張 博，楊士超，張 琪，王喜龍，錢 蕊

（遼寧省地震局，遼寧 沈陽 110034）

0 引言

地震會商是我國開展地震監(jiān)測預(yù)報(bào)工作的一項(xiàng)基本業(yè)務(wù)。當(dāng)前，我國地震會商主要遵循“長、中、短、臨”漸近式預(yù)報(bào)思路，通過測震資料和前兆資料宏、微觀異常的系統(tǒng)分析，得出地震趨勢預(yù)測意見[1]。在我國，根據(jù)會商目的不同，可將地震會商分為4大類8小類，即年度趨勢會商（包含年度趨勢會商、年中趨勢會商）、周月震情會商（包含周震情監(jiān)視例會、月震情會商、緊急震情會商、加密會商和臨時(shí)會商）、專題震情會商和震后趨勢會商。各級地震部門都要按行業(yè)規(guī)定完成會商任務(wù)，上報(bào)會商意見。當(dāng)前地震預(yù)報(bào)水平仍然以經(jīng)驗(yàn)預(yù)報(bào)為主，很多震情會商結(jié)論的得出主要依賴特定專家的意見和認(rèn)識；震情會商數(shù)據(jù)來源、分析方法、結(jié)論得出和效果的評價(jià)還沒有明確的技術(shù)規(guī)程；在過去的地震預(yù)報(bào)管理體系中，專業(yè)的會商技術(shù)軟件和網(wǎng)站支持對于會商業(yè)務(wù)來說，數(shù)據(jù)過于分散、技術(shù)方法不規(guī)范、缺乏客觀評價(jià)機(jī)制、自動(dòng)化程度不高，特別是還沒有針對會商這一重要業(yè)務(wù)而設(shè)計(jì)的平臺系統(tǒng)。因此，開發(fā)一套可以滿足各級會商業(yè)務(wù)需求的軟件平臺系統(tǒng)來規(guī)范數(shù)據(jù)來源、技術(shù)方法和自動(dòng)評價(jià)機(jī)制十分必要。

此外，目前地震預(yù)報(bào)行業(yè)領(lǐng)域已開發(fā)出多種行業(yè)軟件，如基于GIS二次開發(fā)的MapSIS[2-3]、基于Matlab地震會商資料自動(dòng)產(chǎn)出系統(tǒng)[4]和自主開發(fā)的SuperSeis[5]等。傳統(tǒng)服務(wù)地震會商的軟件以單機(jī)模式為主[6]，不滿足地震會商多源數(shù)據(jù)處理和多軟件融合的需求，隨著地震云計(jì)算平臺的廣泛使用，在開放式的研發(fā)平臺上以“微服務(wù)”的架構(gòu)理念進(jìn)行會商系統(tǒng)開發(fā)，已形成潮流[7-10]。

遼寧地震臺作為遼寧省地震局信息化建設(shè)的主體力量積極參與全國地震會商技術(shù)平臺建設(shè)，并主持研發(fā)了適用于遼寧地區(qū)的地震會商技術(shù)系統(tǒng)，開發(fā)了多個(gè)多功能、多場景、高度可嵌套的技術(shù)模塊，實(shí)現(xiàn)了不同學(xué)科的周月震情會商、緊急震情會商、震后趨勢會商和各類查詢功能，初步建立了遼寧地震會商技術(shù)系統(tǒng)，現(xiàn)就平臺搭建、技術(shù)研發(fā)等方面進(jìn)行介紹。

1 研發(fā)平臺—數(shù)據(jù)專家系統(tǒng)介紹

Datist數(shù)據(jù)專家以管道的模式進(jìn)行數(shù)據(jù)處理，讓不同功能的程序可以互相連通通訊，從而可以讓軟件開發(fā)、程序開發(fā)更加的“高內(nèi)聚，低耦合”，增強(qiáng)業(yè)務(wù)邏輯靈活度，將復(fù)雜的邏輯鏈條化和可視化，將代碼變得不那么耦合，像搭積木一樣方便地組合。此外，數(shù)據(jù)專家發(fā)展到今，已擁有160多個(gè)功能節(jié)點(diǎn)，600多個(gè)處理函數(shù)，真正實(shí)現(xiàn)了數(shù)據(jù)處理過程的零編程。系統(tǒng)采用熱插拔式應(yīng)用構(gòu)架，實(shí)現(xiàn)功能的無限擴(kuò)展。主要基礎(chǔ)功能如下:

