地震數字處理系統的研制與應用＊

夏仕安 劉澤民 戚 浩 趙 楠 張 炳 程 鑫

1）安徽省地震局，合肥 230031 2）安徽省六安市地震局，六安 231330

引言

隨著中國地震局“十五”數字地震觀測網絡項目的完成，全國基本實現了測震觀測的數字化。在VPN組成的虛擬專用網的強大技術支撐下，各省地震局、市縣地震局很容易組成“虛擬測震臺網”。“虛擬測震臺網”技術應用范圍十分廣泛，除各省地震局臺網中心從國家臺網中心服務器實時下載鄰省臺站數據外，更大的應用還在于市縣地震局和地震臺站的地震監測和地震研究工作[1]。在不增加或少許增加投資的條件下，市縣地震局和臺站可充分依托省地震局“十五”數字測震臺網的技術平臺，建立自身“虛擬測震臺網”，提升社會顯示度，完善其監測預報體系。在此基礎上，開發出地震自動定位系統，向當地政府以及地震主管部門第一時間提供監控區域及周邊地區發生有感以上地震信息，為地震應急、抗震救災提供快速可靠的信息支持[2]。

1 系統整體結構

基于虛擬測震臺網開發的地震數字處理系統主要由以下5個部分組成：波形數據接收和解壓縮模塊、波形顯示和震相標注模塊、通道檢測和觸發報警模塊、GIS地圖顯示模塊和地震短信發布模塊組成。在開發過程中，地震數字處理系統一直放置在安徽省阜陽市地震局進行試運行。其硬件布局和系統流程分別見圖1和圖2。

2 各功能模塊設計

2.1 波形數據接收和解壓縮模塊

JOPENS系統的SSS服務器通過虛擬測震臺網技術接收地震臺站波形數據。本模塊通過NetSeis/IP協議登錄到SSS服務器獲取實時MiniSEED格式波形數據，并通過STEIM2算法對數據進行解壓縮（按照SEED2.3規范，參考中華人民共和國地震行業標準——地震波形數據交換格式DB/T2-2003）。

圖1 硬件布局圖

圖2 系統流程圖

2.2 波形顯示和震相標注模塊

本模塊從波形數據接收和解壓縮模塊獲取地震波形數據，并將實時顯示波形和震相。由于地震儀器的采樣率比較高，如果不做任何處理將波形直接顯示在屏幕上的話，受限于CPU和外設顯示器之間的通信速度，會造成實時波形顯示不流暢乃至程序死機。為了要提高繪制波形曲線的速度，就必須要減少繪制曲線的數據集。本模塊采用均勻大數據集壓縮算法以減少繪制波形曲線的數據集，使得系統能最少失真、流暢地顯示實時波形。

2.3 通道檢測和觸發報警模塊

實時事件檢測是地震數據實時處理系統中的一項重要任務。事件檢測的目的在于從連續的信號數據流中檢測到需要處理的事件信號。事件檢測的要求：一是盡可能地把所有的事件識別出來，即降低漏檢率；二是盡可能地把非地震事件造成的干擾信號與真實地震事件區分開來，即降低誤檢率。本模塊采用STA/LTA通道檢測算法檢測地震，地震檢測到后，通過Locsat算法進行地震定位，并通過音箱報警。

2.4 GIS地圖顯示模塊[3]

GIS系統是一種基于計算機的工具，是建立在地球科學、信息科學和系統科學等基礎上的邊緣科學。GIS在地震學研究中有著非常重要的作用，可以應用于地震災害預測和輔助決策、地震區劃等。本系統的GIS模塊獲取通道檢測和觸發報警模塊的三要素信息，將信息準確地顯示在GIS地圖上，并返回準確的行政地名，為地震應急救援和決策提供支持。

2.5 地震短信發布模塊

短信發布模塊從觸發報警模塊和地圖顯示模塊上獲取地震三要素和地名，自動生成短信文件，并通過連接中國移動短信網關將短信自動發送到相關人員的手機上。為了確保地震短信快速、安全地發布，軟件使用企業信息機和GPRS Modem兩種方式進行地震短信發布。企業信息機直接連接到移動公司的網關，通過互聯網進行地震短信的發布，短信發布十分快速。軟件通過企業信息機和GPRS Modem提供的應用開發接口進行短信的發布。

3 軟件安裝與運行效果

由于程序采用Java語言開發，因此在運行本程序的電腦上，需要安裝JDK。拷貝程序文件夾到磁盤后，進行簡單的配置即可使用。cfg文件夾下的bufferConfig.xml可以配置登錄SSS服務器信息和所要下載的波形臺站信息。cfg文件夾下的SMSConfig.xml可以配置發送短信的服務器信息以及接收短信的手機號碼。軟件自運行以來，在河南固始地震、河南太康地震、安徽安慶地震等地震中，都進行了精確的地震定位，并將地震三要素以短信形式發布到相關人員手機上，取得了不錯的效果。軟件主界面見圖3。

圖3 地震數字處理系統主界面

4 結論

安徽省地震局開發的地震數字處理系統能快速、準確地對地震進行定位，并能有效過濾爆破等非地震事件。試運行以來，軟件的運行狀態一直非常穩定。由于安徽省屬于少地震省份，因此，軟件還需要進一步檢驗。我們會進一步優化軟件，在條件允許的情況下，將會到其他省、市地震局進行推廣運行。

[1]孫學軍.“虛擬測震臺網”技術在廣西地區的應用.地震地磁觀測與研究，2008，29（5）：65-70

[2]孫學軍.GIS技術在地震學研究中的應用.地球物理學進展，2005，20（1）：160-164

[3]孫學軍.全國自動地震速報系統介紹.地震地磁觀測與研究，2010，31（5）：158-161

[4]邵維忠.面向對象的系統分析.廣西：廣西科技出版，1998

[5]吳吉義.軟件項目管理理論與案例分析.北京：中國電力出版社，2007

[6]欒躍.軟件開發項目管理.上海：上海交通大學出版社，2005