馬秀丹 陳姝蕎 龍海云 張晉輝

（中國北京100045 中國地震臺網中心）

0 引言

為了及時了解國（境）外地震和火山的破壞性信息，協(xié)助相關單位制定對國（境）外地震的應對策略，如及時提供國際援助，進一步發(fā)展各國間的友好關系，加強國際合作等，2018 年7 月中國地震臺網中心成立國（境）外地震和火山應急值班小組。該小組的工作職責為對國（境）外陸地大于5.9 級、海域大于6.9 級地震的破壞性信息及時上報和持續(xù)跟蹤，規(guī)定第1 期專報產出時間不超過震后2.0 h。但對于國外地震，地震發(fā)生后約0.5 h 才能收到正式測定結果，2.0 h 之內很難獲取地震的破壞性信息和確切的現(xiàn)場信息，因此，在短時間內獲取震區(qū)人口信息、歷史地震信息顯得尤為重要。僅通過人工搜索、編輯地震的背景信息來編寫專報是一個耗時費力的過程，而且容易產生信息錯誤?，F(xiàn)今，利用計算機技術解放勞動力（楊伯舫，1993）已成為各行業(yè)的發(fā)展趨勢之一，同樣，利用計算機技術開發(fā)應用軟件以提高工作效率也成為地震行業(yè)的一大特色，如地震預警系統(tǒng)（趙紀東等，2009；高峰等，2014）的研發(fā)、地震應急指揮管理信息系統(tǒng)（姜立新等，2003）設計、地震速報系統(tǒng)的使用等。目前，多種計算機語言已應用于地震系統(tǒng)的工作中，如基于Java 語言的（梁艷等，2019）、基于Android 系統(tǒng)的（常亮等，2019）、基于MATLAB語言的（趙志遠等，2019）、基于C#.NET 的（劉穎等，2017）等等。其中，C#語言是一種安全的、穩(wěn)定的、簡單的、優(yōu)雅的，由C 和C++衍生出來的面向對象的編程語言（韋東，2011），這些特點使其得到了廣泛的應用，如基于C#.NET 的遠程智能管理系統(tǒng)（朱濤，2015），基于C#的全球地震速報信息接收系統(tǒng)（陶鑫等，2017），基于C#的三維可視化顯示系統(tǒng)（李宇航等，2014），等等。鑒于C#語言的友好性，本文作者通過長期地震專報值班工作的積累，采用C#語言設計開發(fā)了交互式國（境）外地震背景信息產出系統(tǒng)。該系統(tǒng)解決了專報生成過程中重復勞動、時效性等方面的問題，降低了工作人員操作的復雜度及錯誤率。作為交互式產出系統(tǒng)，該系統(tǒng)只需要簡單的選擇與少許的數(shù)字填寫就可以導出1 次地震的第1 期專報，縮短了專報的產出時間，為各單位及時應對提供支持。

1 地震背景信息

地震發(fā)生時間的不確定性，增加了編輯地震專報時獲取地震信息的難度。短時間內，第1 期專報只能給出地震的相關背景信息。這些信息包括地震基本信息、人口信息、海嘯信息、災害評估信息、歷史地震信息等。其中，基本信息包括地震發(fā)生時間（北京時間和當?shù)貢r間）、震中位置、震級和震源深度；人口信息為震中附近一定范圍內的人口數(shù)量；海嘯信息是指，如果地震發(fā)生在海里或者近海，可能引發(fā)海嘯的情況；災情評估信息為地震造成人員傷亡的可能性；歷史地震信息為近10 年震中周邊一定范圍內5 級以上地震的信息。

2 系統(tǒng)設計與實現(xiàn)

國（境）外地震背景信息交互產出系統(tǒng)是基于C#語言開發(fā)的半自動化產出系統(tǒng)，需要少許的人工交互操作幫助產生專報。系統(tǒng)以Visual Studio 2012 作為開發(fā)工具，基于C#.NET 平臺開發(fā)，可在裝有office 的windows 系統(tǒng)上運行。系統(tǒng)工作流程見圖1。

