地震速報演練系統的開發及應用＊

郁建芳 王瑣琛 戚 浩 夏仕安 程 鑫 張 炳 駱佳驥 韓成成

（安徽省地震局，合肥230031）

地震速報演練系統的開發及應用＊

郁建芳 王瑣琛 戚 浩 夏仕安 程 鑫 張 炳 駱佳驥 韓成成

（安徽省地震局，合肥230031）

地震速報演練系統通過模塊化設計和一體化的仿真演練更加真實地模擬速報地震時的實際情況，不僅能夠有效強化地震速報人員的臨震應急反應能力和業務水平，而且在提升監測臺網和臺站展示度以及增強地震科普知識宣傳普及效果等方面具有重要意義。

地震速報演練；波形回放；波形入庫；宣傳教育

引言

隨著社會發展和人們生活水平的不斷提高，地震速報工作作為服務于防震減災事業和抗震救災工作的重要環節，已逐漸被越來越多的人所關注。做好地震速報工作，進一步提高地震監測能力和水平，才能不斷滿足社會和公眾的需求。

地震速報就是要在盡可能短的時間內，對已發生地震事件的時、空、強三要素做準確、有效的測定，并報送給有關部門。因此，及時無誤地觀測、分析和處理波形數據是地震速報的基礎，這就要求地震速報人員應具有沉著的應對心態、靈敏的反應能力和高超的業務水平。

地震速報演練系統將有助于臺網和臺站工作人員開展地震速報模擬練習，從而提高地震速報水平。軟件開發過程中對波形數據的深入研究，為進一步挖掘數據的應用奠定了基礎。同時，該系統中的波形回放模塊，可以動態模擬地震發生時波形的實時變化情況，有助于地震知識的宣傳教育和普及。

1 系統設計

地震發生到值班人員對其進行分析、處理并報送的過程可歸納為4個步驟：①地震觸發并發出警報；②利用MSDP打開實時地震波形事件［1］；③標注震相并完成定位；④利用國家臺網地震速報信息共享服務系統EQIM報送到中國地震臺網中心［2］。

因此，地震速報演練系統的主要功能至少應包含以上4個方面。鑒于上述各功能所涉及領域和實現難度各不相同，所以模塊化設計是該軟件開發的最優選擇。通過模塊劃分，能夠極大簡化系統結構，降低開發難度，節約開發成本，縮短開發周期。而且，我們在軟件開發過程中發現，模塊化設計使得該系統的可擴展性大大提升，并使其在應用中的表現更為穩定，后期維護和二次開發的難度也有所降低。

本研究將地震速報演練系統分為4個基本模塊：波形入庫模塊、波形回放模塊、分析處理模塊、結果報送模塊。本文的研究思路和系統結構設計如圖1所示。

圖1 地震速報演練系統結構設計

2 各模塊技術原理和功能

本研究采用運算效率較高的C＋＋程序語言編程設計，具有處理基本數據格式的優勢［3］。

2.1 波形入庫模塊

JOPENS系統的建立基于MySQL數據庫平臺，MySQL數據表中的各個字段均按照中國數字測震臺網規范創建，主要包括臺網參數表、臺站參數表、通道參數表和儀器字典表等，SEED波形數據的各個子塊都可以在JOPENS數據庫中存儲［4］。

波形入庫模塊主要包括兩個方面：解析SEED文件和波形入庫。解析SEED文件，即分離SEED文件中的臺站信息與事件波形文件，并將經緯度、高程、臺站代碼、靈敏度等臺站參數和儀器參數存入MySQL數據庫的相應表中；波形入庫，即將解析后的事件波形文件重新壓縮為MiniSEED格式存入MySQL數據庫中［4-6］。

2.2 波形回放模塊

波形回放模塊主要負責直接提取SEED波形文件中的臺站和通道信息以及解壓后各個時間段的數據值，按照一定的時間步長，模擬地震臺網的實時、分道顯示方式。

該模塊首先讀取選定的SEED格式波形文件，然后按照時間順序將其中每個臺站的各分量波形數據存儲于預先申請的內存空間。同時，表示臺站和通道名稱的數據也被存儲到相同的內存空間，并與之前的數據相對應。最后構造一個顯示界面，用于回放上述已存儲的事件波形，并采用STA／LTA［7］和AR-AIC［8］算法檢測事件觸發并發出警報。

