在1966年邢台地震后的40年间，我国地震系统已逐步建立起一套完整的震情会商制度 (韩渭宾，2004).显著地震发生后，对地震形势的分析和震后趋势判定始终是震情会商工作的重点 (贾婧等，2008).大震应急的紧迫性对震情分析的时效性和准确性提出了很高的要求，而借助震情分析会商软件的支持可显著地提高震情分析的效率.但是，传统的会商软件平台仍在使用单机模式，该模式的弊端为：①用户的数据资源彼此隔离，形成信息孤岛；②系统和数据的维护难度大，更新成本高昂；③软件功能复杂，分析过程需要大量人机交互，与大震应急会商对时效性的要求相悖.因此，建立“现代震情会商系统”变得迫在眉睫在 (陈石等，2011).

“十五”以来，我国地震系统的监测预报、震害防御和应急救援三大体系各自发展了一系列行业应用软件.然而，由于部门各有分工，这些行业应用软件之间少有联合和协同.而地震应急工作亟需多部门之间的相互协作，因此，如何实现多部门数据和资源的交换共享，成为亟待解决的课题.鉴于此，本文将介绍面向服务的实时震情分析与发布系统的设计与应用.该系统综合利用数据总线技术和开源WebGIS技术，实现了震情分析专题WebGIS平台发布、地震目录同步、震情发布等功能.

实时震情分析与发布系统的设计目标是为大震应急会商、震情跟踪与地震活动性研究提供软件支持，即通过设计良好的图形接口，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.系统的主要功能有：

1) 实现基础地理数据、断层展布、主余震分布的空间可视化和在线发布，并提供地图浏览、配置、选区和测量的工具.利用这一服务，分析预报人员和地震现场工作人员可以在地震应急时快速获取主余震的震中分布图、震源区历史地震震中分布和震源区活动断裂分布图，还可以测量震中与活动断裂的距离.

2) 实现与大震速报系统、统一编目系统的数据同步，支持地震目录的持久化和消息发布，支持对地震目录数据库的交互式管理.利用这一服务，分析预报人员可以在地震应急时直接投入目录分析与研究工作，而不必将时间浪费在地震目录的收集和整理上，极大地提高了应急响应工作的效率.

3) 支持地震活动性统计，可按震级、地震类型分类统计地震频次，并输出统计报表；支持M-t分析，输出M-t图；可按模板生成主震的震情信息，包括地震基本参数、震中附近居民点和历史地震活动、邻近断裂 (震中距最小) 的基本参数及其附近历史地震活动等震情信息.

4) 将系统产出的各种资料发布至客户端，可以主动推送，也可由用户订阅，并且支持群发模式.

5) 提供统一的数据交换、存储及监控平台，实现速报目录、编目目录、统计信息、震情信息的交换和存储.

实时震情分析与发布系统采用面向服务的架构 (麻志毅，陈泓婕，2006)，由地震目录同步、Web-GIS服务、Web服务和JMS (Java Message Service) 等4个应用模块组成，系统架构如图 1所示.

图  1  系统架构图

Figure  1.  System structure

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地震目录同步服务模块位于系统的底层，为上层的功能模块提供地震目录数据.同步时，程序以预设的同步周期主动请求EQIM (Earthquake Instant Messenger) 系统和统一编目系统的数据，检测到数据更新时，即将新数据写入系统的数据库表中，同时把新数据封装成JMS消息，发送到JMS数据交换总线上，供其它应用系统使用.为保证数据的时效性，同步周期与速报系统和编目系统的数据更新周期保持一致. EQIM系统的数据是实时更新的，因此同步周期宜设为10—30 s；统一编目系统中包括快报目录和正式报目录，数据更新周期分别为24小时和4周，同步周期宜设为24小时.地震目录同步服务启动后，数据同步和发布将自动完成，全程无需用户参与.该系统同时提供了操作地震目录的交互式界面，一旦自动同步失败或出错，用户即可手动更新数据.

