地震会商综合预报业务系统建设

郭文峰，王 霞，杨林森

(1.山西省地震局，山西 太原 030021；2.山西怀仁市地震局，山西 怀仁 038300；3.太原大陆裂谷动力学国家野外科学观测研究站，山西 太原 030025)

0 引言

震情会商是我国地震预报的主要形式之一[1]，也是当前预报水平下形成地震预报意见的一个重要环节[2]。近年来，测震、电磁、流体及形变等观测手段得到了快速的发展，综合预报方法也随即兴起。山西省地震局预报中心综合室会商前需汇集各学科、部门的有关资料与信息，资料与信息分布在不同服务器与文件内，需要手动从不同服务器下载，人工查询并计算所需结果，由于工作繁杂而出现效率低下、质量不高等问题[3]。随着现代化数字信息技术快速发展，已经实现了从技术应用到技术服务的转变，地震工作迫切需要提升信息化来提高工作效率[4]。

在地震会商系统方面，陈石等人将在可视化领域发展较快的三维GIS技术和体绘制技术应用到地震学应用研究中[5]，解决震情会商过程中的多源海量资料可视化问题，提供一种侧重于可视化技术范畴的解决方案。董一兵等人开发出了一套实时震情分析与发布系统[6]，为大震应急会商、震情跟踪与地震活动性研究提供软件支持，为用户提供统一、并发、实时、快速、实用的震情分析与发布服务。

鉴于目前震情会商系统还未实现信息技术化，本文在数据专家(Datist)平台上开发一套地震会商系统综合室预报业务的自动化流程，实现震情监视跟踪报告与PPT一键化的制作流程。这一技术的实现，可以把分析预报人员从繁琐的日常工作中解放出来，将更多的时间精力投入到地震科学研究中。

1 数据专家平台概况

数据专家是一款大数据分析软件，其特点是无需编程，集成灵活，实施快速。该产品具有强大的对多源数据、多源软件、多源框架的融合能力，可将整理、分析后的数据、图形一键式推送至各种呈现平台(见图1)。

图1 Datist数据专家运行模式图Fig.1 Operation mode of datist data expert

数据专家平台不仅可以与Oracle、MySQL、SQL Server等数据库进行链接，还可以与FTP服务器、网页等有关数据源进行无缝对接。在数据处理方面，该平台提供了多个节点，除了在对接数据库时进行各类数据筛选、替换之外，还能通过扩展的函数实现各类数据的处理。系统囊括了回归分析、聚类分析、神经网络、贝叶斯等几十种数据处理算法，借助R、Python、Matlab等常用算法库与平台进行无缝集成。在图形绘制方面，数据专家除提供常用的饼图、柱状图、折线图等标准图形外，还可以通过脚本接口技术提供GMT绘图功能。

2 系统总体架构设计

地震会商系统综合预报业务的自动化流程采用分层结构，由上至下依次是数据层、逻辑处理层以及展示层(见图2)。“数据层”是基于四大学科、市局、台站及邻省的震情监视跟踪报告，拟定一套特定的文字格式要求，使得文字描述以及版面更加规范和统一，然后存储到规定的数据库里；“逻辑处理层”是从Apnet数据库以及FTP服务器里得到各个学科、市局、台站及邻省的震情监视跟踪报告以及异常零报告表，经过数据专家平台上一系列节点的自动加工、处理，最终产出产品表以及相关数据等；“展示层”是用户与系统之间的接口。通过GMT、Matlab等接口绘制出各类空间分布图、时间序列图以及相关表格，并使用系统提供的报告自动生成技术将这些比较零散的成果进行聚合，汇集成PPT、doc等不同格式的报告。

3 系统功能实现

地震会商综合预报业务系统建设是为适应新形势下会商网络数字化的需要，采用信息化技术，解决之前存在的工作繁琐及效率低下的问题，提高图表及图件制作的速度和准确性，提升数据的自动处理水平，实现PPT以及报告等多种信息的一体化、自动化以及智能化。

3.1 数据库的链接

中国地震台网中心将全国的震情监视跟踪报告以及异常零报告表等有关内容分模块存放在Apnet网上，数据专家平台上的接入数据库节点可实现与Apnet数据库的链接，运行节点可获取到所需要的地震信息(见图3)，包含异常零报告表与震情监视跟踪信息。通过该节点能较快筛选出所需省份、所需时间的震情跟踪类型以及异常零报告表。

