面向服务的区域性地震数据共享平台研究
摘要
胡锦涛主席曾在两院会议上指出，要把自然灾害预测预报、防灾减灾工作作为关系经济社会发展全局的一项重大工作进一步抓紧抓好。他还提出防灾减灾工作未来的发展方向是：加强灾害研究的基础上加强灾害监测能力，深入研究灾害和社会发展的关系，加快遥感、地理信息等技术成果的转化，整合各类科学数据为防灾减灾作出贡献。众多科学数据中，地震科学数据是防灾减灾工作中的重要数据基础之一，因此，对地震科学数据的充分利用是地震信息化建设的关键工作。
几十年来，上海形成了较为完整的地震信息监测系统，记录了大量的地震科学数据。由于地震科学数据具有时间性、空间性、综合性、信息海量性、采集多源性等特点，长期以来，地震科学数据的共享建设始终是摆在地震工作者面前的一个难题。如何更大程度地发挥地震科学数据的资源效益，让地震科学数据能够更直观、更便利地提供信息服务，作为政府管理工作的决策支持等问题，成为地震科学研究的重要工作内容。
本文在阐述上海市地震科学数据共享平台（以下简称共享平台）的研究背景、科学数据共享的问题及现状、上海市地震科学数据的共享情况等内容的基础上，依托“上海市地震科学数据共享平台建设”课题取得的创新成果有：
1，制定共享平台的标准
对共享平台中使用地震科学数据的用户进行了分类分级，提出适应上海市地震科学数据共享的数据标准体系，并以服务标准和数据标准为例进行说明。共享平台的标准作为开发和利用的基础，建设与管理的前提，运行服务的保障，推广应用的支撑，对保证基础性、战略性信息资源的可持续具有重要意义。
2，搭建了共享平台
在标准化建设的基础上，根据共享平台的总体目标，整合当代先进的SOA、B/S、GIS等技术，搭建了基于上海市地震科学数据的共享平台，此平台具有跨专业部门、跨级别、跨平台、高复用、高聚合、低技术要求等多种特点。
3，开发了区域性地震科学数据服务功能
①实现了测震信息的交互式操作，用户可根据测震数据在线绘制地震波形图；②根据本共享平台收录的地震目录，利用GIS技术在线绘制地震分布图；③开发了基于强震数据的地震动响应计算、频谱分析和等震线图展示功能；④通过对高分辨率遥感影像和电子地图的二次加工处理，实现了对上海市部分建筑物的矢量化分析；⑤通过NOAA卫星数据对地表及海洋表面进行亮温反演；⑥利用遥感影像中的建筑物阴影进行建筑物高度计算。
4，对地震数据服务算法进行优化改进
①利用强震数据、土层材质、土层横波速制定场地地震动响应计算步骤。对精确法计算反应谱时，随着0t的增加，偏离理论极点坐标，导致模拟传递函数与理论传递函数的共振频率点不重合，产生相位误差的问题进行优化。②采用统计平均法计算遥感影像中垂直于建筑物主方向的阴影长度M，调整太阳高度角和太阳方位角As，计算出建筑物实际高度H。结果表明，这种利用统计影像目标距离计算阴影长度的方法不仅容易实现，而且能够更好的减小误差。
虽然本文中取得了一定成绩，但共享平台中还存在一些不足，尚需如进行应用服务、检索能力、增值服务、地震云等方面的改进。
President Hu Jintao pointed out on the bicameral conference that forecastnatural disaster, prevent and mitigate disasters should be considered as a significantwork related to economic and social development, we should do it well. Moreover,he proposed that the further direction of the development of disaster prevention andmitigation is: Enhance the capability of monitoring disaster based on strengtheningdisaster research, study the relationship between disasters and social developmentdeeply, accelerate the conversion of the technology achievement such as remotesensing, geographic information technology, and integrate various types of scientificdata to contribute to disaster prevention and mitigation. Earthquake science data isone of the most important fundamental data during many types of disaster preventionand mitigation efforts. As a result take full advantage of earthquake science data isthe key of seismic information construction work.
Decades, it has been formed a relatively complete earthquake informationmonitoring system in Shanghai, recording a large number earthquake science data.For a long time, sharing construction of earthquake science data is always a difficultproblem to earthquake workers because its temporality, spatiality,comprehensiveness, massive information and multi-source acquisition. As a result,how to play the effectiveness of earthquake science data resources, to make theearthquake science data providing information services more intuitive and moreconvenient to, as government management decision support, become the futureearthquake scientific research work content.