圖1 國（境）外地震背景信息生成流程Fig.1 Flow chart of overseas Earthquake background information generation

程序啟動后系統(tǒng)會自動獲取地震的基本信息，然后依次獲取地震的人口信息、海嘯信息、歷史地震信息和傷亡估計信息，最后程序整理獲取的地震相關內容，導出到Word中，生成地震背景信息專報。

2.1 地震基本信息的獲取

地震基本信息以中國地震臺網速報官方網站（http://www.ceic.ac.cn/speedsearch）發(fā)布的為基礎。系統(tǒng)通過訪問web 服務器，獲取到中國地震臺網速報官方網站頁面數(shù)據，系統(tǒng)內使用HtmlAgilityPack 對html 數(shù)據解析，獲取相關的地震信息數(shù)據，并將其存儲到地震基本信息列表中，部分代碼及實現(xiàn)內容如下：

獲取地震基本信息后，該信息能夠在主界面中顯示，并且以點擊“上一個”“下一個”按鈕的形式切換地震及其相關信息。系統(tǒng)界面見圖2。

圖2 國（境）外地震背景信息交互產出系統(tǒng)主界面Fig.2 The main interface of the system

2.2 地震人口信息的獲取

本系統(tǒng)采用全球災害預警與協(xié)調系統(tǒng)（GDACS）網站（https://www.gdacs.org/）頁面中的人口信息作為地震人口信息，其來源為歐盟委員會聯(lián)合研究中心（JRC）。由于專報須在地震發(fā)生后較短時間內生成，因此在獲取地震人口信息過程中，先獲取GDACS 網站記錄的時間最近的5 次地震的人口信息。若獲取的地震中沒有某次地震的信息，則根據震中的經緯度獲取美國地質調查局（USGS）網站的人口數(shù)據。地震人口信息獲取流程見圖3。

圖3 人口信息獲取流程Fig.3 Flow chart of population information acquisition

2.3 地震海嘯信息的獲取

可獲取海嘯信息的常用網站有美國國家海嘯預警中心和我國自然資源部海嘯預警中心，國（境）外地震背景信息交互產出系統(tǒng)使用自然資源部海嘯預警中心（http://www.nmefc.cn/haixiao/haixiaoxxdetail.aspx?）發(fā)布的海嘯信息作為地震的海嘯預警信息。系統(tǒng)獲取到自然資源部海嘯預警中心最近發(fā)布的20 條海嘯信息后，通過地震發(fā)生時間判斷是否為當前地震的海嘯預警信息，從而得到該地震目前的海嘯信息。自然資源部海嘯預警中心一般在地震震級達到6.5 級時發(fā)布海嘯信息，專報中的地震海嘯信息是在地震發(fā)生后2 h 內獲取的，因此只獲取最近發(fā)布的20 條海嘯信息可以滿足需要。獲取海嘯信息的步驟：①程序讀取自然資源部海嘯預警中心網站的html 源代碼；②解析網頁源代碼獲取該網站最近發(fā)布的20 條海嘯信息及其鏈接；③循環(huán)讀取每個鏈接下的地震發(fā)生時間，判斷是否為當前地震的海嘯信息；④若為當前地震的海嘯信息，則從該鏈接下讀取自然資源部海嘯預警中心發(fā)布的海嘯信息內容，并提取相關內容應用到專報中，同時退出循環(huán)；⑤若鏈接下不存在該地震對應的海嘯信息，則認為自然資源部海嘯預警中心對某次地震未發(fā)布海嘯信息。

2.4 地震人員傷亡信息的獲取

使用美國地質調查局（USGS）開發(fā)的全球地震快速評估系統(tǒng)（PAGER，https://earthquake.usgs.gov/earthquakes/eventpage/us700098qd/pager）自動產出的評估結果作為某次地震的人員傷亡參考信息。PAGER 是USGS 開發(fā)的一個自動系統(tǒng)，通過把處于每一地震烈度的人口與基于全世界每個國家或地區(qū)歷史地震中的經濟、人員損失模型進行比較來快速評估地震的影響（孫振凱，2013）。通常，在重大地震發(fā)生之后30 min 內就可以得到PAGER 的估算結果。

