数据管理技术在中国地磁台链数据库建立中的应用

温小蕾、胡忠义、宁佐里

(CWDC-D地球物理学科中心)

地球物理学科是个综合性的学科,从上个世纪起,特别是本世纪中期以来,地球科学界组织了多次全球性科学活动,如:50年代国际地球物理年(IGY); 60年代上地幔计划(UMP); 70年代地球动力学计划(GP)与国际磁层研究计划(LMS); 80年代国际岩 石圈计划(ILP);以及90年代实施的国际地圈-生物圈计划(IGBP)。我国有关部门也不同程度的投入资金,人力,物力参加这些国际合作项目。对地球物理研究所而言,主要有地震、地磁、地电、地热、重力、高空物理、盆地演化、石油存储、高温高压岩石力学等专业,通过这些项目的参加与合作,积累有大量的宝贵的地球物理数据资料,从野外考察和台站观测数据到室内处理计算和实验室数据,都是人们用干分析地球资源并利用它为人类服务的宝贵资料。而它们中大部分存放分散,不少数据在个人手里,不能在国内同行间共享;再加上硬件设备的限制,数据的存储、处理还跟不上发展的需要,数据传输还以软盘、缩微胶片、印刷品等为主。如何管理好这些数据,使其得到极大的利用,始终是人们关注的问题。

近几年来,随着我国分别加入到世界数据中心(WDC)和科学与技术数据委员会 (CODATA)机构,沟通了我国与国外的数据交换和计算机技术的学术交流渠道。特别是,与本学科联系密切的WDC侧重于太阳、地球物理及环境。1988年以来,通过双方的接触、交流、使我们看到发达国家对该学科较早就投入了较大的财力和人力,进行计算机数据管理系统的研究、应用与开发,使其管理完善、设备先进,为学科的发展做出贡献。在数据处理,传输方面,他们有比较完善、快速而有效的数据传输处理系统;数据库、计算机网络、专家系统等技术的广泛应用,以及光盘作为介质,极大地方便了大批量数据的交换、存锗、检索、分析与管理。地球物理学科中心先后收到交换来的美国中心(WDC-A)出的八片数据光盘(内容为地震、高空物理与地磁、重力数据,一片光盘为500MB)。最近,得知由世界银行贷款建设的10年正式起步兴建的我国第一个较大范围全光纤连接的计算机通讯网,于1993年初正式开通。这对我们无疑是一极大鼓舞。它告诉我们引入计算机先进技术来促进学科的发展与进步是十分必要的。

1 地球物理学科数据库内容

经过我们的调研与分析,地球物理学科中心计划从“八五”开始,陆续建立6个数据库:

(1) 120°E中国地磁台链数据库。按国际标准格式建库;并逐批向国内外交换资料。

(2) 佘山地磁数据库(1877—1962年)。对这批珍贵的历史数据资料进行抢救,对佘山磁照图数字化或扫描仪处理后,数据入库。

(3) 中国大陆与海洋地球物理系列图库。为了综合地、整体地探讨中国大陆及海域在全球板块构造体系中的运动和演化问题,将把地球物理场的各种系列图数字化后存入数据库。由四方面内容组成:重力图、地磁图、地球动力图、岩石层结构图。

(4) 建立基本地磁场数据库。内容:50年代、60年代、70年代和80年代地磁等值线数据库。

(5) 建立考古地磁数据库,其格式将采用国际上通用的标准格式。

(6) 建立人工地震剖面数据库。

2 中国地磁台链数据库

在此,介绍一下我们承担并完成的“中国地磁台链数据库系统”。该库是以中国科学院地球物理研究所建有东经120°地磁台链的地磁数据为数据源的综合数据库。此项目是院资源环境科学局“八五”重点项目中的一部分。目前完成了地磁台链数据库系统的系统设计、程序编制并在微机上实现(约80个程序,近100kB)。该数据库的开发应用基本上实现了地磁台链数据资源的管理与共享。用户通过该系统可及时、准确地获取台站某一时间段的数据,可直接用于地磁预报、科学研究,将对我国国民经济、国防任务的实时预报具有重大作用。

中国地磁台链的建立选择了由靠近地理东经120°的漠河地磁台(53.5°N,122.4°E)、北京地磁台(40.0°N,116.8°E)、三亚地磁台(15.2°N,108.5°E) 及南极地区中国长城站地磁台(62.2° S,59.0° E)与中山站地磁台(69.4°S,76.4° E)五个台站组成。以上台站分别于1989、1990、1991年陆续有数据记录或磁照图,待数据记录正常后,将逐步存入新建立的“中国地磁台链数据库系统”。

2.1 系统的硬软件环境

设备:AST286微机,内存1兆字节,40兆快速硬盘,彩色高分辨显示器,1.2MB和360kB软盘驱动器各一个,CD-ROM 一台,LQ1600打印机一台。

软件:操作系统为DOS3.3,数据库管理软件为美国FoxSoftware公司推出的微机数据库管理软件——FoxBASE2.0版,该系统中还采用FORTRAN、BASIC、PC汇编语言。

2.2 系统构成

2.2.1台链介绍与库管理

该部分是对地磁台链数据库系统进行数据管理的功能部分。

(1) 详细介绍了组成中国地磁台链五个台站的名称、地理坐标、数据范围和记录总数以及各数据库结构。

(2) 数据库管理部分:为修改、插入、删除、打印用户所需数据库记录。

2.2.2 地磁台链分钟值库

该库的主要数据项有:经度、纬度、时间、分量、观测台缩写码、极限值、60个分钟值、分均值等。主要软件功能为:检索数据项。如从时间、站名、分量进行检索,检索命中后,调出其信息,按世界数据中心的激光盘屏幕格式显示,可存盘。对该库内的记录可按用户需要选出并按国际标准格式、文本格式及数据库文件格式输出到盘文件。

2.2.3 地磁台链时均值库

该库的主要数据项有:台站名缩写码、分量、极限值、观测日期、24个时均值、日均值等。该库由两个子库组成,一个是时均值库,另一个是时均值磁静扰库。在检索中按世界数据中心的屏幕格式显示,可存盘,输出功能与分钟值库相同。

2.2.4 地磁台链日均值库

主要库项目:台站名缩写码、观测时间、分量、31个日观测值,在PC机上实现 检索、显示,输出功能同上。

2.2.5 地磁台链月年均值库

该库主要数据项有:台站名缩写码、时间、月季年标志、均值D、均值I、均值F、均值H、均值X、均值Y、均值Z,在PC机上实现某年十二个月的记录检索与年记录检索,按世界数据中心的屏幕格式显示,可存盘,输出功能同上。

2.2.6 报表及图形

这部分实现了时均值磁静扰值与月年均值报表的査询统计。时均值部分可在微机屏幕和打印机上以图形记录方式展现,还可从打印机上输出时均值及月年均值报表,提供给专业人员。

2.2.7 地磁台链磁暴库

主要数据项有:台站名缩写码、时间、类型、急始变幅D、急始变幅Z、活动程度、最大活动日、三小时时段、K指数、最大幅度D、最大幅度H、最大幅度Z、终止时间。此库目的:收集、保存台站公布的K指数等有关磁暴参数,为磁暴预报提供依据。

整个数据库采用的是世界数据中心与中国国家标准(根据国家地震局科技监测司出版的 《地磁数据库系统技术规范》一书)的标准格式来存贮数据,以便于今后的集中与交流。该数据库实现了计算机査询、录入、修改、输出、图形、报表等项功能。基本满足了对我所地磁台站产生的大量耗损。