國(guó)際地震科學(xué)數(shù)據(jù)共享平臺(tái)建設(shè)現(xiàn)狀及對(duì)我國(guó)的啟示＊

季婉婧

（甘肅省地震局，甘肅 蘭州 730000）

科學(xué)數(shù)據(jù)是一種原始的、基礎(chǔ)性數(shù)據(jù)，一般在科技活動(dòng)中以數(shù)據(jù)產(chǎn)品和相關(guān)信息的形式產(chǎn)生，可以按照不同的需求進(jìn)行系統(tǒng)的加工和處理[1]。作為科學(xué)研究的重要成果，科學(xué)數(shù)據(jù)凝聚了來(lái)自社會(huì)、經(jīng)濟(jì)、科技等方面的重大價(jià)值，其價(jià)值的實(shí)現(xiàn)就在于能夠?qū)⒖茖W(xué)數(shù)據(jù)資源進(jìn)行廣泛的應(yīng)用和深度的挖掘。2018 年我國(guó)最新頒布的《科學(xué)數(shù)據(jù)管理辦法》[2]就體現(xiàn)出了近年來(lái)國(guó)家越來(lái)越重視科學(xué)數(shù)據(jù)的有效管理與利用。

地震科學(xué)數(shù)據(jù)是指地震數(shù)據(jù)中直接或間接用于科學(xué)研究的那部分?jǐn)?shù)據(jù)[3]，它作為地球物理學(xué)的重要組成部分之一，對(duì)于開(kāi)展地球科學(xué)相關(guān)研究和防震減災(zāi)工作具有十分重要的意義和價(jià)值。因此，合理有效地開(kāi)展地震科學(xué)數(shù)據(jù)信息服務(wù)，開(kāi)發(fā)基于網(wǎng)絡(luò)可視化的地震科學(xué)數(shù)據(jù)共享平臺(tái)是當(dāng)前地震科學(xué)數(shù)據(jù)建設(shè)的目標(biāo)之一。本研究是在調(diào)研國(guó)外地震科學(xué)數(shù)據(jù)共享平臺(tái)的基礎(chǔ)上，結(jié)合我國(guó)地震科學(xué)數(shù)據(jù)共享平臺(tái)的建設(shè)情況，發(fā)現(xiàn)我國(guó)地震科學(xué)數(shù)據(jù)共享平臺(tái)存在的問(wèn)題，并提出幾點(diǎn)改進(jìn)的建議，以期為未來(lái)我國(guó)地震科學(xué)數(shù)據(jù)共享平臺(tái)的建設(shè)提供一點(diǎn)借鑒和參考。

1 國(guó)內(nèi)外地震科學(xué)數(shù)據(jù)共享研究現(xiàn)狀

目前，國(guó)際上一些發(fā)達(dá)國(guó)家對(duì)于地震科學(xué)數(shù)據(jù)的共享研究已經(jīng)取得了一定的成效。通過(guò)建立長(zhǎng)期的科學(xué)數(shù)據(jù)共享機(jī)制，全球目前已經(jīng)形成多個(gè)有影響力的數(shù)據(jù)庫(kù)，如聯(lián)合國(guó)環(huán)境規(guī)劃署的全球資源信息數(shù)據(jù)庫(kù)、美國(guó)地質(zhì)調(diào)查局的地球資源觀測(cè)系統(tǒng)數(shù)據(jù)中心（EROS）等，這為全球的科學(xué)家提供了豐富的數(shù)據(jù)資源，也為各國(guó)在減災(zāi)政策的制定方面提供了強(qiáng)有力的依據(jù)。同時(shí)，地震科學(xué)數(shù)據(jù)的管理、共享和應(yīng)用也是很多國(guó)家，尤其是美國(guó)、日本等國(guó)的基本任務(wù)和重要目標(biāo)。

