季婉婧

（甘肅省地震局，甘肅 蘭州 730000）

科學數(shù)據是一種原始的、基礎性數(shù)據，一般在科技活動中以數(shù)據產品和相關信息的形式產生，可以按照不同的需求進行系統(tǒng)的加工和處理[1]。作為科學研究的重要成果，科學數(shù)據凝聚了來自社會、經濟、科技等方面的重大價值，其價值的實現(xiàn)就在于能夠將科學數(shù)據資源進行廣泛的應用和深度的挖掘。2018 年我國最新頒布的《科學數(shù)據管理辦法》[2]就體現(xiàn)出了近年來國家越來越重視科學數(shù)據的有效管理與利用。

地震科學數(shù)據是指地震數(shù)據中直接或間接用于科學研究的那部分數(shù)據[3]，它作為地球物理學的重要組成部分之一，對于開展地球科學相關研究和防震減災工作具有十分重要的意義和價值。因此，合理有效地開展地震科學數(shù)據信息服務，開發(fā)基于網絡可視化的地震科學數(shù)據共享平臺是當前地震科學數(shù)據建設的目標之一。本研究是在調研國外地震科學數(shù)據共享平臺的基礎上，結合我國地震科學數(shù)據共享平臺的建設情況，發(fā)現(xiàn)我國地震科學數(shù)據共享平臺存在的問題，并提出幾點改進的建議，以期為未來我國地震科學數(shù)據共享平臺的建設提供一點借鑒和參考。

1 國內外地震科學數(shù)據共享研究現(xiàn)狀

目前，國際上一些發(fā)達國家對于地震科學數(shù)據的共享研究已經取得了一定的成效。通過建立長期的科學數(shù)據共享機制，全球目前已經形成多個有影響力的數(shù)據庫，如聯(lián)合國環(huán)境規(guī)劃署的全球資源信息數(shù)據庫、美國地質調查局的地球資源觀測系統(tǒng)數(shù)據中心（EROS）等，這為全球的科學家提供了豐富的數(shù)據資源，也為各國在減災政策的制定方面提供了強有力的依據。同時，地震科學數(shù)據的管理、共享和應用也是很多國家，尤其是美國、日本等國的基本任務和重要目標。

我國是國際上開展地震觀測研究最早的國家之一，經過多年發(fā)展，我國的地震臺站觀測設備已達到國際先進水平。如今我國已發(fā)展出了上千個地震臺站，每年會產生出海量的極具研究價值的地震數(shù)據。自1966 年開始，我國便開始了系統(tǒng)的地震科學數(shù)據的采集和研究，目前已經累積了豐富的地震數(shù)據。2002 年，地震科學數(shù)據共享工程被納入國家科學數(shù)據共享平臺建設的首批試點項目，在中國地震局的積極響應和科技部、財政部的大力支持下，目前已初步建成了功能較為齊全、能夠初步滿足跨行業(yè)、多層次用戶需求的地震科學數(shù)據共享服務系統(tǒng)。2011 年在國家科技基礎條件平臺認定評審工作中，地震科學數(shù)據共享平臺成為首批獲得認定的23 個國家科技基礎條件平臺之一。通過該平臺，中國地震局已經將累積的360TB 地震數(shù)據資源悉數(shù)向社會公眾實施開放共享，為地球物理、海洋、重大工程等領域研究的提供了寶貴的信息資源和強有力的支撐[4]。

