全国地震数据库的建立

周胜奎、严蔼芬、杨满栋、田世华、张久柱、黄伟、张伟

全国地震数据库系统已在国家地震局分析预报中心建成,其目的是实现对全国范围内地震数据统一管理、及时地提供给地震预报使用,同时进行数据服务。

该系统硬件设备是由两台VAX780及有关外部设备组成,其中包括1300MB磁盘、磁带机、宽行打印机、彩色图形显示器、大型绘图仪、数字化仪及十多台终端等。全国地震数据库系统运行在一台VAX780上,因全国地震数据库系统承担着日常震情监视处理任务,所以另一台作为备机使用,当全国地震数据库用计算机正常运行的情况下,它用作科研计算。1989年进行计算之间的联网,此两台VAX780机都连在DECnet的网络上。因此,通过DECnet通讯网络,它可以与其它VAX和PDP及IBM/PC进行文件交换,VAX上的终端可以互相登录到别的VAX机上,IBM/PC可以作为VAX的仿真终端使用。所用的操作系统是VAX/VMS,数据库用VAX DBMS网状数据库管理系统建立,数据库管理程序用数据库操作语言DML和可调用的数据查询工具DBQ及高级语言BASIC、FORTRAN、DATATREAVE (数据检索语言) 和FMS(格式管理系统)等编写。数据库的各种应用程序除使用上述高级语言外,还使用了RGL图形显示软件、CMS代码管理系统、VS11基本图形显示 子程序库、CALCOMP基本绘图子程序库及SASD统计计算子程序库等。

1 全国地震数据库的主要数据类型

根据震情监视和科学研究的需要,对以下五大类的数据建立了数据库。

1.1地震目录数据

其中包括我国历史地震目录(公元前1883年以来,Ms≥4.75)、中国近代地震目录(1970年以来,ML≥1),世界大地震目录(1900年以来,MB≥7)及唐山地震等115个序列的地震目录,总共约40多万条地震数据。

1.2 全国综合前兆观测数据

这部分数据来自全国约400多个重点前兆观测台站,包括重力、地磁、地电、地形变、地应力、地下水位及地下水化学成份等18种观测项目。为了对这些观测数据进行有效的管理和使用,在数据库设计时考虑了仪器参数(格值和基值)、观测人员、数据质量评定及事故记录等,目前已存入自1986年以来的数据,约400MB字节。

1.3 中国大震震例数据

目前已经整理入库的有1966—1985年60个国内Ms≥5.0的地震震例数据,其中包括每个地震的基本参数、地震地质背景、烈度分布、地震序列、震源机制解、地震台网及前兆异常、震害统计、地震预报意见及与这些地震有关的文献目录等。

1.4地理底图及地质构造数据

我们将各种比例尺的中国地图和世界地图进行数字化,作成数据文件,其中地理要素包括海岸线、国界、省界、河流、城市、湖泊、地质构造线等。已经数字化的地图包括:1:1800万、1:2500万、1:600万、1:400万的中国地图共4张,1:12000万和 1:2000万的世界地图二张。

1.5 全国台站信息数据

其中包括全国600多个台站的地理位置(经、纬度)、地名、台基岩性、海拔高度、台站的观测项目及这些观测项目所用的仪器等。

2 全国地震数据库系统的主要功能

以上五大类数据分别建立了相对独立的数据库或文件库。其中地震目录数据、前兆观测数据及震例数据用VAX DBMS建立了三个数据库,台站信息用DTR建立文件库,地理底图以RMS格式建立了文件库。对于用VAX DBMS建立的三个数据库,相应建立了各神不同的安全模式和子模式,不同需要的用户赋予不同的安全模式和子模式,以保证数据库的安全性和可靠性。以上五个子系统的主要功能如下:

