山西歷史地震圖紙檔案服務(wù)社會科研新模式研究

張正霞，劉康廷，呂 睿，閆曉美，羅 勇，蘭思萱

(1.山西省地震局，山西 太原 030021；2.太原大陸裂谷動力學(xué)國家野外科學(xué)觀測研究站，山西 太原 030025)

0 引言

地震事業(yè)經(jīng)過幾十年的發(fā)展，已形成由中國地震局系統(tǒng)、中國科學(xué)院、高等院校、國家相關(guān)部門和企事業(yè)單位、以及一些地方市縣地震機(jī)構(gòu)為一體的地震科研隊伍。地震科學(xué)技術(shù)研究不僅是防震減災(zāi)工作的支撐，也是開展地球系統(tǒng)科學(xué)研究、解決資源和環(huán)境等問題的重要基礎(chǔ)[1]。防震減災(zāi)工作在國家經(jīng)濟(jì)建設(shè)、社會發(fā)展、國防建設(shè)等方面發(fā)揮了應(yīng)有的作用。在網(wǎng)絡(luò)時代迅速發(fā)展的大背景下，如何應(yīng)用現(xiàn)代信息技術(shù)開展歷史地震圖紙檔案主動服務(wù)社會科研，顯然已成為一個新課題。

1 研究意義

將分散凌亂的紙質(zhì)地震圖紙檔案數(shù)據(jù)充分應(yīng)用信息技術(shù)加以融合，既保護(hù)了原始的歷史地震圖紙檔案，又可為地震科研提供積極的服務(wù)。歷史地震圖紙檔案服務(wù)模式的創(chuàng)新，給地震檔案的管理帶來新活力。實現(xiàn)由笨重的圖紙保管向輕便的數(shù)據(jù)保管轉(zhuǎn)變，由平面圖形信息向多維度數(shù)字化信息轉(zhuǎn)變，由單一信息向海量信息轉(zhuǎn)變，由定點服務(wù)向互聯(lián)網(wǎng)多樣化服務(wù)轉(zhuǎn)變，使地震科技檔案管理輕松自如，使科研人員分析研究時獲取資料更加便捷。管理模式的創(chuàng)新，從根本上優(yōu)化檔案管理手段，實現(xiàn)檔案管理的智能化、便捷化、人性化與體驗化。

新型檔案管理模式是檔案管理的標(biāo)準(zhǔn)性方式、方法，集數(shù)據(jù)收集、數(shù)據(jù)分析和數(shù)據(jù)應(yīng)用于一體，是促進(jìn)

檔案管理和諧發(fā)展的可操作性知識體系[2]，其內(nèi)涵包括數(shù)據(jù)管理、信息發(fā)布、訪問服務(wù)、安全布設(shè)和反饋機(jī)制五方面。新模式提高了檔案管理人員的工作效率，提升了地震科技檔案的服務(wù)內(nèi)涵，達(dá)到最大程度地發(fā)揮地震圖紙檔案價值，提升山西省地震局的檔案管理水平，達(dá)到促進(jìn)山西地震檔案事業(yè)信息化建設(shè)發(fā)展的目的。

2 原歷史地震圖紙檔案管理模式存在的問題分析

目前，歷史地震圖紙檔案數(shù)量巨大,經(jīng)過臺站人員的收集整理，集中在山西省地震局圖紙庫房統(tǒng)一保管。這些圖紙檔案以臺站為單位，按照觀測手段分類，遵照地震觀測的時間先后順序，統(tǒng)一編上大的流水號，擺放在圖紙架上(見第54頁圖1)。文章首先對原有圖紙檔案管理模式進(jìn)行分析，研究其存在的不足之處。對于新模式，主要從圖紙保管、服務(wù)利用和約束機(jī)制三方面來展開闡述。