1.1 多源異構(gòu)數(shù)據(jù)融合技術(shù)

系統(tǒng)可對不同格式、不同結(jié)構(gòu)的數(shù)據(jù)進(jìn)行同步處理，支持Oracle、MySQL、SQL Server等數(shù)據(jù)庫，Excel、Word、TXT等常見文件以及shp、dwg、kml等空間數(shù)據(jù)，同時(shí)支持磁盤目錄、FTP服務(wù)器、網(wǎng)頁數(shù)據(jù)抓取等數(shù)據(jù)采集的方式。

1.2 數(shù)據(jù)清洗處理功能

系統(tǒng)共有37個(gè)數(shù)據(jù)清洗處理相關(guān)節(jié)點(diǎn)，能夠提供關(guān)系型數(shù)據(jù)庫中的各類數(shù)據(jù)篩選（Select）、連接（Join）能力外，通過擴(kuò)展的500+個(gè)數(shù)據(jù)處理函數(shù)實(shí)現(xiàn)各類數(shù)據(jù)清洗或加工。這些節(jié)點(diǎn)只需設(shè)置簡單參數(shù)就能工作，可以在不寫代碼或SQL語句的情況下輕松完成數(shù)據(jù)處理工作。

1.3 空間數(shù)據(jù)分析

系統(tǒng)共有18個(gè)空間數(shù)據(jù)處理相關(guān)節(jié)點(diǎn)，能夠提供點(diǎn)線面圖元構(gòu)建、投影變換、空間疊加運(yùn)算等一系列節(jié)點(diǎn)工具及擴(kuò)展函數(shù)，從而實(shí)現(xiàn)點(diǎn)、線、面之間關(guān)系進(jìn)行的空間查詢與空間統(tǒng)計(jì)分析。這些節(jié)點(diǎn)只需設(shè)置簡單參數(shù)就能工作，達(dá)到了專業(yè)GIS處理軟件的功能。

1.4 數(shù)據(jù)挖掘算法

系統(tǒng)集成回歸分析、聚類分析、神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)、貝葉斯、SVM、決策樹等大量的數(shù)據(jù)挖掘算法。除系統(tǒng)提供的一組常用的數(shù)據(jù)分析處理算法外，Datist還提供強(qiáng)大的算法集成能力，通過簡單易用開放接口可以和R、Python、Matlab、DLL算法庫等常用的算法庫和用戶編寫的算法庫無縫集成，可以借助這些成熟的算法大大擴(kuò)展Datist的專業(yè)數(shù)據(jù)處理能力。比如分析地震目錄數(shù)據(jù)常用“ssEDA”、“ssBase”等。

1.5 可擴(kuò)展圖形繪制技術(shù)

系統(tǒng)除提供了常用的餅圖、柱狀圖、折線圖等標(biāo)準(zhǔn)圖形外，還通過圖形模板提供用戶自定義圖件，通過提供二次開發(fā)接口提供Surfer和Grapher等支持二次開發(fā)的圖形軟件，通過腳本接口技術(shù)提供GMT繪圖功能。

1.6 報(bào)告自動(dòng)生成技術(shù)

系統(tǒng)提供報(bào)告自動(dòng)生成技術(shù)將這些比較零散的成果進(jìn)行聚合，將各個(gè)零碎的分析圖表，匯集成完整的報(bào)告。這些報(bào)告的呈現(xiàn)形式有Office文檔和HTML網(wǎng)頁等格式。

1.7 專業(yè)軟件集成技術(shù)

系統(tǒng)提供數(shù)據(jù)清洗、變換、質(zhì)量控制等功能，將數(shù)據(jù)模型化后，一鍵式推送到目標(biāo)數(shù)據(jù)庫中；系統(tǒng)集成了ArcGIS、Skyline、Google Earth、Suffer等多款專業(yè)軟件，實(shí)現(xiàn)了數(shù)據(jù)專家與專業(yè)軟件的無縫集成應(yīng)用；系統(tǒng)提供集成應(yīng)用接口，可通過數(shù)據(jù)專家整合已有信息系統(tǒng)。