2 國外地震科學數(shù)據共享平臺建設

國外目前有很多地震數(shù)據信息服務平臺為人們提供地震信息和數(shù)據資源。如美國地震學研究聯(lián)合會、國際地震中心、美國地質調查局等機構或組織為全球提供全面、快速的地震數(shù)據服務。其中USGS 的國家地震信息中心（National Earthquake Information Center，NEIC）是全球最大的地震數(shù)據信息中心，它提供的全球地震數(shù)據信息最快、最完整，數(shù)據源主要來自美國國家地震臺網和全球地震臺網，產出包括用于地震應急服務的地震報警數(shù)據、地震目錄、地震報告、地震活動圖像以及地震波形數(shù)據等數(shù)據信息。其他如歐洲-地中海地震中心、瑞士地震服務中心、日本氣象廳、UNAVCO 等機構或組織主要負責本國及周邊地區(qū)的地震監(jiān)測和數(shù)據收集，同時提供數(shù)據共享服務。本研究選取這幾個典型的地震數(shù)據服務平臺進行介紹，并對平臺按照性質、特點、工作重點、資金來源、數(shù)據來源、數(shù)據存儲位置、提供的數(shù)據類型等情況進行匯總（見表1），以期為我國地震科學數(shù)據共享平臺的建設提供借鑒和參考。

表1 國外地震科學數(shù)據共享平臺建設情況

續(xù)表1

2.1 美國地質調查局地震災害計劃

在地震監(jiān)測方面，美國地質調查局（United States Geological Survey，USGS）負責運營國家地震網、國家地震信息中心以及國家強震動項目。USGS地震災害計劃（Earthquake Hazards Program，EHP）[5]是國會于1977 年建立的國家地震減災計劃（NEHRP）的一部分，USGS 及其合作伙伴負責監(jiān)測和報告地震，評估地震影響和災害，并研究地震的成因及影響。USGS EHP 的最新地震（Latest Earthquakes）欄目里提供了大量、各種類型的地震數(shù)據，以可視化的形式向用戶展現(xiàn)當前全球各區(qū)域內不同震級的地震，并以點狀標注（如圖1 所示），用戶可以按照時間范圍（最近1d 或最近7d 或最近30d）、地震等級（2.5 級以上或4.5 級以上或所有級別）、區(qū)域范圍（美國或全球）等條件免費下載地震數(shù)據。

圖1 USGS 全球實時最新地震監(jiān)測

此外，USGS 還涵蓋了包括地震、地磁、遙感與陸地衛(wèi)星、水資源、干旱、火山、滑坡、洪水、磷火等9大類的實時數(shù)據產品內容。其中，用戶可以在實時地震數(shù)據產品中搜索過去的地震，查找最近的數(shù)據，且可實時查看地震詳情信息。截至目前，實時地震數(shù)據包括電子表格應用程序（Spreadsheet Applications）、XML 格式地震數(shù)據（QuakeML）、KML格式谷歌地球數(shù)據（Google Earth KML）、程序化訪問（Programmatic Access）、Atom 地 震 訂 閱（Atom Syndication）、地震通知服務（Earthquake Notification Service）、地震調度（Tweet Earthquake Dispatch）、地震上報（Did You Feel It?，DYFI）、實時地震信息（Real-time Earthquake Information）、最新地震地圖和清單（Latest Earthquakes Map and List）、地震實時數(shù)據（Earthquake Real-Time Data）、每日地震數(shù)據（Earthquake Daily Data）、地震活動數(shù)據（Earthquake Activity Data）13 種產品類型。

2.2 美國地震學研究聯(lián)合會

美國地震學研究聯(lián)合會（Incorporated Research Institutions for Seismology，IRIS）[6]是美國國家科學基金會在1984 年出資成建，是國際主要的地震數(shù)據共享中心之一。它主要致力于地震問題的學術研究，公眾教育和地震減災，同時為用戶提供與地震數(shù)據相關的服務，包括管理和獲取。在IRIS 的網站上，可以獲取各種類型的地震數(shù)據，包括地震波形數(shù)據、地震目錄數(shù)據等。全球最先進的數(shù)字化地震臺網——全球地震網絡（Global Seismographic Network，GSN）也由IRIS 所管理[7]，IRIS 的海量地震數(shù)據遠遠超出了所有IRIS 大學的計算機能力，為了解決數(shù)據管理問題，IRIS 于1986 年組建了數(shù)據管理系統(tǒng)（IRIS DMS），主要由數(shù)據管理中心（Data Management Center，DMC）組成。DMC 是目前全球最大的地震數(shù)據服務機構，可以為科研人員提供包括全球地震臺網、區(qū)域臺網、地震臺陣等實驗類數(shù)據類型在內的數(shù)據，同時也為全世界提供地震數(shù)據資源及服務。