2.3 分析處理模塊

分析處理模塊的開發建立在MSDP處理軟件的基礎上，通過配置MSDP軟件，使其連接到存儲事件波形的MySQL數據庫，直接讀取地震事件，然后通過人機交互分析標注震相，完成發震時刻、震中位置和震級三要素的判定。

2.4 結果報送模塊

結果報送模塊主要是利用EQIM客戶端將上述已分析的地震參數報送給中國地震臺網中心，然后利用安徽地震臺網中心自主研發的地震信息發布平臺［9］將結果發送給局領導、局其他人員和相關部門。

2.5 系統各模塊間的聯合調試

波形回放、波形入庫和結果報送模塊中EQIM系統的客戶端配置于一臺服務器，分析處理和結果報送模塊中EQIM系統的客戶端配置在速報人員使用的計算機上，而MySQL數據庫和JOPENS系統則可根據實際情況部署在其他服務器上。

以上各模塊開發完成后，通過聯合調試整合為一體即地震速報演練系統

3 應用意義

3.1 深入研究地震數據格式，方便數據對比研究工作

“十五”項目建設完成后，省級測震臺網和臺站主要使用JOPENS數據處理系統進行日常的數據分析和存儲。JOPENS數據處理系統能夠完成波形數據的接收、匯集和存儲等，還能夠利用MSDP軟件對存入數據庫中的數據顯示、分析處理和波形數據的SEED格式導出，但對已經導出的SEED格式波形數據，無法重新導入數據庫中。

本研究的波形入庫模塊可將事件波形文件壓縮為MiniSEED格式重新存入MySQL數據庫，這樣就方便臺網人員更好的進行震相識別和分析練習。系統開發過程中對SEED格式波形數據的研究和解析，使地震科技人員對臺網和臺站產出的數據有更深入的了解與認識，為進一步挖掘數據的應用提供幫助。同時，通過對庫中震相信息和定位結果的讀取，為很多數據對比研究工作提供了方便。

3.2 提升臺網臺站展示亮度，加強地震知識宣傳教育

各地震監測臺網和臺站都是所在地地震系統的展示窗口，每年都會接待各級領導的視察、指導工作和社會各單位、組織的參觀。在此過程中，不僅要展現出臺網臺站的工作特色和亮點，更要做好防震減災知識的宣傳教育工作。

汶川地震后，社會公眾對地震的關注度越來越高。然而，這種日益增長的關注也反映出一個問題：公眾的焦點絕大部分都放在地震的不可預測以及震后的傷亡和救助上。這是無可厚非的，然而，這種高度關注不可避免地在某種程度上造成了公眾對地震系統的誤解。筆者認為，消除這種誤解的最好途徑就是強化地震知識的宣傳普及力度，讓公眾對地震預報面臨的種種困難以及地震孕育、發生的過程進行深入的了解。

目前，臺網和臺站主要通過打開一個地震波形文件的方式向參訪者進行展示，這種靜態畫面的呈現方式既不直觀，也不利于參訪者了解地震觸發和定位的過程。所以，動態展示地震發生時的波形變化是向參訪者介紹地震知識的一個重要手段，也是讓參訪者了解地震臺網臺站工作性質和重要性的一種有效方式。

本研究開發的地震速報演練系統的波形回放模塊，動態模擬地震發生時地震波形的變化情況和觸發定位過程，一目了然，生動形象，給參訪者留下深刻的印象，增強了地震知識的宣傳普及效果。

波形回放的動態模擬界面如圖2所示。

3.3 速報演練常態化規范化，強化地震速報能力建設

地震速報是地震監測臺網最基本的工作，值班人員需要在震后盡可能短的時間內對發震時刻、震中位置、震級大小等參數進行快速、有效的分析和測定，并第一時間發布上述地震參數。這對于省局開展后續震情監視跟蹤、會商以及災區救援等工作奠定了堅實基礎，同時對政府和社會公眾迅速判斷災情、及時啟動應急預案，最大限度地減輕地震災害損失具有重要意義。