2.1 整理保管

為加強(qiáng)對圖紙檔案的管理和開發(fā)應(yīng)用，保障原始記錄圖紙的安全保管，充分發(fā)揮第一手資料的作用，更好地為地震預(yù)報、社會科研工作服務(wù)，從保護(hù)檔案的原則出發(fā)，檔案部門積極做好歷史地震圖紙檔案的管理工作。太原、大同和臨汾3個臺站選派地震觀測手段負(fù)責(zé)人，歷時2年多，共整理出地震圖紙6 414卷375 098張，保管期限均設(shè)為永久。圖紙收集整理情況如第54頁表1、表2所示。

表1 臺站有震圖紙數(shù)量統(tǒng)計Table 1 Statistics of the number of seismograms at stations

表2 臺站無震圖紙數(shù)量統(tǒng)計Table 2 Statistics of the number of aseismic drawings at stations

整個圖紙庫房按照圖紙所屬的地域不同分為4個區(qū)域：山西臺網(wǎng)、太原臺、大同臺和臨汾臺。每個區(qū)域內(nèi)又按照地震記錄的實況分為有震圖紙與無震圖紙。在圖紙上貼上相應(yīng)的標(biāo)簽，通過標(biāo)簽來區(qū)分所藏圖紙內(nèi)容。標(biāo)簽信息主要有歸檔類別、起止時間、卷內(nèi)圖紙張數(shù)、所屬臺站以及檔案管理的一些基本屬性，在標(biāo)簽備注欄內(nèi)注明觀測儀器型號。

圖1 圖紙庫藏分布圖Fig.1 Distribution map of seismogram reservoirs

2.2 服務(wù)利用

在分析研究中，科研人員通常需要親自到圖紙庫房查閱歷史地震圖紙檔案。檔案管理人員要將裝有幾十張一捆的地震圖紙在地面鋪開，放置在地上供科研人員選擇。科研人員根據(jù)自己的需求進(jìn)行部分地震波形的拍照和相關(guān)參數(shù)的紙上記錄。如此，通常需要幾十分鐘。如果科研人員需借走地震圖紙檔案，還要履行相關(guān)的借閱登記手續(xù)，十分繁雜。既降低工作效率，又會造成地震圖紙檔案安全保管的隱患，極易造成地震圖紙檔案的丟失。

2.3 約束機(jī)制

對于圖紙檔案的利用效果未進(jìn)行過登記反饋，也沒有形成專門的約束機(jī)制，不能促進(jìn)檔案管理人員隨時根據(jù)社會科研需求進(jìn)行動態(tài)管理，以便隨時調(diào)整圖紙檔案的利用方式。

3 數(shù)字化歷史地震檔案新型管理模式的建立

新型檔案管理模式內(nèi)涵包括數(shù)據(jù)整合、數(shù)據(jù)管理、信息發(fā)布、反饋機(jī)制和安全布設(shè)五方面。

3.1 數(shù)據(jù)整合

歷史地震圖紙經(jīng)過數(shù)字化掃描之后,對生成的圖像進(jìn)行技術(shù)處理，采用專業(yè)方法提取波形和波形數(shù)據(jù)入庫，在專用數(shù)據(jù)庫中進(jìn)行分類管理，實現(xiàn)歷史地震圖紙檔案大數(shù)據(jù)的資源共享[3-4]。歷史地震圖紙波形處理的總體框架如圖2所示。

圖2 地震圖紙波形處理總體框架圖Fig.2 Overall framework of waveform processing of seismograms

歷史地震圖紙波形主要分為兩大類:一類是頻率較高、變化較快的短周期波形(見圖3)；一類是頻率較低、變化較緩慢的中長周期波形(見第55頁圖4)。根據(jù)短周期波形和中長周期波形各自呈現(xiàn)的不同特點，在進(jìn)行波形提取時需要區(qū)分波形類型，提出不同的曲線擬合方法。對于短周期波形,提取采用搜索波形關(guān)鍵點擬合的方法進(jìn)行；對于中長周期波形,提取采用跟蹤原圖擬合的方法進(jìn)行。