1.8 數(shù)據(jù)發(fā)布和云服務(wù)技術(shù)

系統(tǒng)提供一組節(jié)點(diǎn)可以把數(shù)據(jù)分析成果重新入庫或者以郵件、短信、FTP、Web頁面、微信等方式直接推送給用戶。數(shù)據(jù)專家制作的流程（DMS）可以發(fā)布到Datist后臺云服務(wù)中，用戶可以通過傳入?yún)?shù)來調(diào)用這些已經(jīng)發(fā)布的服務(wù)，第三方系統(tǒng)更可以調(diào)用這些服務(wù)把復(fù)雜的數(shù)據(jù)處理功能快速集成到軟件中。

上述數(shù)據(jù)專家所包含的技術(shù)基本能滿足現(xiàn)階段我省各類會商的不同需求:多源異構(gòu)數(shù)據(jù)融合技術(shù)可將地震目錄數(shù)據(jù)和地球物理觀測數(shù)據(jù)庫接入地震會商技術(shù)系統(tǒng)，滿足多學(xué)科、多數(shù)據(jù)同時(shí)自動(dòng)處理的需求；數(shù)據(jù)清洗功能能夠解放生產(chǎn)力，極大減少數(shù)據(jù)處理的成本；空間數(shù)據(jù)分析可將我省特定關(guān)注的地區(qū)切割出來進(jìn)行高時(shí)效跟蹤，如海城老震區(qū)地震活動(dòng)性跟蹤；數(shù)據(jù)挖掘算法目前階段尚無可用，但人工智能和大數(shù)據(jù)分析是地震預(yù)報(bào)的一個(gè)方向，而且該方面強(qiáng)大的算法集成能力將現(xiàn)有的測震和前兆各學(xué)科算法無縫接入到平臺中來；可擴(kuò)展圖形繪制技術(shù)不僅提供基礎(chǔ)的可視化手段，而且高度可擴(kuò)展，將地震系統(tǒng)中熟悉的繪圖軟件嵌入進(jìn)來；報(bào)告的自動(dòng)生成技術(shù)可應(yīng)對時(shí)效性需求高的各類會商如震后趨勢會商和緊急震情會商，也可應(yīng)對不同查詢的即時(shí)需求；專業(yè)軟件集成技術(shù)可將現(xiàn)有的技術(shù)方法和可視化方法繼承到系統(tǒng)中來，實(shí)現(xiàn)更靈活、方便地流程開發(fā)；數(shù)據(jù)發(fā)布和云服務(wù)技術(shù)，能夠?qū)?shù)據(jù)分析成果重新入庫或者以郵件、短信、FTP、Web頁面、微信等方式直接推送給用戶，實(shí)現(xiàn)全過程的自動(dòng)化。

2 遼寧省地震會商技術(shù)系統(tǒng)介紹

遼寧地震會商技術(shù)系統(tǒng)包含地球物理觀測資料管理、日常震情會商和顯著震情分析三大模塊，流程編制過程中涉及到Matlab、R語言，Python等程序腳本以及GMT，JS腳本定義的EChart圖件技術(shù)，每一類包含適用于日常震情會商的各種功能，現(xiàn)作簡要介紹。

圖1 地震會商技術(shù)系統(tǒng)日常會商模塊Fig.1 Earthquake Consultation System daily earthquake consultation module

2.1 地球物理觀測資料管理——以流體學(xué)科為例

該模塊實(shí)現(xiàn)了自動(dòng)觸發(fā)形成和發(fā)送流體學(xué)科前兆儀器七天數(shù)據(jù)的匯總報(bào)告，如圖2所示。該模塊的流程包含如下功能:①連接省局地球物理觀測數(shù)據(jù)庫；②從省局地球物理觀測數(shù)據(jù)庫中提取流體學(xué)科各儀器近7天的數(shù)據(jù)和變化情況說明；③對接入的數(shù)據(jù)進(jìn)行初步“清洗”，包括格式變換、異常數(shù)據(jù)處理等；④再次進(jìn)行數(shù)據(jù)處理，包含去趨勢、缺數(shù)處理、簡單數(shù)據(jù)分析處理等，此外還有整理各儀器的變化說明；