我國(guó)是國(guó)際上開(kāi)展地震觀測(cè)研究最早的國(guó)家之一，經(jīng)過(guò)多年發(fā)展，我國(guó)的地震臺(tái)站觀測(cè)設(shè)備已達(dá)到國(guó)際先進(jìn)水平。如今我國(guó)已發(fā)展出了上千個(gè)地震臺(tái)站，每年會(huì)產(chǎn)生出海量的極具研究?jī)r(jià)值的地震數(shù)據(jù)。自1966 年開(kāi)始，我國(guó)便開(kāi)始了系統(tǒng)的地震科學(xué)數(shù)據(jù)的采集和研究，目前已經(jīng)累積了豐富的地震數(shù)據(jù)。2002 年，地震科學(xué)數(shù)據(jù)共享工程被納入國(guó)家科學(xué)數(shù)據(jù)共享平臺(tái)建設(shè)的首批試點(diǎn)項(xiàng)目，在中國(guó)地震局的積極響應(yīng)和科技部、財(cái)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(xué)數(shù)據(jù)共享服務(wù)系統(tǒng)。2011 年在國(guó)家科技基礎(chǔ)條件平臺(tái)認(rèn)定評(píng)審工作中，地震科學(xué)數(shù)據(jù)共享平臺(tái)成為首批獲得認(rèn)定的23 個(gè)國(guó)家科技基礎(chǔ)條件平臺(tái)之一。通過(guò)該平臺(tái)，中國(guó)地震局已經(jīng)將累積的360TB 地震數(shù)據(jù)資源悉數(shù)向社會(huì)公眾實(shí)施開(kāi)放共享，為地球物理、海洋、重大工程等領(lǐng)域研究的提供了寶貴的信息資源和強(qiáng)有力的支撐[4]。

2 國(guó)外地震科學(xué)數(shù)據(jù)共享平臺(tái)建設(shè)

國(guó)外目前有很多地震數(shù)據(jù)信息服務(wù)平臺(tái)為人們提供地震信息和數(shù)據(jù)資源。如美國(guó)地震學(xué)研究聯(lián)合會(huì)、國(guó)際地震中心、美國(guó)地質(zhì)調(diào)查局等機(jī)構(gòu)或組織為全球提供全面、快速的地震數(shù)據(jù)服務(wù)。其中USGS 的國(guó)家地震信息中心（National Earthquake Information Center，NEIC）是全球最大的地震數(shù)據(jù)信息中心，它提供的全球地震數(shù)據(jù)信息最快、最完整，數(shù)據(jù)源主要來(lái)自美國(guó)國(guó)家地震臺(tái)網(wǎng)和全球地震臺(tái)網(wǎng)，產(chǎn)出包括用于地震應(yīng)急服務(wù)的地震報(bào)警數(shù)據(jù)、地震目錄、地震報(bào)告、地震活動(dòng)圖像以及地震波形數(shù)據(jù)等數(shù)據(jù)信息。其他如歐洲-地中海地震中心、瑞士地震服務(wù)中心、日本氣象廳、UNAVCO 等機(jī)構(gòu)或組織主要負(fù)責(zé)本國(guó)及周邊地區(qū)的地震監(jiān)測(cè)和數(shù)據(jù)收集，同時(shí)提供數(shù)據(jù)共享服務(wù)。本研究選取這幾個(gè)典型的地震數(shù)據(jù)服務(wù)平臺(tái)進(jìn)行介紹，并對(duì)平臺(tái)按照性質(zhì)、特點(diǎn)、工作重點(diǎn)、資金來(lái)源、數(shù)據(jù)來(lái)源、數(shù)據(jù)存儲(chǔ)位置、提供的數(shù)據(jù)類型等情況進(jìn)行匯總（見(jiàn)表1），以期為我國(guó)地震科學(xué)數(shù)據(jù)共享平臺(tái)的建設(shè)提供借鑒和參考。

表1 國(guó)外地震科學(xué)數(shù)據(jù)共享平臺(tái)建設(shè)情況

續(xù)表1

2.1 美國(guó)地質(zhì)調(diào)查局地震災(zāi)害計(jì)劃

在地震監(jiān)測(cè)方面，美國(guó)地質(zhì)調(diào)查局（United States Geological Survey，USGS）負(fù)責(zé)運(yùn)營(yíng)國(guó)家地震網(wǎng)、國(guó)家地震信息中心以及國(guó)家強(qiáng)震動(dòng)項(xiàng)目。USGS地震災(zāi)害計(jì)劃（Earthquake Hazards Program，EHP）[5]是國(guó)會(huì)于1977 年建立的國(guó)家地震減災(zāi)計(jì)劃（NEHRP）的一部分，USGS 及其合作伙伴負(fù)責(zé)監(jiān)測(cè)和報(bào)告地震，評(píng)估地震影響和災(zāi)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(jù)，以可視化的形式向用戶展現(xiàn)當(dāng)前全球各區(qū)域內(nèi)不同震級(jí)的地震，并以點(diǎn)狀標(biāo)注（如圖1 所示），用戶可以按照時(shí)間范圍（最近1d 或最近7d 或最近30d）、地震等級(jí)（2.5 級(jí)以上或4.5 級(jí)以上或所有級(jí)別）、區(qū)域范圍（美國(guó)或全球）等條件免費(fèi)下載地震數(shù)據(jù)。