系統(tǒng)在獲取周圍人口信息的同時會下載PAGER 估計的此次地震可能會造成的人員傷亡概率圖，值班人員人工填寫圖片中的數(shù)據，最后點擊“確定”按鈕，生成專報的人員傷亡信息（圖4）。人員傷亡概率圖會隨著地震信息內容的積累持續(xù)更新，更準確也更接近此次地震的破壞程度，通過點擊人口信息頁面中的“刷新”按鈕獲取最新的人員傷亡概率圖。值班人員可根據地震的震級、深度、位置、人口信息等對地震的破壞程度有個初步的判斷，以便于更有時效性的查詢地震的災情信息。

圖4 地震人員傷亡信息的界面Fig.4 Interface for inputting casualty information

2.5 歷史地震信息的獲取

歷史地震信息的獲取，來源為地震科學專業(yè)知識服務系統(tǒng)網站（http://earthquake.ckcest.cn）的地震速報目錄庫，系統(tǒng)自動檢索出近10 年陸地距震中100 km、海域距震中200 km 范圍內5 級以上地震信息。涉及到用經緯度計算距離時，采用球面模型，將地球看成1 個球體，球面上2 點之間的最短距離即大圓弧長度。系統(tǒng)中采用基于球面模型計算地理空間距離的Haversine 公式來計算震中距，假設：某次地震的震中為點A（lat1，lon1），歷史地震震中為點B（lat2，lon2），其中l(wèi)at 為緯度，lon 為經度。2 個震中之間距離的計算過程如下。

（1）采用角度轉弧度公式分別將震中的經度和緯度轉換成弧度

（2）計算震中A 和震中B 經緯度差值的絕對值

（3）采用Haversine 公式計算∠AOB 的弧度數(shù)，O 為地球的球心。

（4）根據弧長的計算公式，代入地球半徑計算2 點之間在球面的距離

R 為地球半徑，這里取平均值6 371 km。

（5）通過統(tǒng)計一定范圍內地震的震級，計算出每個震級范圍內的歷史地震數(shù)量以及時間最近、空間最近和震級最大的歷史地震信息。

3 效果展示

系統(tǒng)主界面如圖2 所示。系統(tǒng)啟動后會自動獲取最新地震的基本信息，然后值班人員人工選擇要生成專報的地震、編輯人員、審核人員以及導出路徑。點擊“人口信息”頁面會自動獲取全球災害預警與協(xié)調系統(tǒng)（GDACS）網站頁面中的最近5 次地震的人口信息。點擊“海嘯信息”頁面會獲取自然資源部海嘯預警中心頁面的海嘯預警信息。最后系統(tǒng)根據選擇的地震信息，匹配對應地震的人口信息和海嘯信息，導入Word 模板。

在系統(tǒng)的調試目錄下，創(chuàng)建了一個Word 模板。在將地震背景信息導入模板過程中，系統(tǒng)首先通過復制模板創(chuàng)建1 個新文檔，然后把獲取到的地震相關消息插入到文檔中，最后生成專報。圖5 為生成的專報樣例，展示了2020 年2 月24 日伊朗西北部發(fā)生的5.9級地震的信息。

圖5 地震專報樣例Fig.5 Example of an earthquake special report

4 結束語

國（境）外地震背景信息交互產出系統(tǒng)已投入使用，借助Internet 能夠流暢獲取地震相關信息，生成背景信息專報。在各種信息源齊全的情況下，第1 期專報的產出時間不超過1 min，系統(tǒng)減輕了工作負擔，提高了工作效率。本文主要介紹了第1 期專報的產出過程，在收集地震后續(xù)相關信息時，系統(tǒng)會對幾個常用信息源自動進行監(jiān)測，如GDACS、央視網和中新網等。最新地震信息的自動監(jiān)測，降低了獲取地震信息工作的難度，進一步提高了信息的時效性。