2.3 國際地震中心

作為國際地震目錄（ISS）的延續(xù)，國際地震中心（International Seismological Centre，ISC）成立于1964年，它主要與地震機構和數(shù)據中心合作。通過波形數(shù)據和地震事件等信息的收集，計算震源位置、數(shù)據震幅、震源機制解等數(shù)據及其參數(shù)，同時提供地震速報、國際地震學參考事件列表等數(shù)據，這是世界上最權威、持續(xù)時間最長的列表數(shù)據，ISC 速報還是百年地震目錄數(shù)據的主要來源，同時也為全球遠震定位和一維速度模型等提供數(shù)據和參考[8]。從ISC 網站上我們可以獲得全球多個國家的地震記錄數(shù)據，目前ISC 關系數(shù)據庫持有大約90GB 的獨有數(shù)據[9]。

2.4 美國國家環(huán)境信息中心

美國國家環(huán)境信息中心（National Centers for Environmental Information，NCEI）由美國國家海洋大氣管理局（NOAA）的三個數(shù)據中心（即國家氣候數(shù)據中心NCDC、國家地球物理數(shù)據中心NGDC 和國家海洋學數(shù)據中心NODC）于2015 年合并而成，致力于為私營企業(yè)，國際政府，學術界和大眾提供數(shù)據產品和服務。NCEI 具有無可比擬的專業(yè)知識和值得信賴的權威數(shù)據，其數(shù)據產品按照類別可以分為自然災害、地磁、海洋地球物理、古氣候、衛(wèi)星、雷達等16 個大類，其中地震數(shù)據和信息[10]包含在自然災害這一大類里，分布在全球重大地震數(shù)據庫（公元前2150 年至今）、美國地震強度數(shù)據庫（1638 年-1985 年）、全球地震活動目錄CD-ROM（公元前2150-1995 年）、全球地震強烈運動（1933 年-1994年）、1988 年亞美尼亞斯皮塔克地震CD-ROM 五大數(shù)據庫中。其中全球重大地震數(shù)據庫會不斷更新和改進，其余幾個數(shù)據庫是靜態(tài)的，不再更新。在數(shù)據庫搜索時，可以按照地震相關參數(shù)（如日期、坐標、振幅、震級等）、地震影響（如死亡人數(shù)、財產損失情況、是否引起海嘯、是否引起火山噴發(fā)等）等條件具體查找地震數(shù)據。除數(shù)據庫外，NCEI 還提供自然災害交互式查看器和重大地震海報等可視化的形式具體查找地震相關數(shù)據或圖表。

2.5 歐洲-地中海地震中心

歐洲-地中海地震中心（European-Mediterranean Seismological Centre，EMSC）[11]應歐洲地震委員會（ESC）的要求于1975 年成立。鑒于歐洲-地中海地區(qū)容易發(fā)生破壞性地震，因此需要一個科學組織盡快（在地震發(fā)生后一小時內）確定此類地震的特征。EMSC 的主要科學目標是：建立并運行一個系統(tǒng)，用于快速確定歐洲和地中海地震震中，同時負責將這些結果傳遞給適當?shù)膰H機構和成員；負責收集EMSC 運營所需的數(shù)據，并將其提供給國際上其他地區(qū)或國家數(shù)據中心，如ISC、NEIC 等；促進歐洲-地中海地區(qū)實驗室之間的地震數(shù)據交換，同時確保歐洲地震數(shù)據庫的運作等。

