為支持全球地震資訊服務(wù)而建立的雙語協(xié)調(diào)地理信息數(shù)據(jù)庫

胡宏俊， 黎敏修

（1. 香港天文臺(tái)， 香港； 2. 香港土木工程拓展署， 香港）

0 引言

香港位處華南地區(qū)， 地震活動(dòng)屬于低至中度，歷史上能導(dǎo)致建筑物輕微損毀的地震雖然極少[1]，但一旦發(fā)生會(huì)引起社會(huì)上很大的回響。 香港境外的地震及所引發(fā)如海嘯等災(zāi)害也同樣引起民眾的關(guān)注， 因可能對(duì)計(jì)劃或正在外游的香港居民、 或?qū)β镁油獾氐挠H友造成影響。

有鑒于此， 香港天文臺(tái)（以下簡稱 “天文臺(tái)”）于70年代末開始提供全球地震資訊服務(wù)， 并于2011年開創(chuàng)全自動(dòng)的地震速報(bào)， 通過社交網(wǎng)絡(luò)、簡易資訊聚合（RSS）、 手機(jī)短信和電子郵件向公眾和特別用戶提供地震信息。 6.0 級(jí)或以上的地震，自動(dòng)速報(bào)一般在地震發(fā)生后約10 min 即能發(fā)放，而經(jīng)人手編制的地震報(bào)告， 大概在地震發(fā)生后13 min 左右通過傳媒和天文臺(tái)的互聯(lián)網(wǎng)網(wǎng)站發(fā)放①胡宏俊， 莫慶炎. 香港天文臺(tái)的全球地震資訊服務(wù)， 第五屆粵港澳地區(qū)地震科技研討會(huì)， 中國 澳門， 2012.。

地震速報(bào)和地震報(bào)告提供由天文臺(tái)地震數(shù)據(jù)處理及分析系統(tǒng)（以下簡稱“系統(tǒng)”）自動(dòng)運(yùn)算得出的發(fā)震時(shí)間、 地震震級(jí)、 震源位置等地震參數(shù)。由于民眾一般不理解以經(jīng)、 緯度表達(dá)的震源位置，因此系統(tǒng)亦通過自動(dòng)程序把經(jīng)、 緯度轉(zhuǎn)換成地名。目前這個(gè)地名轉(zhuǎn)換過程沿用Flinn-Engdahl（F-E）區(qū)域化方案。

1 Flinn-Engdahl（F-E）區(qū)域化方案

Beno Gutenberg 和Charles Francis Richter 在分析4 000 多強(qiáng)地震后， 在地殼板塊理論上將地球按照地震活躍程度分為不同區(qū)域。 后來E.A. Flinn 和E.R. Engdahl 拓展相關(guān)概念， 細(xì)分出更多小區(qū)， 于1974年提出更精細(xì)的F-E 區(qū)域化方案[2]， J.B.Young 等在1995年再作修訂， 編訂成被全球地震監(jiān)測和海嘯警報(bào)機(jī)構(gòu)廣泛采用的F-E 區(qū)域化方案（1995）[3]， 當(dāng)中包括中國地震局[4]、 國際地震中心[5]、歐洲地震中心[6]、 西北太平洋海嘯咨詢中心、 美國國家地質(zhì)調(diào)查局等。 F-E 區(qū)域化方案（1995）保留了F-E 原方案中地震頻繁地區(qū)分區(qū)較精細(xì)的特點(diǎn)，把全球分為754個(gè)區(qū)域， 分界的最高解像度為經(jīng)、緯度一度。

雖然F-E 區(qū)域化方案（1995）可以提供概括的地名， 但在業(yè)務(wù)應(yīng)用時(shí)仍有一定的局限， 原因如下：

（1）由于最高解像度僅為經(jīng)、 緯度一度， 在邊界地區(qū)不夠精準(zhǔn)， 因此可能出現(xiàn)分區(qū)國家名稱與現(xiàn)實(shí)不符的情況。 以地點(diǎn)東經(jīng)106.0°、 北緯17.0°為例， F-E 區(qū)域化方案（1995）描述該地點(diǎn)為“越南”， 但事實(shí)上該處位于老撾境內(nèi)。

