地震数字处理系统的研制与应用＊

夏仕安 刘泽民 戚 浩 赵 楠 张 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

随着中国地震局“十五”数字地震观测网络项目的完成，全国基本实现了测震观测的数字化。在VPN组成的虚拟专用网的强大技术支撑下，各省地震局、市县地震局很容易组成“虚拟测震台网”。“虚拟测震台网”技术应用范围十分广泛，除各省地震局台网中心从国家台网中心服务器实时下载邻省台站数据外，更大的应用还在于市县地震局和地震台站的地震监测和地震研究工作[1]。在不增加或少许增加投资的条件下，市县地震局和台站可充分依托省地震局“十五”数字测震台网的技术平台，建立自身“虚拟测震台网”，提升社会显示度，完善其监测预报体系。在此基础上，开发出地震自动定位系统，向当地政府以及地震主管部门第一时间提供监控区域及周边地区发生有感以上地震信息，为地震应急、抗震救灾提供快速可靠的信息支持[2]。

1 系统整体结构

基于虚拟测震台网开发的地震数字处理系统主要由以下5个部分组成：波形数据接收和解压缩模块、波形显示和震相标注模块、通道检测和触发报警模块、GIS地图显示模块和地震短信发布模块组成。在开发过程中，地震数字处理系统一直放置在安徽省阜阳市地震局进行试运行。其硬件布局和系统流程分别见图1和图2。

2 各功能模块设计

2.1 波形数据接收和解压缩模块

JOPENS系统的SSS服务器通过虚拟测震台网技术接收地震台站波形数据。本模块通过NetSeis/IP协议登录到SSS服务器获取实时MiniSEED格式波形数据，并通过STEIM2算法对数据进行解压缩（按照SEED2.3规范，参考中华人民共和国地震行业标准——地震波形数据交换格式DB/T2-2003）。

图1 硬件布局图

图2 系统流程图

2.2 波形显示和震相标注模块

本模块从波形数据接收和解压缩模块获取地震波形数据，并将实时显示波形和震相。由于地震仪器的采样率比较高，如果不做任何处理将波形直接显示在屏幕上的话，受限于CPU和外设显示器之间的通信速度，会造成实时波形显示不流畅乃至程序死机。为了要提高绘制波形曲线的速度，就必须要减少绘制曲线的数据集。本模块采用均匀大数据集压缩算法以减少绘制波形曲线的数据集，使得系统能最少失真、流畅地显示实时波形。

2.3 通道检测和触发报警模块

实时事件检测是地震数据实时处理系统中的一项重要任务。事件检测的目的在于从连续的信号数据流中检测到需要处理的事件信号。事件检测的要求：一是尽可能地把所有的事件识别出来，即降低漏检率；二是尽可能地把非地震事件造成的干扰信号与真实地震事件区分开来，即降低误检率。本模块采用STA/LTA通道检测算法检测地震，地震检测到后，通过Locsat算法进行地震定位，并通过音箱报警。

2.4 GIS地图显示模块[3]

GIS系统是一种基于计算机的工具，是建立在地球科学、信息科学和系统科学等基础上的边缘科学。GIS在地震学研究中有着非常重要的作用，可以应用于地震灾害预测和辅助决策、地震区划等。本系统的GIS模块获取通道检测和触发报警模块的三要素信息，将信息准确地显示在GIS地图上，并返回准确的行政地名，为地震应急救援和决策提供支持。

2.5 地震短信发布模块

短信发布模块从触发报警模块和地图显示模块上获取地震三要素和地名，自动生成短信文件，并通过连接中国移动短信网关将短信自动发送到相关人员的手机上。为了确保地震短信快速、安全地发布，软件使用企业信息机和GPRS Modem两种方式进行地震短信发布。企业信息机直接连接到移动公司的网关，通过互联网进行地震短信的发布，短信发布十分快速。软件通过企业信息机和GPRS Modem提供的应用开发接口进行短信的发布。

3 软件安装与运行效果

由于程序采用Java语言开发，因此在运行本程序的电脑上，需要安装JDK。拷贝程序文件夹到磁盘后，进行简单的配置即可使用。cfg文件夹下的bufferConfig.xml可以配置登录SSS服务器信息和所要下载的波形台站信息。cfg文件夹下的SMSConfig.xml可以配置发送短信的服务器信息以及接收短信的手机号码。软件自运行以来，在河南固始地震、河南太康地震、安徽安庆地震等地震中，都进行了精确的地震定位，并将地震三要素以短信形式发布到相关人员手机上，取得了不错的效果。软件主界面见图3。

图3 地震数字处理系统主界面

4 结论

安徽省地震局开发的地震数字处理系统能快速、准确地对地震进行定位，并能有效过滤爆破等非地震事件。试运行以来，软件的运行状态一直非常稳定。由于安徽省属于少地震省份，因此，软件还需要进一步检验。我们会进一步优化软件，在条件允许的情况下，将会到其他省、市地震局进行推广运行。

[1]孙学军.“虚拟测震台网”技术在广西地区的应用.地震地磁观测与研究，2008，29（5）：65-70

[2]孙学军.GIS技术在地震学研究中的应用.地球物理学进展，2005，20（1）：160-164

[3]孙学军.全国自动地震速报系统介绍.地震地磁观测与研究，2010，31（5）：158-161

[4]邵维忠.面向对象的系统分析.广西：广西科技出版，1998

[5]吴吉义.软件项目管理理论与案例分析.北京：中国电力出版社，2007

[6]栾跃.软件开发项目管理.上海：上海交通大学出版社，2005