地震学和IRIS

地震学的一个最重要的特征是,我们所研究的对象——地震——看起来是不可预测的和特殊的。我们还远未达到从基本定律出发的、对地震的全面了解,而且很少有机会能进行可控实验,来分离出控制地震发生的特殊的物理条件。然而,根据地震观测结果的长期积累,导致地震活动的构造过程的描述以及震源的运动学和动力学模型已得到很大的发展。对于对导致地震孕育的地质条件和地质过程感兴趣的地震学家来说,要在地质构造的存在或范围上或者一个区域变形模式方面得出结论,一次地震的发生,记录和分析能提供足够的信息。地震学家研究地震断裂机制时,一个地震的高质量的记录可以为假设的震源模式提供一个新的约束。较好的地震资料有时有助于证明或证伪称有争议的假说,但更经常地是导致物理模型和概念的渐近式的进化。地震的复杂性和多变性使高质量的观测资料的汇集成为我们这门科学研究的中心内容。在与地震震源相关的广泛的科学问题中,IRIS设备已经取得了可能的成就。除了由于由IRIS仪器收集的地震数据数量和质量的提高带来的优势外,还在IRIS设备的协助下,在地震数据如何分享、管理和分配方面产生了深刻的变化。这篇短文的目的在于以下三个方面:首先,强调IRIS在技术和组织方面的成就,这些成就导致了1994年两次千载难逢的深震的观测。第二,讨论IRIS设备如何才能够有助于解决目前震源理论方面的一些争论。最后,描述怎样用新方法将这些日益增加的高质量的地震数据用于监控全球地震和应力释放,以及这些数据的迅速传播和分析怎样产生社会效益。     

《跨世纪的IRIS计划》引言

IRIS计划的第二部分是用来表示IRIS如何影响了地震科学。做这项工作最好的方法是找些实例,我们邀请了IRIS成员,请他们选择工作中有说服力的一个方面,并浓缩在一页纸上。此外,我们还有选择地邀请了一些科学家来写一些能反映他们个人对IRIS看法的评论文章。我们将这些内容组织成第二卷的章节,这些章节广泛地包含了IRIS已发挥很大影响的领域。地震学方面的新发现几乎都是新的观测的结果,有些甚至是未曾预料到的。这些简短的贡献,有着不容置疑的事实和臆测,解决了悬而未决的科学争论,并激发出许多新的理论模式。第二部分的章节包括:     

IRIS和我们星球表面

地球表层的原动力产生于岩石层对使其变形的驱动力的响应。板块构造理论对海洋岩石层的运动做了很好的解释,海洋岩石层的年龄一般少于200Ma。大陆岩石层典型地记录了十亿年来的地质演化过程。即使是对现代变形,也很难估算大陆岩石层的应力平衡。假使地球应力场可以直接测量,例如,使用钻孔崩裂测量方法,也需要根据岩石层几何形态及物理状态来将这些点上的应力值外推到整个地球。实时形变的GPS测量观测的是瞬时应变场,只有用合适的本构关系才能把它和应力场联系起来。地震数据对调查我们星球表层内过去和现代运动的地下记录是很必要的。岩石层成象是不容易的,垂向和侧向上的强烈变化的范围相当于用来探测地壳结构的地震波长的范围。这些变化改变了地震波的传播途径,在地表记录的地震波场中产生复杂的图象。岩石层的结构可以描绘成一个三维非均匀波谱,这个波谱可延伸的波段很宽,且仅仅是局部稳定的,需要不同的地震探测方法来重建这种复杂的波数谱,即岩石层的结构。反射地震学为识别陆壳的细结构提供了最高分辨率手段,其分辨率在深部地壳大约为数百米,在浅部地壳可达几米。折射地震学为地壳和上地幔地震波速的变化提供了从某种程度上说更粗略一些的测量方法,其分辨率大约为数公里至数十公里,在区域地震台阵中的地方震测量可提供5～10km规模的构造信息,以及高精度的地震活动性图。在线性分布和区域性分布的便携式地震台阵中,远震信号的宽频带测量可提供地壳总体结构的信息,还可提供地幔结构的最高分辨率,通常为30km的大小。用所提供的三种方法来提高分辨率,并结合不同尺度的测量结果是地震研究的重要内容。     

基于网页提取与分析的 IRIS台站元数据自动同步技术

基于网页提取与分析技术,开发IRIS台站元数据抓取程序,设计并建立禁核试核查北京国家数据中心(NDC)的IRIS台站元数据库,实现IRIS台站元数据从IRIS向NDC的定期自动同步。作为NDC运行的基础支撑数据库之一,该数据库为NDC开展辅助性地震监测数据的自动台站筛选和数据申请奠定了技术基础。     

地震波形归档格式分析和转换

本文分析了台阵数据中心使用的SEED格式,对比了台阵数据中心使用的SEED与JOPENS使用的SEED格式之间的不同之处,提出两者之间的转化方法,并编写了相应的代码,实现了它们之间的相互转换。     