2.1 地震目录数据库及地震活动性处理子系统

本子系统管理各种地震目录数据,可以对地震目录数据库进行装入(把数据从文件装入到数据库中) 和卸出(把数据库中的数据卸出到文件中),数据库内容的查看和更新(删除、装入和修改)及对地震目录进行检索和报表打印等。关于地震活动性处理的主要功能有:地震活动时、空迁移的动态显示,任意形状区域内地震目录的挑选,地震活动性参数(b值、能量、蠕变、频度、η值等)的时、空扫描,扫描结果的时间序列图和空间分布图的绘制(其中包括M-t图,D-t图和R-T图等)及震中分布图的绘制等。

2.2 全国综合前兆数据库及震情监视处理子系统

本子系统管理全国主要台站有关观测项目的观测数据,每天将PDP11-23和IBM/PC预处理后的数据自动地装入到数据库中,并对数据进行管理,如数据的装入和卸出,数据的更新和检索,图形显示和绘制,报表打印等等。它主要服务于震情监视,所以根据各手段的日常处理要求,我们开发了震情监视处理的有关程序。其中有通用数据处理方法和各手段特有的处理方法,如固体潮理论值计算、调和分析、回归分析、相关分析、各种数字滤波,观测数据各种影响因素(如气压、潮汐、降水等)的综合校正,距平处理,频谱分析,低点位移图、地磁幅差计算、矢量图及观测数据或处理结果与地震对比图的绘制等。此外,本子系统还有异常识别、图象识别等功能。

2.3 中国震例数据库及其应用子系统

本子系统对我国较大地震的有关资料建立了震例数据库,具有数据库管理的一系列功能,如数据的更新和维护等,同时利用数据库内的数据建立了关于统计、查询及绘图等应用系统。利用此系统可以根据震例编号、日期、经纬度范围、构造背景、观测项目或异常项目等统计所需地震及其有关异常和震害等信息,并可将统计结果打印成报表或绘制成直方图、饼图及平面分布图等。

2.4 地图数据库及计算机制图子系统

本子系统将数字化的值经投影反变换后,转换成地理坐标,存入易于检索的地图数据文件库中。利用数据库中的数据可以绘制地图及地图上的各种符号,如震中分布图、台网分布图、及地震和前兆台网监测能力的计算和绘制等。用户在使用本系统制图时,可以根据需要选择不同比例尺的地理底图、投影方法及所要绘制的地理要素等。

2.5 全国地震台站信息管理子系统

本子系统将全国台站信息数据用DATATREIVE建立文件库,并建立了关于更新、查询、报表打印等库的维护功能。用户可以利用本系统按省市、经纬度范围及观测项目等进行检索,并可将检索结果打印成报表或绘制成平面分布图等。

全国地震数据库系统具有数据库规模大、数据冗余度小、检索速度快、安全性能好、使用简便等特点。数据库内的数据可以被所有的用户联机共享、使用十分方便。整个系统在设计时按模块化的结构进行设计、这种结构非常便于修改和扩充,它符合目前地震预报边研究边预报的工作方式。

本系统基本上满足了对数据管理及震情监视处理的要求。该系统自1987年4月开始就陆续投入使用,1990年1月全面投入使用,每天将有线电报和无线电报进行自动分类和入库,有专门组织对数据库中的数据进行修改和维护,各方法组的地震预报工作者利用数据和软件进行各种计算和绘图;每月约绘制上千张图,供周会商和月会商使用;每年年底也要为全国震情会商进行大量的计算和绘制各种图件。本系统数据库中的数据也广泛地提供给国内、外地震工作者使用,如地震目录数据已提供给70多个单位使用,在国家地震局科技司组织的预报方法实用化攻关中起了重要作用。利用本系统完成的《中国近代地震震中分布图》、《中国地震台网图集》、《中国地震活动性图集》、《中国及邻区地震震源机制图》、《中国地震活动图象构造解释图》等都已正式出版。

*参加本系统建设的又国家地震局分析预报中心有关研究室及某省局,前后参加工作的有60多人。