

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