隨著社會發展和網絡普及，政府和公眾對地震速報時效性、準確性的要求越來越高，這就對地震速報人員的臨震反應能力和業務水平提出了新的挑戰。安徽地區速報地震相對較少，日常工作中加強崗位練兵尤為重要。以往的地震速報演練方式需要搭建各類平臺，耗時耗力，過于繁瑣，極大地限制了模擬演練的力度和效果。本研究開發的地震速報演練系統為強化值班人員速報水平提供了一個方便、快捷、有效的平臺。該平臺通過一體化的仿真演練系統更加真實地模擬速報地震的實際情況：回放顯示已存儲的SEED格式事件波形文件，動態模擬實際地震發生時地震波形的變化情況并觸發報警，然后值班人員利用MSDP軟件讀取庫中的波形文件并完成對地震參數的分析、測定和報送工作。

圖2 波形回放動態模擬界面

通過這種常態化、規范化的模擬演練，加深地震速報人員對速報管理規定、速報流程和震相識別等知識的印象，不斷扎實值班人員的基本功，查漏補缺，提高憂患意識，為成功應對各類地震做出堅實的保障。

4 結語

速報演練系統開發完成后，安徽臺網應用該系統對速報人員進行了多次速報地震模擬演練，取得了很好的效果。在此期間內，隨著使用者建議和需求的不斷提出，我們對該軟件進行了多次改進。下一步工作計劃通過增加計時模塊等完善該軟件功能，使之更加接近實戰，達到不斷強化地震速報能力建設的目的，為防震減災事業服務。

（作者電子信箱，郁建芳：zhimeigui2009＠126.com）

［1］蘇莉華，趙暉，李源，等.MSDP軟件提高地震速報質量.地震地磁觀測與研究，2012，33（5／6）：351-355

［2］陳曉輝，侯建民，劉瑞豐.全國地震速報信息共享與服務系統.地震地磁觀測與研究，2009，30（3）：132-134

［3］Stephen Prata.C＋＋Primer Plus.張海龍，袁國忠，譯.6版.北京：人民郵電出版社，2012

［4］王永革，李鴻吉，姚立平，等.SEED格式臺站卷及帶有可變頭段節數據記錄的實例剖析.地震地磁觀測與研究，1995，16（5）：6-11

［5］王洪體，陳陽，莊燦濤.SEED格式STEIM2數據壓縮算法在實時地震數據傳輸中的應用.地震地磁觀測與研究，2004，25（4）：14-19

［6］張旸，滕云田，王喜珍，等.地震地磁儀器的MiniSEED數據格式的實現.地震地磁觀測與研究，2007，28（3）：110-113

［7］周彥文，劉希強.初至震相自動識別方法研究與發展趨勢.華北地震科學，2007，25（4）：18-21

［8］Sleeman R，Eck T van.Robust automatic P-phase picking：an on-line implementation in the analysis of broadband seismogram recordings.Phys.Earth Planet.Inter.，1999，113（1-4）：265-275

［9］戚浩，凌學書，汪貴章.安徽省地震速報平臺的開發.地震地磁觀測與研究，2011，32（2）：116-118

Development and application of earthquake quick-report training system

Yu Jianfang，Wang Suochen，Qi Hao，Xia Shian，Cheng Xin，Zhang Bing，Luo Jiaji，Han Chengcheng
（Earthquake Administration of Anhui Province，Hefei 230031，China）

Earthquake quick-report training system simulates the actual situation more realistically by modular design and integrated simulation exercises.Not only does this system strengthen the imminent earthquake response capacity and technical level of earthquake quick-report staff effectively but also plays an important part in enhancing the display brightness of the monitoring network and the effects of the popularization of earthquake science knowledge.

earthquake quick-report training；waveform playback；waveform storage；publicity and education

P315；

A；

10.3969／j.issn.0235-4975.2014.05.005

2013-12-23；

2013-12-26。

中國地震局三結合基金、中國地震局星火計劃（XH14027Y）、安徽省地震科研基金（20130601）共同資助。