圖1 USGS 全球?qū)崟r(shí)最新地震監(jiān)測(cè)

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(shí)時(shí)數(shù)據(jù)產(chǎn)品內(nèi)容。其中，用戶可以在實(shí)時(shí)地震數(shù)據(jù)產(chǎn)品中搜索過(guò)去的地震，查找最近的數(shù)據(jù)，且可實(shí)時(shí)查看地震詳情信息。截至目前，實(shí)時(shí)地震數(shù)據(jù)包括電子表格應(yīng)用程序（Spreadsheet Applications）、XML 格式地震數(shù)據(jù)（QuakeML）、KML格式谷歌地球數(shù)據(jù)（Google Earth KML）、程序化訪問(wèn)（Programmatic Access）、Atom 地 震 訂 閱（Atom Syndication）、地震通知服務(wù)（Earthquake Notification Service）、地震調(diào)度（Tweet Earthquake Dispatch）、地震上報(bào)（Did You Feel It?，DYFI）、實(shí)時(shí)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(shí)時(shí)數(shù)據(jù)（Earthquake Real-Time Data）、每日地震數(shù)據(jù)（Earthquake Daily Data）、地震活動(dòng)數(shù)據(jù)（Earthquake Activity Data）13 種產(chǎn)品類型。

2.2 美國(guó)地震學(xué)研究聯(lián)合會(huì)

美國(guó)地震學(xué)研究聯(lián)合會(huì)（Incorporated Research Institutions for Seismology，IRIS）[6]是美國(guó)國(guó)家科學(xué)基金會(huì)在1984 年出資成建，是國(guó)際主要的地震數(shù)據(jù)共享中心之一。它主要致力于地震問(wèn)題的學(xué)術(shù)研究，公眾教育和地震減災(zāi)，同時(shí)為用戶提供與地震數(shù)據(jù)相關(guān)的服務(wù)，包括管理和獲取。在IRIS 的網(wǎng)站上，可以獲取各種類型的地震數(shù)據(jù)，包括地震波形數(shù)據(jù)、地震目錄數(shù)據(jù)等。全球最先進(jìn)的數(shù)字化地震臺(tái)網(wǎng)——全球地震網(wǎng)絡(luò)（Global Seismographic Network，GSN）也由IRIS 所管理[7]，IRIS 的海量地震數(shù)據(jù)遠(yuǎn)遠(yuǎn)超出了所有IRIS 大學(xué)的計(jì)算機(jī)能力，為了解決數(shù)據(jù)管理問(wèn)題，IRIS 于1986 年組建了數(shù)據(jù)管理系統(tǒng)（IRIS DMS），主要由數(shù)據(jù)管理中心（Data Management Center，DMC）組成。DMC 是目前全球最大的地震數(shù)據(jù)服務(wù)機(jī)構(gòu)，可以為科研人員提供包括全球地震臺(tái)網(wǎng)、區(qū)域臺(tái)網(wǎng)、地震臺(tái)陣等實(shí)驗(yàn)類數(shù)據(jù)類型在內(nèi)的數(shù)據(jù)，同時(shí)也為全世界提供地震數(shù)據(jù)資源及服務(wù)。

2.3 國(guó)際地震中心

作為國(guó)際地震目錄（ISS）的延續(xù)，國(guó)際地震中心（International Seismological Centre，ISC）成立于1964年，它主要與地震機(jī)構(gòu)和數(shù)據(jù)中心合作。通過(guò)波形數(shù)據(jù)和地震事件等信息的收集，計(jì)算震源位置、數(shù)據(jù)震幅、震源機(jī)制解等數(shù)據(jù)及其參數(shù)，同時(shí)提供地震速報(bào)、國(guó)際地震學(xué)參考事件列表等數(shù)據(jù)，這是世界上最權(quán)威、持續(xù)時(shí)間最長(zhǎng)的列表數(shù)據(jù)，ISC 速報(bào)還是百年地震目錄數(shù)據(jù)的主要來(lái)源，同時(shí)也為全球遠(yuǎn)震定位和一維速度模型等提供數(shù)據(jù)和參考[8]。從ISC 網(wǎng)站上我們可以獲得全球多個(gè)國(guó)家的地震記錄數(shù)據(jù)，目前ISC 關(guān)系數(shù)據(jù)庫(kù)持有大約90GB 的獨(dú)有數(shù)據(jù)[9]。