（2）基于上述原因， 對(duì)應(yīng)中國有關(guān)的分區(qū)名稱時(shí)也不能完全符合國家測繪地理信息局的相關(guān)規(guī)定[7]。

（3）最新版本于1995年編制， 未能反映過去十多年世界各地國界的變化。

（4）分區(qū)普遍不能達(dá)至一級(jí)行政區(qū)的精細(xì)程度， 幅員較大國家的地名不夠清晰。

受上述因素所限， 天文臺(tái)仍保留以人手編制地震報(bào)告的工序， 以審核地名是否合理， 并在有需要時(shí)作出修訂。 若能優(yōu)化由經(jīng)、 緯度轉(zhuǎn)換成地名的程序， 將有助地震報(bào)告進(jìn)一步自動(dòng)化， 加快業(yè)務(wù)流程和地震報(bào)告的編制。

2 協(xié)調(diào)雙語地理信息數(shù)據(jù)庫

為使全球地震報(bào)告可以提供更精準(zhǔn)和具體的地名， 以符合相關(guān)規(guī)定和公眾一般的理解， 天文臺(tái)建立一套比F-E 區(qū)域化方案（1995）更精準(zhǔn)的協(xié)調(diào)雙語地理信息數(shù)據(jù)庫（以下簡稱 “數(shù)據(jù)庫”）， 務(wù)求提升全球地震資訊的服務(wù)水平。 數(shù)據(jù)庫的特點(diǎn)如下：

（1）全球經(jīng)、 緯度達(dá)到0.1°的解像度， 即共6.48 百萬點(diǎn)。

（2）為11個(gè)較大或地震活躍度較高的國家（中國、 澳洲、 巴西、 加拿大、 智利、 印度、日本、 新西蘭、 菲律賓、 俄羅斯、 美國）提供精細(xì)至一級(jí)行政區(qū)（如中國各省/自治區(qū)/直轄市/特別行政區(qū)、 美國各州/特區(qū)、日本各都/道/府/縣等）的名稱。

（3）為每個(gè)地名提供英文、 中文繁體和中文簡體共三款文字編碼的表述。

數(shù)據(jù)庫揉合了下列各地理信息分區(qū)方法：

（1）F-E 區(qū)域化方案（1995）。

（2）全球國家及一級(jí)行政區(qū)地理數(shù)據(jù)。

（3）中國氣象局中央氣象臺(tái)近海海區(qū)天氣預(yù)報(bào)分界。

（4）香港天文臺(tái)華南海域天氣報(bào)告分界。

（5）香港一帶地理區(qū)域。

以下詳述各分區(qū)方法及其在數(shù)據(jù)庫中的使用方法。

3 全球國家、 一級(jí)行政區(qū)與香港一帶地理數(shù)據(jù)

天文臺(tái)利用環(huán)境系統(tǒng)研究所公司（Environmental Systems Research Institute, Inc.， 簡稱為ESRI）最新的地圖集， 匯編成一套對(duì)應(yīng)全球經(jīng)、 緯度每0.1°共包含6.48 百萬個(gè)網(wǎng)格點(diǎn)的全球地理數(shù)據(jù)庫。 陸地上的每一個(gè)網(wǎng)格點(diǎn)， 數(shù)據(jù)庫均提供對(duì)應(yīng)國家和其一級(jí)行政區(qū)名稱的英文編碼。 海洋上的網(wǎng)格點(diǎn)，雖然數(shù)據(jù)庫也提供通用海域名稱， 但由于名稱并不比F-E 區(qū)域化方案中的優(yōu)勝， 故此未有使用。

天文臺(tái)進(jìn)而在香港特區(qū)政府法定語文事務(wù)部的協(xié)助下， 將全球每一個(gè)國家和11個(gè)選定國家一級(jí)行政區(qū)的英文名稱翻譯成中文， 再經(jīng)字碼轉(zhuǎn)換后以中文繁體和中文簡體兩款文字編碼收納于數(shù)據(jù)庫中。