震情分析服务模块集成了震情分析业务逻辑、Web服务、客户端、WebGIS服务和WebGIS客户端等多种组件.该模块从JMS数据交换总线上读取地震目录数据，利用PostgreSQL和PostGIS数据库将地震目录转换为空间数据，再利用开源的WebGIS服务器GeoServer将地震数据发布为WMS (Web Map Ser-vice) 和WFS (Web Feature Service)(Youngblood，2015)，在客户端使用OpenLayers技术将WMS渲染成电子地图，并提供多种地图操作控件 (Thomas et al，2015).

JMS数据交换总线模块是实时震情分析与发布系统的核心业务交换平台，通过它实现异步通信和协同工作 (董一兵等，2013). JMS支持队列 (Queue) 和主题 (Topic) 两种消息模型，两者具有不同的技术特点，适用于不同的应用场景，其中:队列采用点对点方式，支持一对一通信；而主题采用发布/订阅方式，支持一对多通信.在实际应用中，系统要向多个用户同时发送消息，每一个用户都是一个消费者进程，系统中存在多个并发的消费者进程，因此选择支持一对多通信的主题方式.系统产出的结果以JMS消息的形式通过总线进行发布.速报目录和编目目录的消息体均为一组新入库的地震目录，每条目录均包括目录标识符、发震时刻、震中纬度、震中经度、震源深度、震级、震级类型、震中地名、地震类型、序列标识和备注.统计信息的消息体包括统计条件和统计结果两部分内容：在统计条件中可对发震时刻、震中坐标、震级范围、震源深度等参数进行约束；统计结果中包括分别按震级和地震类型分类的统计结果.震情信息的消息体包括地震基本参数、临近断裂、临近断裂附近历史地震活动、震中附近历史地震活动、震中附近1970年以来的地震类型统计和居民点分布情况.地震目录同步服务分为数据同步和发布两个模块，其中，数据同步模块负责将速报目录和编目目录同步到本地数据库，数据发布模块负责将本地数据库中的数据发布到系统总线上，两个模块采用异步方式协同工作 (董一兵等，2015).

WebGIS服务为该系统的第四个功能模块，用户的各种操作均依托WebGIS平台完成. WebGIS平台的搭建流程在服务器端主要是：安装数据库PostgreSQL和空间数据引擎PostGIS，创建数据库、数据表，导入数据；安装、配置WebGIS服务器GeoServer，发布WMS和WFS.在客户端则是利用OpenLayers调用WMS和WFS.

该系统客户端的设计主要包括主页、地震目录管理页面和M-t分析页面.系统主页 (图 2) 包含3个功能区域：顶部的系统标识和快捷按钮区、中部的WebGIS功能区和右侧的图层配置区.顶部右端的3枚快捷按钮可分别链接到地震目录管理、图层配置和震情信息模块；中部的WebGIS功能区提供了最近100次地震的震中分布情况，其中最近发生的一次地震被作为主震，此外还提供了缩放控件、多边形选择控件、测量控件等支持图上作业的工具；右侧的图层配置区可以对图层所包含的要素进行选择，例如地震、断层、台站、居民点和经纬网格等.这些要素数据均存储在PostgreSQL和PostGIS数据库中，GeoServer将这些数据发布为WMS和WFS，客户端使用OpenLayers技术调用地图服务，即实现了空间数据的视觉化.用户进入系统后，缺省设置为Guest用户，仅有浏览部分数据的权限，要使用系统完整的功能，必须以管理员身份登录.

图  2  系统主页

Figure  2.  Main page of the system

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地震目录管理页面 (图 3) 提供了对地震目录进行增、删、改、查、导入/导出、排序和分类统计的功能.单击列表中的某一条地震目录，即可将该地震在地图页面中居中显示，并弹窗显示其基本参数，同时可继续对该地震进行M-t分析.地震目录列表提供了分页控件，用户可在100, 500, 1000, 3000, 5000, 10000中选择同屏显示的地震数量，该值决定了用户可以同时分析的地震次数；列表下方是地震目录的统计数据.目前，数据库中已录入地震条目7万2516条，可以获得地震类型的资料有121条，包括主余型58条、孤立型47条和震群型16条.