2.4 美國(guó)國(guó)家環(huán)境信息中心

美國(guó)國(guó)家環(huán)境信息中心（National Centers for Environmental Information，NCEI）由美國(guó)國(guó)家海洋大氣管理局（NOAA）的三個(gè)數(shù)據(jù)中心（即國(guó)家氣候數(shù)據(jù)中心NCDC、國(guó)家地球物理數(shù)據(jù)中心NGDC 和國(guó)家海洋學(xué)數(shù)據(jù)中心NODC）于2015 年合并而成，致力于為私營(yíng)企業(yè)，國(guó)際政府，學(xué)術(shù)界和大眾提供數(shù)據(jù)產(chǎn)品和服務(wù)。NCEI 具有無(wú)可比擬的專業(yè)知識(shí)和值得信賴的權(quán)威數(shù)據(jù)，其數(shù)據(jù)產(chǎn)品按照類別可以分為自然災(zāi)害、地磁、海洋地球物理、古氣候、衛(wèi)星、雷達(dá)等16 個(gè)大類，其中地震數(shù)據(jù)和信息[10]包含在自然災(zāi)害這一大類里，分布在全球重大地震數(shù)據(jù)庫(kù)（公元前2150 年至今）、美國(guó)地震強(qiáng)度數(shù)據(jù)庫(kù)（1638 年-1985 年）、全球地震活動(dòng)目錄CD-ROM（公元前2150-1995 年）、全球地震強(qiáng)烈運(yùn)動(dòng)（1933 年-1994年）、1988 年亞美尼亞斯皮塔克地震CD-ROM 五大數(shù)據(jù)庫(kù)中。其中全球重大地震數(shù)據(jù)庫(kù)會(huì)不斷更新和改進(jìn)，其余幾個(gè)數(shù)據(jù)庫(kù)是靜態(tài)的，不再更新。在數(shù)據(jù)庫(kù)搜索時(shí)，可以按照地震相關(guān)參數(shù)（如日期、坐標(biāo)、振幅、震級(jí)等）、地震影響（如死亡人數(shù)、財(cái)產(chǎn)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(jù)。除數(shù)據(jù)庫(kù)外，NCEI 還提供自然災(zāi)害交互式查看器和重大地震海報(bào)等可視化的形式具體查找地震相關(guān)數(shù)據(jù)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(yīng)歐洲地震委員會(huì)（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(gè)科學(xué)組織盡快（在地震發(fā)生后一小時(shí)內(nèi)）確定此類地震的特征。EMSC 的主要科學(xué)目標(biāo)是：建立并運(yùn)行一個(gè)系統(tǒng)，用于快速確定歐洲和地中海地震震中，同時(shí)負(fù)責(zé)將這些結(jié)果傳遞給適當(dāng)?shù)膰?guó)際機(jī)構(gòu)和成員；負(fù)責(zé)收集EMSC 運(yùn)營(yíng)所需的數(shù)據(jù)，并將其提供給國(guó)際上其他地區(qū)或國(guó)家數(shù)據(jù)中心，如ISC、NEIC 等；促進(jìn)歐洲-地中海地區(qū)實(shí)驗(yàn)室之間的地震數(shù)據(jù)交換，同時(shí)確保歐洲地震數(shù)據(jù)庫(kù)的運(yùn)作等。

2.6 瑞士地震服務(wù)中心

瑞士蘇黎世聯(lián)邦理工學(xué)院的瑞士地震服務(wù)中心（SED）負(fù)責(zé)監(jiān)測(cè)瑞士及其鄰國(guó)的地震并評(píng)估瑞士的地震危險(xiǎn)情況。當(dāng)?shù)卣鸢l(fā)生時(shí)，SED 會(huì)向公眾、當(dāng)局和媒體通報(bào)地震的位置，大小和可能的后果。SED的活動(dòng)已經(jīng)被整合到了聯(lián)邦地震預(yù)防行動(dòng)計(jì)劃中，獲得的所有數(shù)據(jù)均可供公眾訪問(wèn)。SED 以透明的方式主動(dòng)提供地震事件的信息，同時(shí)提供信息的相關(guān)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(guó)土交通省轄下的外局之一，負(fù)責(zé)日本的氣象觀測(cè)、地震、火山及海嘯災(zāi)害等監(jiān)測(cè)工作。在數(shù)據(jù)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(jù)和材料。其中地震數(shù)據(jù)主要包括地震活動(dòng)的實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)、地震觀測(cè)和分析數(shù)據(jù)等。