為確保地理數(shù)據(jù)符合相關(guān)規(guī)定， 天文臺(tái)參照由國家測繪地理信息局監(jiān)制的在線地圖“天地圖”， 仔細(xì)審視國家邊界的數(shù)據(jù)， 并在有需要的地方予以修訂。

此外， 自1979年起天文臺(tái)設(shè)立本地地震臺(tái)網(wǎng).至2014年1月， 地震臺(tái)網(wǎng)記錄到的震中在香港境內(nèi)的地震共有七次[8]。 天文臺(tái)對(duì)數(shù)據(jù)庫內(nèi)相關(guān)網(wǎng)格點(diǎn)進(jìn)行特別處理（圖1）， 確保香港境內(nèi)的地震可以被正確描述為“位于香港”。

4 中國沿海海域分界

F-E 區(qū)域化方案并沒有為中國沿海仔細(xì)劃分區(qū)域。 為此天文臺(tái)參照香港和國內(nèi)的海域分區(qū)方法， 提供更精準(zhǔn)的近海地震位置信息。

圖1 協(xié)調(diào)雙語地理信息數(shù)據(jù)庫中標(biāo)示為“香港”的網(wǎng)格點(diǎn)（橙色點(diǎn)）Fig.1 Grids identified as 'Hong Kong' (orange dots) in the Bilingual Harmonized geolocation database

天文臺(tái)發(fā)出的華南海域天氣報(bào)告， 預(yù)報(bào)海區(qū)分為七個(gè)海域（圖2）。 中國氣象局中央氣象臺(tái)則提供較大范圍的近海18個(gè)海區(qū)天氣預(yù)報(bào)（圖3）。 前者分區(qū)較為精細(xì)， 后者覆蓋范圍較廣， 結(jié)合兩者的優(yōu)點(diǎn)， 廣東省和海南省沿岸基本上采用天文臺(tái)華南海域天氣報(bào)告的七個(gè)海域， 但以 “珠江口一帶” 取代 “香港鄰近海域”， 并增設(shè) “茂名以南海域” 其它中國沿海海域則選用中央氣象臺(tái)近海海區(qū)天氣預(yù)報(bào)的劃分法。 因?yàn)榈卣鸹顒?dòng)比較多， 臺(tái)灣附近海區(qū)進(jìn)一步細(xì)分為四個(gè)海域， 分別是臺(tái)灣海峽、 臺(tái)灣西南海域、 臺(tái)灣東南海域和臺(tái)灣以東海域。

數(shù)據(jù)庫內(nèi)也儲(chǔ)存了劃分各海區(qū)的多邊形角點(diǎn)（圖4 的橙色點(diǎn)）， 每個(gè)海區(qū)包含不少于四個(gè)角點(diǎn)，形狀比較復(fù)雜的海區(qū)包含的角點(diǎn)也較多。

圖2 香港天文臺(tái)華南海域天氣報(bào)告分界Fig.2 Forecast areas of the South China coastal waters weather bulletins of the Hong Kong Observatory

圖3 中央氣象臺(tái)近海海區(qū)天氣預(yù)報(bào)分界（資料來源：中國海上搜救中心）Fig.3 Sea areas for near-shore weather forecasts issued by the National Meteorological Center of China Meteorological Administration(Source: China Maritime Search and Rescue Centre)

圖4 數(shù)據(jù)庫內(nèi)中國沿海海域的分界Fig.4 Boundaries of near-shore sea areas of China implemented in the Database

5 數(shù)據(jù)庫的使用方法

數(shù)據(jù)庫揉合了不同區(qū)域劃分法和地理數(shù)據(jù)，為方便使用， 天文臺(tái)以Perl 腳本語言編寫的自動(dòng)程序， 按既定的優(yōu)先次序（圖5）， 把經(jīng)、 緯度轉(zhuǎn)換成地名。 在業(yè)務(wù)運(yùn)作過程， 只需要通過自動(dòng)程序匯入地震震中的經(jīng)、 緯度， 即可轉(zhuǎn)換成精準(zhǔn)可用的地名。 此外， 當(dāng)值人員也可以通過簡易介面以人手操作。