图  3  地震目录管理页面

Figure  3.  Catalog management page

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M-t分析页面如图 4所示.用户需设置M-t分析参数，即起始时间、结束时间、震级范围和震中距.系统在生成M-t图的同时还会输出一些统计数据，包括第一次地震、最后一次地震、第一次最小地震、第一次最大地震、震级分段统计和震源深度分段统计 (图 4).单击右上角的“震情信息”快捷按钮即可进入震情信息模块，输入震中距等参数，即可输出震情信息，包括地震基本参数、邻近断裂、断裂附近历史地震活动、断裂附近1970年以来地震的类型统计、震中附近的历史地震活动以及1970年以来地震类型统计和居民点分布情况等.

图  4  M-t分析页面

Figure  4.  M-t analysis page

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该系统上线后，在2015年9月14日昌黎两次地震和2016年6月23日尚义M_S4.0地震的应急会商工作中得到了应用，为应急决策提供了快速的参考依据.

2015年9月14日18时10分，在河北秦皇岛市昌黎县 (39.7°N，118.8°E) 发生M_S4.2地震，震源深度为14 km；13分钟后，当地再次发生M_S3.3地震，震源深度为13 km.这两次地震发生在秦皇岛市昌黎县与唐山市滦县交界地区，秦皇岛、唐山部分地区震感较强烈.该地震引起了河北省社会各界的广泛关注，有多家媒体赶到河北省地震局对该地震进行跟踪报道.本系统的桌面客户端被作为报道的背景资料，在应急指挥大厅演示了地震震中与附近断裂的分布情况.

2016年6月23日8时37分，在河北省张家口市尚义县 (40.95°N，114.20°E) 发生M_S4.0地震，震源深度为14 km.该地震距离1998年1月10日张北—尚义M_S6.2地震的震中仅20 km.地震发生后，预测中心的工作人员使用本系统对震源区的地震活动性进行了分析，给出了此次地震的震中位置及其与尚义—平泉断裂和1998年张北—尚义M_S6.2地震的空间关系 (图 5).这些资料为应急决策提供了快速的参考依据.

图  5  2016年6月23日尚义M_S4.0地震与1998年张北—尚义M_S6.2地震余震分布图

Figure  5.  Epicentral distribution of the Shangyi M_S4.0 earthquake on 23 June 2016 and 1998 Zhangbei-Shangyi M_S6.2 earthquake

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综上可知, 与传统的预报软件相比，本软件具有以下突出优势：①建立了统一的地震目录数据服务平台，数据实时更新；②采用B/S服务模式，使用通用的网络浏览器即可访问系统服务，增强了易用性；③使用开源技术，例如Tomcat，GeoServer，ActiveMQ等系统的核心组件都是开源软件，节省了开发成本，降低了系统升级改造的费用；④通过引进数据交换总线，实现了震情信息的开放、共享，便于实现监测软件与预报软件的无缝集成.实际上，数据交换总线可以作为地震行业软件的通用基础设施，汇集监测预报、应急救援、震害防御等各部门的资料，为大震应急工作提供统一的数据交换平台，实现各部门数据的无缝集成，这对于防震减灾基础能力的提升将大有裨益.

然而，本软件尚存在诸多不足之处，例如目前的地震目录统计方法仅限于测震学科，作为震情会商的支撑平台仍显能力不足.下一步工作的设想是：在数据层，接入前兆资料及更多的测震学参数 (如震源机制) 和更丰富的基础地理数据 (如人口和GDP)；在业务层，增加更多的分析预报方法，丰富系统的方法库；增加自动化模块，使系统能够自动跟踪地震形势并持续自动产出多期震情信息，逐渐丰富震情信息内容，最终形成一套性能可靠、自动化程度较高的震情会商与地震活动性研究的核心业务支撑平台.