2.8 UNAVCO

UNAVCO[12]成立于1984 年，以應(yīng)對(duì)將GPS 應(yīng)用于地球科學(xué)的挑戰(zhàn)。UNAVCO 的計(jì)劃側(cè)重于：跨技術(shù)的觀測(cè)系統(tǒng)和網(wǎng)絡(luò)的整合（大地測(cè)量基礎(chǔ)設(shè)施）；網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)操作，社區(qū)數(shù)據(jù)產(chǎn)品和用于數(shù)據(jù)安全，發(fā)現(xiàn)和可訪問(wèn)性的網(wǎng)絡(luò)基礎(chǔ)設(shè)施（大地測(cè)量數(shù)據(jù)服務(wù)）；教育和宣傳戰(zhàn)略（教育和社區(qū)參與）。

3 啟示與建議

我國(guó)地震科學(xué)數(shù)據(jù)共享系統(tǒng)目前由1 個(gè)國(guó)家中心、10 個(gè)專業(yè)分中心和6 個(gè)區(qū)域子網(wǎng)組成，初步形成面向社會(huì)公眾和不同行業(yè)的集數(shù)據(jù)整合、共享服務(wù)功能于一體的地震科學(xué)數(shù)據(jù)共享、服務(wù)體系[15]。我國(guó)地震數(shù)據(jù)共享研究已經(jīng)開(kāi)展了將近20 年的時(shí)間，也取得了一定的成果，例如對(duì)古地震資料和其他較為分散老舊的地震數(shù)據(jù)的整合、修復(fù)，以及為我國(guó)重大科研項(xiàng)目、相關(guān)學(xué)科的數(shù)據(jù)支撐和共享服務(wù)等。但是與其他發(fā)達(dá)國(guó)家相比，我國(guó)的地震科學(xué)數(shù)據(jù)共享工作仍存在一些問(wèn)題：（1）地震科學(xué)數(shù)據(jù)的管理和共享在一定程度上存在較大差異，以中國(guó)地震局為例，在其直屬單位及各省局中，大部分單位沒(méi)有數(shù)據(jù)管理部門(mén)，單純依靠信息部門(mén)管理數(shù)據(jù)，或者依托相關(guān)學(xué)科部門(mén)存儲(chǔ)管理。（2）仍有大部分地震科學(xué)數(shù)據(jù)散落在科研人員手中，使得地震科學(xué)數(shù)據(jù)散亂甚至遺失，在其他科研人員的研究中也會(huì)造成這部分科學(xué)數(shù)據(jù)的重復(fù)采集，浪費(fèi)了個(gè)人、機(jī)構(gòu)和國(guó)家的寶貴資源。（3）地震科學(xué)數(shù)據(jù)標(biāo)準(zhǔn)不夠規(guī)范，缺少統(tǒng)一的管理系統(tǒng)和地震數(shù)據(jù)格式標(biāo)準(zhǔn)，各單位的觀測(cè)數(shù)據(jù)任意性較大。（4）已經(jīng)開(kāi)放共享的地震科學(xué)數(shù)據(jù)的可得性和可用性不高，質(zhì)量參差不齊。

隨著全球數(shù)字地震臺(tái)網(wǎng)的不斷發(fā)展，地震工作所積累的科學(xué)數(shù)據(jù)會(huì)越來(lái)越多，因此，加強(qiáng)我國(guó)地震科學(xué)數(shù)據(jù)管理，進(jìn)一步規(guī)范和健全地震科學(xué)數(shù)據(jù)共享標(biāo)準(zhǔn)，提高地震科學(xué)數(shù)據(jù)的質(zhì)量和可用性是我國(guó)亟需解決的問(wèn)題。針對(duì)以上問(wèn)題，提出以下幾點(diǎn)建議和改進(jìn)措施[16]：（1）建議在國(guó)家中心和各承建單位為分中心設(shè)立統(tǒng)一、便捷的網(wǎng)站鏈接。（2）提供更加精確的數(shù)據(jù)檢索功能。（3）進(jìn)一步整合并揭示國(guó)內(nèi)科技平臺(tái)和國(guó)外地震網(wǎng)站等網(wǎng)絡(luò)資源。（4）進(jìn)一步規(guī)范地震科學(xué)數(shù)據(jù)引用方式及標(biāo)準(zhǔn)。