福建省地下流體觀測(cè)干擾因素綜合查詢系統(tǒng)的設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)

陳小云， 李毅偉， 黃永模， 薛 飛， 江 寧

（福建省地震局， 福州 350003）

0 引言

隨著社會(huì)的發(fā)展， 地下流體淺層觀測(cè)層位環(huán)境受到諸多因素的影響， 這個(gè)問(wèn)題已經(jīng)引起國(guó)內(nèi)外地震地下流體專家的重視。 美國(guó)、日本、 俄羅斯、 歐洲等國(guó)家， 發(fā)展盡可能避開(kāi)地表干擾、 接近深部物質(zhì)活動(dòng)的觀測(cè)技術(shù)。 從我國(guó)地震地下流體發(fā)展的現(xiàn)狀來(lái)看存在的主要問(wèn)題是 “觀測(cè)資料的比測(cè)研究相對(duì)薄弱， 地震前兆信息缺乏科學(xué)評(píng)估， 盡管目前獲得的淺層地震流體觀測(cè)資料中仍然含有可用的信息， 但需要花費(fèi)大量的精力來(lái)排除越來(lái)越多的干擾”[1]。 因此， 如果能夠在日常工作中同時(shí)完成觀測(cè)干擾因素的排除， 形成一個(gè)干擾因素信息庫(kù)， 將會(huì)更好地為分析預(yù)報(bào)工作服務(wù)。我國(guó)地下流體發(fā)展趨勢(shì)： 建設(shè)科學(xué)觀測(cè)臺(tái)網(wǎng)[2]， 這就需要對(duì)原有的觀測(cè)網(wǎng)進(jìn)行篩選、 優(yōu)化一批標(biāo)準(zhǔn)臺(tái)。 因此， 干擾因素查詢系統(tǒng)的建立對(duì)此項(xiàng)工作將起到重要作用。

正常動(dòng)態(tài)及其影響因素的研究， 其意義決不止于排除干擾， 從本質(zhì)上看， 流體的正常與異常之間具有某種成因聯(lián)系的。 只有查明正常動(dòng)態(tài)，排除干擾因素， 才能更準(zhǔn)確地識(shí)別異常， 更深刻地理解異常產(chǎn)生的機(jī)理[3]。 地下流體動(dòng)態(tài)及其影響因素研究的意義不僅是為了提取前兆異常， 而且是前兆理論探討和觀測(cè)系統(tǒng)評(píng)價(jià)等工作的基礎(chǔ)，地下流體觀測(cè)臺(tái)網(wǎng)效能評(píng)估以及動(dòng)態(tài)研究已經(jīng)引起專家的高度重視。 本系統(tǒng)的開(kāi)發(fā)將直接為福建省地震地下流體分析預(yù)報(bào)工作在干擾因素排除方面提供基礎(chǔ)資料， 為臺(tái)站工作人員利用地下流體觀測(cè)網(wǎng)內(nèi)資料進(jìn)行綜合分析提供方便， 為全省地下流體觀測(cè)網(wǎng)的效能評(píng)估提供指導(dǎo)作用。

1 系統(tǒng)總體設(shè)計(jì)

1.1 系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)目標(biāo)

實(shí)現(xiàn)觀測(cè)井干擾因素查詢系統(tǒng)軟件， 通過(guò)該系統(tǒng)可以查詢以下信息： 福建省地下流體觀測(cè)網(wǎng)各井孔臺(tái)站基礎(chǔ)信息、 測(cè)項(xiàng)信息、 各測(cè)項(xiàng)的正常動(dòng)態(tài)曲線、 各測(cè)項(xiàng)在觀測(cè)期間內(nèi)的干擾事件（干擾時(shí)間、 類型、 干擾特征曲線）， 為地震分析預(yù)報(bào)干擾因素排除提供方便， 有利于臺(tái)站工作人員利用觀測(cè)網(wǎng)內(nèi)觀測(cè)資料開(kāi)展多井多測(cè)項(xiàng)綜合分析， 同時(shí)為地下流體觀測(cè)臺(tái)網(wǎng)效能評(píng)估提供指導(dǎo)作用。

1.2 功能模塊設(shè)計(jì)

干擾因素綜合查詢系統(tǒng)的核心功能是實(shí)現(xiàn)地下流體干擾信息的查詢。 具體功能有： 可以通過(guò)對(duì)查詢條件的設(shè)置， 可以查詢到觀測(cè)井各測(cè)項(xiàng)觀測(cè)以來(lái)的有記錄的干擾現(xiàn)象、 干擾類型、 干擾的開(kāi)始時(shí)間和結(jié)束時(shí)間、 干擾原因、 正常動(dòng)態(tài)曲線和干擾動(dòng)態(tài)曲線等資料， 也可導(dǎo)出所需要的信息。系統(tǒng)包含系統(tǒng)管理、 臺(tái)站管理、 觀測(cè)井管理、 臺(tái)站測(cè)項(xiàng)管理和干擾信息管理等5個(gè)功能模塊。 系統(tǒng)功能設(shè)計(jì)如圖1 所示。