美国全球地震数据服务的启示

本文从地震科学数据共享的角度,以最具影响力的3个因特网地震数据服务中心为例,分析了美国全球地震数据服务的状况,列举了它们的一些优点,可供我国推进地震数据共享参考。     

中国数字地震台网数据管理中心Y2K问题的解决方法及getdata_new软件

叙述了中国数字地震台网 (CDSN)数据管理中心 (DMC)的计算机 2 0 0 0年问题 (Y2 K)的解决情况 ,着重介绍了为解决 Y2 K问题而编制的 getdata new软件的功能 ,特点 ,结构和工作原理 ,并结合几个典型实例 ,对用法和应用情况进行说明。另外 ,本文对 getdata new所涉及的部分 ASL的程序也作了简介。     

历史地震资料与地震的中长期预测

故障诊断模型的基本内容是根据动态系统的外部特征来判断系统内部是否发生故障及确定故障发生的部位、时间和大小。由于故障诊断技术在监测及诊断故障的思路上和地震预报有很多相似之处，因此，把故障诊断技术应用于地震预报是可行的。由于该模型与其他数学模型一样，需要有较多的学习过程，所以历史地震资料在该模型中有重要作用。而其中的鲁棒性故障诊断模型在抑制各子模型的个性，凸现其共性方面有其特有的性质，所以把它作为一种综合模型，能抑制各子模型的个性，突出在地震预测方面的共性，从而提高预测的精确性。本文根据一个实例，说明了这种综合性模型的可行性。在文章的最后，由信息量的分析，说明了模型的鲁棒性特征。     

24位地震数据采集器中的数据处理

24位地震数据采集器中的数据处理过程是:地震计将感应到的地面运动信号转换成电压值输出给采集器,采集器将模拟电压信号进行滤波放大,再进行A/D转换成512KSPS的1位数据码流,该码流经DSP的两段滤波后得到COUNT值,DSP从RAM中取出COUNT值归一化后打包输出。     

中国数字地震台网数据管理中心日常工作软件的升级和应用

文中阐述了中国数字地震台网数据管理中心（ＣＤＳＮ ＤＭＣ）日常工作软件的升级和升级后新软件的主要功能,并结合新软件的主要命令及运行实例,对升级后软件的实际应用作了简要叙述。     

大数据环境下地震观测数据存储方案研究

大数据技术为处理海量地震观测数据提供了一种新的数据存储与计算模式。为了解决现有基于关系数据库存储方案的读写速度低、用户并发度低和可扩展性差等问题,以地震前兆观测数据为例,在详细分析业务需求的基础上,提出了基于HBase和Open TSDB的地震大数据存储方案,搭建了大数据测试平台,完成了不同存储方案下查询、插入性能实验和并发性实验。实验结果表明,与关系数据库存储方案相比,基于HBase和Open TSDB的存储方案具有很好的可扩展性和并发性,经过优化后的HBase存储方案具有更高的读取和存储性能。     

宁夏地震前兆数据共享解决方案

介绍了宁夏地震局前兆数据应用现状及存在的问题,根据各用户的数据需求设计出在线共享服务的解决方案。并具体介绍了该系统的主要模块功能及作用。对今后省局台网数据共享具有参考意义。     

使用MATLAB获取地震前兆数据库中观测数据

地震前兆数据库中的观测数据具有极高的科研及应用价值.MATLAB作为具有强大功能的科学计算及分析平台是地震前兆数据分析的得力工具.虽然如此,但MATLAB提供的数据库工具箱并不能完全操控基于ORACLE的前兆数据库.因此,直接通过MATLAB获取前兆观测数据进行后续的前兆统计及分析工作受到了影响.本文首先介绍了主流的数据库访问机制以及在MATLAB中如何实现以这些机制对前兆数据库进行访问并指出了其中的缺陷;然后,给出了通过组件对象模型(COM)的访问方式获取前兆观测数据的方法;最后,给出了使用该方法进行函数封装后,在实际应用中的实例的全部源代码.通过本文提供的方法,台站工作人员或科研人员可以快速、方便的通过MATLAB获取前兆数据库中的相关信息进行科研及日常管理工作.     

分布式数据库Greenplum在地震前兆数据存储中的应用

随着地震前兆观测台网的加密、采样率的提高,地震前兆观测数据量也在快速增加。在进行地震数据共享服务时,需要快速获得大量数据集,无疑对前兆共享数据库的数据处理能力提出了更高的要求。针对这一问题,提出基于Greenplum数据库的地震前兆数据存储设计方案。通过搭建Greenplum分布式数据库环境,实现了海量前兆数据的快速处理,并与传统Oracle数据库进行对比,结果表明:Greenplum数据库读取前兆数据耗时更低,对于大批量数据的读取操作,Greenplum数据库的优势更加明显;Greenplum数据库良好的可扩展性和对应用编程接口(JDBC、ODBC)的支持,使得其在前兆数据分析处理中的应用前景广阔。