图3 Apnet、FTP数据库界面Fig.3 Apnet and FTP database interface

山西省地震局预报中心将四大学科、台站及市局的震情监视跟踪报告放在了FTP服务器内，扫描FTP节点可以链接到FTP服务器，快速地筛选出所需学科、所需台站及市局的震情监视跟踪信息(见图3)。

3.2 处理工作流程

从数据处理角度来分，数据专家除提供数据筛选、替换外，还能通过数据处理函数实现各类数据清洗加工。在数据库链接后，可以方便地读取到异常零报告界面，根据需求快速挑选出异常台站，并根据测项类型对四大学科的异常测项数进行统计；根据异常台站的持续时间进行分类，快速计算出异常的持续时间；根据台站的经纬度进行空间数据分析，统计出不同构造单元的异常项数；根据异常的描述特征，对异常的准同步异常进行统计。

数据专家平台上的数据库链接好之后，经过数据库自身的筛选，可以看到震情监视跟踪报告界面(见第43页图4)，震情跟踪报告里面包括该监测时间段的地震活动概况、新增的异常、核实情况、异常分析、综合分析及震情跟踪工作措施。根据需求，可以快速筛选出不同学科、台站、市局以及省份的地震活动概况及新增异常情况，从而对目前的地震前兆及地震活动信息有所了解，为进一步的地震预测研究工作提供技术支撑和理论依据。

图4 异常零报告数据库界面Fig.4 Abnormal zero report database interface

在各类现象描述方面，根据提供的数据处理函数实现数据的清洗加工。在保持部分文字常量的情况下，对其中的变量部分进行调用函数处理。第43页图5a表示13到17字符之间的数字进行取整并自动加1，28个字符之后设置成当天时间的9时；图5b在固定部分文字的情况下，变量(山西省、河北省、内蒙古及非年度)根据前面节点的改变而改变。

图5 数据库筛选界面Fig.5 Database filtering interface

3.3 图形绘制及报告自动生成技术

除了运用Datist系统提供的饼图、柱状图、折线图等标准图形外，主要运用脚本接口技术提供的GMT绘图功能。系统使用人员可以在GMT脚本命令基础上，完成各类参数的修改，如异常图标、绘图范围、颜色配置等，生成专业GMT专题图。系统后台提供的底图包含有GMT地理图、地形图，地图上可以加载断层、褶皱等相关的构造数据(见图6)。

图6 GMT构造图及地形图Fig.6 GMT structure map and topographic map

会商PPT快速制作在设计上要建立一个PPT模板，模板要充分考虑当前综合室会商业务的需求，具备模式产品文字位置、图片显示及表格调整等功能。在模板中，数据专家中设置的图片、表格以及文字用接入符代替，接入符号格式如下：

$=前节点名称.字段名称.Name=$，

其中，前节点名称指的是所用数据、表格、图片所在的节点名称；Name就是行号，可以指定将要用到的数据是哪一个。Name字段可以自己创建，内容为行号1，2，3…，可以用“$=前节点名称.字段.1=$”表示取某节点、某字段的第一条数据。将各类图片、表格、文字的数据节点以零件的形式串联起来链接到PPT节点上，形成一套规定动作流程，实现PPT的一键化制作。

4 结语

基于数据专家设计的地震会商系统技术平台，依据数据库节点的建立来链接Oracle、MySql、SqlServer等不同类型的数据库，可从所需的Apnet数据库以及FTP服务器中筛选出“会商”“异常零报告”以及“震情监视跟踪类型”等有效信息，并同步下载，效率从数分钟提高到秒级；并对下载的数据进行自动查询与提取、绘图到演讲PPT的一键化自动生成。从技术上实现地震预报中测震、电磁、流体及形变数据的整合与优化，实现邻省、市县会商意见及前兆异常的快速交融，将会提高山西省预报部门的会商效率，既解决纷繁复杂、效率低下的重复劳动问题，又为今后预报人员开展相关自动化、流程化、定制化研究提供新的方向。