圖1 查詢系統(tǒng)功能模塊設(shè)計(jì)圖Fig.1 The function module design chart of query system

2 系統(tǒng)的實(shí)現(xiàn)

2.1 資料的收集與處理

收集福建省地震地下流體觀測(cè)網(wǎng)內(nèi)的各水點(diǎn)的基礎(chǔ)資料、 各測(cè)項(xiàng)的數(shù)據(jù)、 各測(cè)項(xiàng)（水位、 水溫、 水氡、 氣氡）在觀測(cè)期間內(nèi)出現(xiàn)的干擾事收集件（干擾時(shí)間、 類型）。 利用地震前兆處理軟件，對(duì)處理的資料進(jìn)行處理， 完成各觀測(cè)井各測(cè)項(xiàng)的正常動(dòng)態(tài)特征、 干擾動(dòng)態(tài)特征研究， 并繪制各類干擾動(dòng)態(tài)特征曲線。

2.2 軟件的實(shí)現(xiàn)

以上述的資料作為基礎(chǔ)數(shù)據(jù)， 考慮到查詢系統(tǒng)軟件的可擴(kuò)展性和易操作性， 軟件采用C/S 模式， 數(shù)據(jù)庫(kù)選用oracle 11g， 主要功能模塊采用Visual C#.NET 編寫(xiě)[4-5]。

3 系統(tǒng)功能介紹

福建省地下流體干擾因素綜合查詢系統(tǒng)軟件是針對(duì)福建省地下流體觀測(cè)網(wǎng)內(nèi)各觀測(cè)井各測(cè)項(xiàng)在觀測(cè)期間內(nèi)出現(xiàn)的干擾事件的匯總資料， 進(jìn)行數(shù)據(jù)入庫(kù)和管理的一個(gè)工具， 該軟件為地震分析預(yù)報(bào)提供可靠的基礎(chǔ)資料， 為地震地下流體觀測(cè)井的效能評(píng)價(jià)提供指導(dǎo)作用。

3.1 系統(tǒng)管理

包括用戶管理、 重新登錄、 數(shù)據(jù)庫(kù)設(shè)置、 數(shù)據(jù)庫(kù)備份、 數(shù)據(jù)庫(kù)恢復(fù)和退出等子菜單， 其中用戶管理菜單包括用戶查詢、 添加用戶、 刪除用戶、修改密碼和修改權(quán)限等菜單。

3.2 臺(tái)站管理

系統(tǒng)提供對(duì)地震臺(tái)站、 市局及地辦的信息進(jìn)行綜合管理， 用戶可以通過(guò)模糊查詢的方式， 方便快捷地查找到所需觀測(cè)井的詳細(xì)信息， 查詢結(jié)果包括臺(tái)站代碼、 臺(tái)站地址、 臺(tái)站性質(zhì)、 臺(tái)站郵編等信息。

3.3 觀測(cè)井管理

在臺(tái)站信息錄入的前提下， 系統(tǒng)提供對(duì)每個(gè)臺(tái)站擁有的觀測(cè)井信息進(jìn)行綜合管理， 可以通過(guò)對(duì)查詢條件的設(shè)置， 如觀測(cè)井名稱和所屬臺(tái)站名稱， 查詢出數(shù)據(jù)庫(kù)中所需要的觀測(cè)井的資料， 查詢結(jié)果包括觀測(cè)井名稱、 所屬臺(tái)站名稱、 觀測(cè)井泉地點(diǎn)、 觀測(cè)井深、 井泉類型、 含水層巖性、 構(gòu)造位置、 經(jīng)度、 緯度和高程等資料。

3.4 測(cè)項(xiàng)信息管理

系統(tǒng)提供對(duì)每個(gè)觀測(cè)井的各個(gè)測(cè)項(xiàng)（水位、水溫、 水氡、 氣氡）的儀器信息進(jìn)行綜合管理，用戶可通過(guò)所屬觀測(cè)井等多種查詢條件查找到所需觀測(cè)井測(cè)項(xiàng)的詳細(xì)信息， 查詢結(jié)果包括測(cè)項(xiàng)的始測(cè)時(shí)間、 停測(cè)時(shí)間、 現(xiàn)用儀器型號(hào)、 儀器工作狀態(tài)、 停測(cè)原因等信息。

3.5 干擾信息管理

是本系統(tǒng)的核心部分， 干擾信息作為本系統(tǒng)的重點(diǎn)數(shù)據(jù)， 必須保證在觀測(cè)井測(cè)項(xiàng)信息錄入的前提下， 對(duì)每個(gè)觀測(cè)井的各個(gè)測(cè)項(xiàng)的干擾信息進(jìn)行綜合管理。