圖2 地震會商技術(shù)系統(tǒng)地球物理觀測資料管理Fig.2 Earthquake Consultation System geophysical observation data monitoring module

⑤對數(shù)據(jù)進(jìn)行可視化處理，形成圖片、文字和表格；⑥匯總形成完成報(bào)告；⑦對響應(yīng)用戶進(jìn)行發(fā)送。

2.2 掃描查詢

該模塊主要實(shí)現(xiàn)了針對特定臺站、測項(xiàng)的信息查詢功能。流程開發(fā)組將地球物理觀測臺站及測項(xiàng)信息生成二維碼，該模塊掃描二維碼信息并得到響應(yīng)，返回該臺站及測項(xiàng)最近7天、3個(gè)月、3年和歷年的分析圖，適用于臨時(shí)查詢特定臺站的短臨、中期和長期觀測數(shù)據(jù)。

2.3 測震學(xué)科——以月震情會商為例

該模塊主要實(shí)現(xiàn)了自動(dòng)形成和發(fā)送測震學(xué)科每月震情的匯總報(bào)告。該模塊包含如下功能:①連接準(zhǔn)實(shí)時(shí)的地震目錄數(shù)據(jù)庫；②利用數(shù)據(jù)庫節(jié)點(diǎn)初步截取全流程所使用的地震目錄；③進(jìn)一步對地震目錄數(shù)據(jù)進(jìn)行“清洗”，包括異常數(shù)據(jù)處理、震級格式統(tǒng)一等等；④再次進(jìn)行數(shù)據(jù)處理，包含最小完整性震級篩選，去重等等；⑤對數(shù)據(jù)進(jìn)行可視化處理，形成圖片、文字和表格；⑥匯總形成完整震情報(bào)告；⑦對響應(yīng)用戶推送震情報(bào)告。

月震情會商模塊最終推送給指定用戶的月震情會商分析報(bào)告包含以下內(nèi)容:

（1）本月地震活動(dòng)概況。以當(dāng)前時(shí)間為截止時(shí)間，匯總最近1個(gè)月地震活動(dòng)概況，包含發(fā)生地震總數(shù)，各震級檔地震總數(shù)，最大地震的三要素等信息，而且給出本月地震活動(dòng)震中分布圖。

（2）地震活動(dòng)韻律分析。包含各震級檔的M-t圖和N-t圖，分別為本省1級以上M-t圖和近1年的月尺度N-t圖、本省ML2.0以上地震的M-t圖和近一年的周尺度N-t圖、ML2.0以上地震的M-t圖和震中分布圖。

（3）地震活動(dòng)性參數(shù)分析。包含最近10年的b值時(shí)序曲線和地震震中空間分布圖，缺震時(shí)序圖，AMR空間分布圖。

（4）顯著序列跟蹤。針對遼寧地區(qū)特色，對營海岫老震區(qū)、蓋州各個(gè)震群的地震活動(dòng)性進(jìn)行月尺度震情跟蹤。

（5）年度異常跟蹤。對遼寧地區(qū)的測震學(xué)科年度異常進(jìn)行跟蹤分析。

2.4 顯著震情

該模塊的主要功能是顯著地震發(fā)生后，依據(jù)有關(guān)規(guī)定生成省局的震后趨勢會商報(bào)告。此外，為了滿足震后趨勢會商過程中出現(xiàn)的類比震例查詢以及地震現(xiàn)場獲取臺站信息的查詢需求，添加了地球物理觀測臺站查詢、震情查詢和周邊臺站查詢功能。