2.6 瑞士地震服務中心

瑞士蘇黎世聯(lián)邦理工學院的瑞士地震服務中心（SED）負責監(jiān)測瑞士及其鄰國的地震并評估瑞士的地震危險情況。當?shù)卣鸢l(fā)生時，SED 會向公眾、當局和媒體通報地震的位置，大小和可能的后果。SED的活動已經被整合到了聯(lián)邦地震預防行動計劃中，獲得的所有數(shù)據均可供公眾訪問。SED 以透明的方式主動提供地震事件的信息，同時提供信息的相關背景及解釋。

2.7 日本氣象廳

日本氣象廳（Japan Meteorological Agency，JMA）于1956 年成立，是日本國土交通省轄下的外局之一，負責日本的氣象觀測、地震、火山及海嘯災害等監(jiān)測工作。在數(shù)據共享方面，主要提供天氣、全球環(huán)境氣候、海洋、地震、海嘯、火山等方面的數(shù)據和材料。其中地震數(shù)據主要包括地震活動的實時數(shù)據、地震觀測和分析數(shù)據等。

2.8 UNAVCO

UNAVCO[12]成立于1984 年，以應對將GPS 應用于地球科學的挑戰(zhàn)。UNAVCO 的計劃側重于：跨技術的觀測系統(tǒng)和網絡的整合（大地測量基礎設施）；網絡數(shù)據操作，社區(qū)數(shù)據產品和用于數(shù)據安全，發(fā)現(xiàn)和可訪問性的網絡基礎設施（大地測量數(shù)據服務）；教育和宣傳戰(zhàn)略（教育和社區(qū)參與）。

3 啟示與建議

我國地震科學數(shù)據共享系統(tǒng)目前由1 個國家中心、10 個專業(yè)分中心和6 個區(qū)域子網組成，初步形成面向社會公眾和不同行業(yè)的集數(shù)據整合、共享服務功能于一體的地震科學數(shù)據共享、服務體系[15]。我國地震數(shù)據共享研究已經開展了將近20 年的時間，也取得了一定的成果，例如對古地震資料和其他較為分散老舊的地震數(shù)據的整合、修復，以及為我國重大科研項目、相關學科的數(shù)據支撐和共享服務等。但是與其他發(fā)達國家相比，我國的地震科學數(shù)據共享工作仍存在一些問題：（1）地震科學數(shù)據的管理和共享在一定程度上存在較大差異，以中國地震局為例，在其直屬單位及各省局中，大部分單位沒有數(shù)據管理部門，單純依靠信息部門管理數(shù)據，或者依托相關學科部門存儲管理。（2）仍有大部分地震科學數(shù)據散落在科研人員手中，使得地震科學數(shù)據散亂甚至遺失，在其他科研人員的研究中也會造成這部分科學數(shù)據的重復采集，浪費了個人、機構和國家的寶貴資源。（3）地震科學數(shù)據標準不夠規(guī)范，缺少統(tǒng)一的管理系統(tǒng)和地震數(shù)據格式標準，各單位的觀測數(shù)據任意性較大。（4）已經開放共享的地震科學數(shù)據的可得性和可用性不高，質量參差不齊。

隨著全球數(shù)字地震臺網的不斷發(fā)展，地震工作所積累的科學數(shù)據會越來越多，因此，加強我國地震科學數(shù)據管理，進一步規(guī)范和健全地震科學數(shù)據共享標準，提高地震科學數(shù)據的質量和可用性是我國亟需解決的問題。針對以上問題，提出以下幾點建議和改進措施[16]：（1）建議在國家中心和各承建單位為分中心設立統(tǒng)一、便捷的網站鏈接。（2）提供更加精確的數(shù)據檢索功能。（3）進一步整合并揭示國內科技平臺和國外地震網站等網絡資源。（4）進一步規(guī)范地震科學數(shù)據引用方式及標準。