In this paper, we describe the research background of sharing platform, theissues and the status quo of the scientific data sharing, Shanghai earthquake sciencedata sharing content based on the subject: relying on “Shanghai Earthquake ScienceData Sharing Platform”, we make innovations as follows:
1. Build sharing platform standard system
Classify users of earthquake science data sharing platform, give a data standardto adapt Shanghai earthquake science data sharing system description, and give someinstructions in taking the service standard and data standard as an example. Standardsharing platform as the foundation, construction and management of thedevelopment and use of the premise, the running service protection, promotion andapplication support, to ensure the basic, strategic information resources forsustainable significance.
2, Set up a sharing platform
On the basis of standardized construction, according to the overall goals of theShanghai earthquake science data sharing platform, we built Shanghai EarthquakeScience Data Sharing Platform based on Shanghai earthquake science by integratingof state-of-the-art contemporary SOA, B/S, GIS technology. This platform has amulti-disciplinary departments, cross-level, cross-platform, high multiplexing, highpolymerization, low technology and many other features.
3. The development of a regional earthquake science data service functions
①The interactive operation of the seismic information, the user can drawearthquake waveform based on seismic data online;②To draw seismic mapsearthquake catalog under the shared platform included the use of GIS technologyonline;③Developed calculated based on the strong motion data of groundvibration response spectrum analysis and is coseismal diagram shows the function;④Realized through secondary processing of high-resolution remote sensing imagesand electronic maps, vector analysis of some of the buildings of Shanghai;⑤NOAA satellite data on surface and ocean surface brightness temperature inversion;⑥The use of remote sensing images of buildings shadow building height.
4. Optimized and improved algorithm of seismic data services
①Strong motion data, soil material, soil shear wave speed the development ofground motion response calculation steps. Calculate the response spectrum of theexact method, along with the increase0tin deviation from the theoretical pole coordinates, resulting in the simulated transfer function and the theoretical transferfunction of the resonance frequency does not coincide, generating a phase erroroptimization.②Statistical average method to calculate the length of the shadow Mperpendicular to the main direction of the building in remote sensing image, adjustthe height of the sun angle and solar azimuthAs, calculated building the actualheight H. The results showed that this use of the statistical image target distance tocalculate the length of the shadow of the method are not only easy to implement, butbetter able to reduce the error.
Although this article has made some achievements, there are still somedeficiencies in the sharing platform, for instance, the application of services, searchcapabilities and value-added services, earthquake cloud improvements.
几十年来，上海形成了较为完整的地震信息监测系统，记录了大量的地震科学数据。由于地震科学数据具有时间性、空间性、综合性、信息海量性、采集多源性等特点，长期以来，地震科学数据的共享建设始终是摆在地震工作者面前的一个难题。如何更大程度地发挥地震科学数据的资源效益，让地震科学数据能够更直观、更便利地提供信息服务，作为政府管理工作的决策支持等问题，成为地震科学研究的重要工作内容。
本文在阐述上海市地震科学数据共享平台（以下简称共享平台）的研究背景、科学数据共享的问题及现状、上海市地震科学数据的共享情况等内容的基础上，依托“上海市地震科学数据共享平台建设”课题取得的创新成果有：
1，制定共享平台的标准
对共享平台中使用地震科学数据的用户进行了分类分级，提出适应上海市地震科学数据共享的数据标准体系，并以服务标准和数据标准为例进行说明。共享平台的标准作为开发和利用的基础，建设与管理的前提，运行服务的保障，推广应用的支撑，对保证基础性、战略性信息资源的可持续具有重要意义。
2，搭建了共享平台
在标准化建设的基础上，根据共享平台的总体目标，整合当代先进的SOA、B/S、GIS等技术，搭建了基于上海市地震科学数据的共享平台，此平台具有跨专业部门、跨级别、跨平台、高复用、高聚合、低技术要求等多种特点。
3，开发了区域性地震科学数据服务功能
①实现了测震信息的交互式操作，用户可根据测震数据在线绘制地震波形图；②根据本共享平台收录的地震目录，利用GIS技术在线绘制地震分布图；③开发了基于强震数据的地震动响应计算、频谱分析和等震线图展示功能；④通过对高分辨率遥感影像和电子地图的二次加工处理，实现了对上海市部分建筑物的矢量化分析；⑤通过NOAA卫星数据对地表及海洋表面进行亮温反演；⑥利用遥感影像中的建筑物阴影进行建筑物高度计算。
4，对地震数据服务算法进行优化改进
①利用强震数据、土层材质、土层横波速制定场地地震动响应计算步骤。对精确法计算反应谱时，随着0t的增加，偏离理论极点坐标，导致模拟传递函数与理论传递函数的共振频率点不重合，产生相位误差的问题进行优化。②采用统计平均法计算遥感影像中垂直于建筑物主方向的阴影长度M，调整太阳高度角和太阳方位角As，计算出建筑物实际高度H。结果表明，这种利用统计影像目标距离计算阴影长度的方法不仅容易实现，而且能够更好的减小误差。
虽然本文中取得了一定成绩，但共享平台中还存在一些不足，尚需如进行应用服务、检索能力、增值服务、地震云等方面的改进。