（1）震后趨勢模塊。該模塊主要包含11項(xiàng)功能分別為:震情信息，地震發(fā)生三要素和震中分布圖；斷層信息，震中周邊的斷層分布圖并給出周邊斷層與本次地震的距離，給出最近斷層；震中周邊的地理信息，最近的市、縣及、分布圖及匯總表格、人口信息，鄉(xiāng)鎮(zhèn)分布信息；余震信息；歷史地震，周邊歷史地震統(tǒng)計(jì)，歷史地震震中分布圖、M-t圖、歷史地震的震級檔統(tǒng)計(jì)表和地震目錄；現(xiàn)代地震統(tǒng)計(jì)（統(tǒng)計(jì)項(xiàng)與歷史地震類似）；地震序列類型，周邊已有震例的歷史地震序列統(tǒng)計(jì)和分布圖；震源機(jī)制，已有震例的歷史地震震源機(jī)制統(tǒng)計(jì)和分布圖；測震學(xué)異常統(tǒng)計(jì)；前兆異常及測項(xiàng)分布圖、表。

（2）震情查詢。為了滿足顯著震情分析會商過程中出現(xiàn)的類比震例查詢需求，編制該模塊。輸入“@p經(jīng)度-緯度”就可以查詢指定經(jīng)緯度附近的震情信息。包含斷層信息、周邊歷史地震信息、震源機(jī)制信息、歷史地震序列類型信息、周邊現(xiàn)代地震信息等。

（3）周邊臺站。為了滿足震后趨勢會商過程中出現(xiàn)的地震現(xiàn)場獲取臺站信息的查詢需求，編制該模塊。按特定模板發(fā)送地震信息，即可匯總地震周邊地球物理觀測臺站概況并對指定用戶推送，后續(xù)將觀測臺站的詳細(xì)信息匯總報(bào)告進(jìn)行推送，包含臺站位置分布圖，臺站歷史、臺站基本情況介紹、地理環(huán)境、氣候特征、地震地質(zhì)條件、臺站儀器信息。

3 結(jié)論和展望

適用于場景開發(fā)的地震會商技術(shù)系統(tǒng)是地震會商業(yè)務(wù)標(biāo)準(zhǔn)化、自動(dòng)化的重要體現(xiàn)，是地震行業(yè)信息化建設(shè)的主要內(nèi)容。遼寧省地震會商技術(shù)系統(tǒng)是適用于遼寧地區(qū)地震會商的多功能、多場景、高度可嵌套的技術(shù)模塊集成，實(shí)現(xiàn)了不同學(xué)科的日常會商、緊急會商、震后趨勢會商和各類查詢功能。目前，遼寧省地震會商系統(tǒng)V1.0版本已通過試點(diǎn)應(yīng)用，極大的減少了地震預(yù)報(bào)人員的會商準(zhǔn)備時(shí)間，節(jié)約出更多的時(shí)間進(jìn)行震情深入分析和研判，提高了地震應(yīng)急會商的時(shí)效性，減輕了地震預(yù)報(bào)人員的工作量，受到了一致好評。

遼寧地震會商技術(shù)系統(tǒng)是以數(shù)據(jù)專家為平臺搭建的，具有多源異構(gòu)數(shù)據(jù)融合技術(shù)、數(shù)據(jù)清洗處理功能、空間數(shù)據(jù)分析、數(shù)據(jù)挖掘算法、可擴(kuò)展圖形繪制、報(bào)告自動(dòng)生成、專業(yè)軟件集成、數(shù)據(jù)發(fā)布和云服務(wù)技術(shù)9大基本功能，基本滿足現(xiàn)階段我省各類會商的不同需求，隨著會商技術(shù)系統(tǒng)的不斷研發(fā)、完善，數(shù)據(jù)專家相應(yīng)的功能也會不斷的完善或添加，使會商人員更方便的進(jìn)行業(yè)務(wù)流程研發(fā)。

目前，我省地震會商技術(shù)系統(tǒng)仍不完整，自動(dòng)評價(jià)體系仍未嵌套，初步的日常會商模塊基本滿足各類大小會商需求，但形成完善的會商技術(shù)系統(tǒng)仍有很長的路要走?！皹犯呤健绷鞒涕_發(fā)降低了研發(fā)門檻，使更多的地震業(yè)務(wù)人員投入進(jìn)來，不斷的完善，形成可持續(xù)的生態(tài)鏈；數(shù)據(jù)專家的不斷完善，更多的擴(kuò)展節(jié)點(diǎn)的研發(fā)或API接口的使用必將大大降低業(yè)務(wù)流程的開發(fā)成本。