干擾信息查詢可以通過(guò)對(duì)查詢條件的設(shè)置，如測(cè)項(xiàng)名稱、 所屬觀測(cè)井、 干擾現(xiàn)象、 干擾類型、干擾的開(kāi)始時(shí)間和結(jié)束時(shí)間， 查詢出數(shù)據(jù)庫(kù)中所需要的干擾的資料， 該查詢條件可以支持模糊查詢。 查詢結(jié)果包括測(cè)項(xiàng)名稱、 所屬觀測(cè)井、 干擾現(xiàn)象、 干擾類型、 干擾的開(kāi)始時(shí)間和結(jié)束時(shí)間、干擾原因、 正常動(dòng)態(tài)曲線和干擾動(dòng)態(tài)曲線等資料，該菜單系統(tǒng)所有的用戶都有權(quán)限使用。

臺(tái)站管理、 測(cè)項(xiàng)信息管理、 干擾信息管理三大模塊的信息， 用戶均可通過(guò)所屬觀測(cè)井等多種查詢條件查找到所需觀測(cè)井的所有信息， 同時(shí)還可以對(duì)查找的結(jié)果導(dǎo)出為EXCEL 文件， 有利于用戶對(duì)數(shù)據(jù)的使用； 數(shù)據(jù)維護(hù)員可以方便地對(duì)信息進(jìn)行添加、 修改和刪除等數(shù)據(jù)維護(hù)工作， 同時(shí)還可以進(jìn)行EXCEL 文件導(dǎo)入的方式來(lái)進(jìn)行各類信息的錄入。

4 系統(tǒng)的運(yùn)行環(huán)境

本系統(tǒng)運(yùn)行在PC 及其兼容機(jī)上， 要求Intel PⅢ1GHz 或者P4 CPU， 1GB 以上內(nèi)存： 20GB 以上硬盤(pán)， 使用WINDOWS 操作系統(tǒng)， 在軟件安裝后， 直接點(diǎn)擊相應(yīng)圖標(biāo)， 就可以顯示出軟件的主菜單， 進(jìn)行需要的軟件操作。

5 應(yīng)用實(shí)例

以查詢福建省閩侯臺(tái)基礎(chǔ)信息、 水位測(cè)項(xiàng)資料及干擾情況， 只需登錄查詢系統(tǒng)， 出現(xiàn)查詢系統(tǒng)主界面， 在臺(tái)站管理菜單下輸入閩侯臺(tái)即可查詢到所需要的臺(tái)站基本信息、 觀測(cè)井信息、 測(cè)項(xiàng)信息、 典型的干擾信息， 以及正常動(dòng)態(tài)曲線和干擾動(dòng)態(tài)曲線， 如圖2、 圖3 所示：

圖2 查詢系統(tǒng)登錄Fig.2 The login interface of query system

圖3 干擾信息查詢實(shí)例圖Fig.3 The example of disturbance information query

6 結(jié)語(yǔ)

本軟件具有實(shí)用性強(qiáng)、 簡(jiǎn)單易用、 可擴(kuò)展性好、 首創(chuàng)性等特點(diǎn)， 可以為地震分析預(yù)報(bào)干擾因素排除提供基礎(chǔ)資料， 有利于臺(tái)站工作人員利用網(wǎng)內(nèi)觀測(cè)資料開(kāi)展多井、 多測(cè)項(xiàng)綜合分析， 提高分析預(yù)報(bào)水平， 同時(shí)為地下流體觀測(cè)臺(tái)網(wǎng)效能評(píng)估提供指導(dǎo)作用。 目前福建省地震局部分臺(tái)站正在試用。 由于是單機(jī)版的， 所以在推廣方面有一定的局限性， 在后續(xù)的推廣計(jì)劃進(jìn)行完善， 并與形變、 電磁等學(xué)科， 形成福建省三大前兆學(xué)科的查詢系統(tǒng)。

[1] 劉耀偉. 面向21 世紀(jì)的地震地下流體科學(xué)問(wèn)題與發(fā)展[J]. 國(guó)際地震動(dòng)態(tài)， 2005（5）： 145-150.

[2] 劉耀偉. 我國(guó)地震地下流體觀測(cè)研究40年發(fā)展與展望[J]. 國(guó)際地震動(dòng)態(tài)， 2006（7）： 3-12.

[3] 趙棟， 易立新， 王廣才， 等. 地下水位中地震前兆信息提取方法研究[J]. 地震工程學(xué)報(bào)，2013， 35（2）： 334-341.

[4] 蔣駿， 李勝樂(lè). 地震前兆信息處理與軟件[M]. 北京： 地震出版社， 2000.

[5] 翁少林， 陳曉發(fā). 東南及沿海地震數(shù)據(jù)資源信息服務(wù)系統(tǒng)[J]. 華南地震， 2006， 26（3）： 106-111.

[6] 吳華燈， 黃文輝. 廣東地震臺(tái)網(wǎng)測(cè)震數(shù)據(jù)庫(kù)管理系統(tǒng)，[J]. 華南地震， 2006， 26（2）： 69-74.

[7] 楊 貴， 李祖寧. 福建數(shù)字地震臺(tái)網(wǎng)新地震參數(shù)目錄的產(chǎn)出[J]. 華南地震， 2012， 32（3）： 31-40.