President Hu Jintao pointed out on the bicameral conference that forecastnatural disaster, prevent and mitigate disasters should be considered as a significantwork related to economic and social development, we should do it well. Moreover,he proposed that the further direction of the development of disaster prevention andmitigation is: Enhance the capability of monitoring disaster based on strengtheningdisaster research, study the relationship between disasters and social developmentdeeply, accelerate the conversion of the technology achievement such as remotesensing, geographic information technology, and integrate various types of scientificdata to contribute to disaster prevention and mitigation. Earthquake science data isone of the most important fundamental data during many types of disaster preventionand mitigation efforts. As a result take full advantage of earthquake science data isthe key of seismic information construction work.
Decades, it has been formed a relatively complete earthquake informationmonitoring system in Shanghai, recording a large number earthquake science data.For a long time, sharing construction of earthquake science data is always a difficultproblem to earthquake workers because its temporality, spatiality,comprehensiveness, massive information and multi-source acquisition. As a result,how to play the effectiveness of earthquake science data resources, to make theearthquake science data providing information services more intuitive and moreconvenient to, as government management decision support, become the futureearthquake scientific research work content.
In this paper, we describe the research background of sharing platform, theissues and the status quo of the scientific data sharing, Shanghai earthquake sciencedata sharing content based on the subject: relying on “Shanghai Earthquake ScienceData Sharing Platform”, we make innovations as follows:
1. Build sharing platform standard system
Classify users of earthquake science data sharing platform, give a data standardto adapt Shanghai earthquake science data sharing system description, and give someinstructions in taking the service standard and data standard as an example. Standardsharing platform as the foundation, construction and management of thedevelopment and use of the premise, the running service protection, promotion andapplication support, to ensure the basic, strategic information resources forsustainable significance.
2, Set up a sharing platform
On the basis of standardized construction, according to the overall goals of theShanghai earthquake science data sharing platform, we built Shanghai EarthquakeScience Data Sharing Platform based on Shanghai earthquake science by integratingof state-of-the-art contemporary SOA, B/S, GIS technology. This platform has amulti-disciplinary departments, cross-level, cross-platform, high multiplexing, highpolymerization, low technology and many other features.
3. The development of a regional earthquake science data service functions
①The interactive operation of the seismic information, the user can drawearthquake waveform based on seismic data online;②To draw seismic mapsearthquake catalog under the shared platform included the use of GIS technologyonline;③Developed calculated based on the strong motion data of groundvibration response spectrum analysis and is coseismal diagram shows the function;④Realized through secondary processing of high-resolution remote sensing imagesand electronic maps, vector analysis of some of the buildings of Shanghai;⑤NOAA satellite data on surface and ocean surface brightness temperature inversion;⑥The use of remote sensing images of buildings shadow building height.
4. Optimized and improved algorithm of seismic data services
①Strong motion data, soil material, soil shear wave speed the development ofground motion response calculation steps. Calculate the response spectrum of theexact method, along with the increase0tin deviation from the theoretical pole coordinates, resulting in the simulated transfer function and the theoretical transferfunction of the resonance frequency does not coincide, generating a phase erroroptimization.②Statistical average method to calculate the length of the shadow Mperpendicular to the main direction of the building in remote sensing image, adjustthe height of the sun angle and solar azimuthAs, calculated building the actualheight H. The results showed that this use of the statistical image target distance tocalculate the length of the shadow of the method are not only easy to implement, butbetter able to reduce the error.
Although this article has made some achievements, there are still somedeficiencies in the sharing platform, for instance, the application of services, searchcapabilities and value-added services, earthquake cloud improvements.
引文
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