以2014年1月27日12 時(shí)47 分在香港大欖涌水塘附近發(fā)生的一次ML1.8 級(jí)本地有感地震為例， 震中位置分析為東經(jīng)114.05°、 北緯22.38°。使用F-E 區(qū)域化方案（1995）產(chǎn)生的地名是較為概括的 “中國東南部近岸（near coast of Southeastern China）”， 使用數(shù)據(jù)庫的描述則可以準(zhǔn)確地定在“香港（Hong Kong）”。

6 結(jié)論

天文臺(tái)發(fā)展的一套雙語協(xié)調(diào)地理信息數(shù)據(jù)庫，揉合多種區(qū)域劃分法， 并因應(yīng)香港和附近區(qū)域的情況作出適當(dāng)?shù)恼{(diào)整， 陸上網(wǎng)格點(diǎn)以中（繁、 簡）和英文共三種文字的編碼提供準(zhǔn)確的國家和一級(jí)行政區(qū)名稱， 海上網(wǎng)格點(diǎn)基本上采用F-E 分區(qū)名稱， 但靠近中國的海域則以較為精細(xì)和恰當(dāng)?shù)姆椒▌澐帧?/p>

雖然數(shù)據(jù)庫的解像度已達(dá)到0.1°， 但仍有其限制， 非常接近邊界地區(qū)的地點(diǎn)可能不完全準(zhǔn)確，而且也不能指出如澳門等較小地區(qū)的地名。 此外，數(shù)據(jù)庫亦需要不斷更新， 以反映國界和一級(jí)行政區(qū)分界的變動(dòng)。

總括而言， 數(shù)據(jù)庫能夠提供精準(zhǔn)的經(jīng)、 緯度轉(zhuǎn)換地名的自動(dòng)運(yùn)算法， 有助提升全球地震資訊的服務(wù)水平。 將來， 數(shù)據(jù)庫也可以輔助其它信息的有效發(fā)布， 例如熱帶氣旋或惡劣天氣所在位置和影響范圍等。

致謝： 作者衷心感謝黎守德先生和莫慶炎先生的指導(dǎo)和對(duì)本文的建議。 本文獲香港特別行政區(qū)的土木工程拓展署署長、 土力工程處處長及香港天文臺(tái)臺(tái)長的批準(zhǔn)發(fā)表。

圖5 數(shù)據(jù)庫的使用流程Fig.5 Flow chart for using the Database

[3] Young， J.B.， Presgrave， B.W.， Aichele， H.etal. The Flinn-Engdahl Regionalisation Scheme： the 1995 revision[J]. Physics of the Earth and Planetary Interiors， 1996（96）： 223-297.

[1] 土力工程處.香港的地震活動(dòng)[EB/OL] .（2012-02-01）.http://www.cedd.gov.hk/sc/publications/information_notes/doc/N_2012_02C.pdf

[2] Flinn， E.A.， Engdahl， E.R.Hill， A.R. Seismic and geographical regionalization [J]. Bulletin of the Seismological Society of America， 1974（64）： 771-993.

[4] 中國地震局. DB/T 2－2003 地震波形數(shù)據(jù)交換格式[S].北京： 地震出版社， 2003.

[5] Bondár， I.， Storchak， D. Improved location procedures at the International Seismological Centre[J]. Geophysical Journal International， 2011， 186（3）： 1220-1244.

[6] Bossu， R.， Carreno， E.， & Guilbert， J. EMSC Real Time Earthquake Information Services[EB/OL].[2014-06-01]. http://static4.emsc-csem.org/Files/news/EMSC__RTEI_services.pdf.

[7] 國家測繪地理信息局地圖技術(shù)審查中心.中國全圖四至范圍[EB/OL].（2011-08-24）.http://dtsc.sbsm.gov.cn/article/dtsc/dtsccjwt/201108/20110800088870.shtml.

[8] 香港天文臺(tái). 香港過去地震記錄 [EB/OL].（2014-07-11）.http://www.hko.gov.hk/gts/equake/felt_intro1_c.htm.