圖3 代縣臺2002年2月7日DD-1儀器UD向地震波形Fig.3 Seismic waveforms in UD direction of 2002 DD-1 instrument at Daixian station on February 7

圖4 代縣臺2002年2月1-2日DD-1儀器NS向地震波形Fig.4 Seismic waveforms in NS direction of 2002 DD-1 instrument at Daixian station on February 1st and 2nd

3.2 數(shù)據(jù)庫建設(shè)及管理

開展數(shù)據(jù)庫建設(shè)是整個地震圖紙信息化建設(shè)的關(guān)鍵環(huán)節(jié)，需要建立地震圖紙檔案庫和地震波形數(shù)據(jù)庫，用來存放原始數(shù)據(jù)和提取之后的數(shù)據(jù)。在地震圖紙掃描時，由于要進(jìn)行地震參數(shù)分析，就形成了基礎(chǔ)分析庫。這6個基礎(chǔ)分析庫存放地震圖紙入庫和地震分析中需要查詢的數(shù)據(jù)，是一些輔助性地震監(jiān)測數(shù)據(jù)?；A(chǔ)分析庫主要包括地震序號庫、地震目錄庫、觀測儀器庫、震源數(shù)據(jù)庫、地震方位庫和地震震相庫。地震數(shù)據(jù)庫的結(jié)構(gòu)如圖5所示。

圖5 地震圖紙數(shù)據(jù)庫結(jié)構(gòu)圖Fig.5 Database structure of seismograms

科研人員對地震圖紙的分析主要結(jié)合地震圖紙原始庫和地震波形數(shù)據(jù)庫，同時參考觀測儀器庫、震源數(shù)據(jù)庫、地震方位庫和地震震相庫的相關(guān)指標(biāo)進(jìn)行綜合分析，通過地震震級的計算，判斷某一地區(qū)的地震活動情況。由此而來，科研人員對地震圖紙的分析由原來的單張分散查閱轉(zhuǎn)為多界面疊加型的計算機(jī)圖紙綜合對比，查閱更加方便快捷，標(biāo)定更為精準(zhǔn)，可得出自動化的計算分析趨勢?？蒲腥藛T通過對地震波形提取P波、S波和尾波數(shù)據(jù)，經(jīng)過一定的計算方法獲得P波、S波振幅譜以及S波分裂、尾波成像的地下結(jié)構(gòu)速度反演、震源機(jī)制解、視應(yīng)力、破裂機(jī)理新震源參數(shù)以及尾波Q值等。系統(tǒng)與波形數(shù)據(jù)庫相連接，將計算結(jié)果輸入波形數(shù)據(jù)庫。

3.3 檔案信息服務(wù)

根據(jù)檔案查閱的便捷性和現(xiàn)代人對移動終端的青睞，確定通過山西省地震局門戶網(wǎng)站和官方微博、微信為終端平臺，開展地震圖紙數(shù)據(jù)的查閱與下載。分析地震圖紙檔案數(shù)據(jù)庫有利于定制特色圖紙服務(wù)，提供批量調(diào)閱和個性訪問，實現(xiàn)多層次、多角度、高分辨率地對歷史地震圖紙數(shù)據(jù)開展分析研究。

3.4 建立檔案利用反饋機(jī)制

檔案管理人員要真正了解科研人員的工作需求，隨時分析其對歷史地震圖紙檔案的需求，需建立與科研人員需求利用互動的反饋機(jī)制，對科研人員需要的圖紙檔案訪問形式、顯示方式和數(shù)據(jù)分組進(jìn)行實時匯總，形成規(guī)范化制度，便于對圖紙服務(wù)方式進(jìn)行更新升級。為此，要形成專門的制度約束，規(guī)范反饋機(jī)制的運行，使之越來越合理。

3.5 數(shù)字化網(wǎng)絡(luò)安全布設(shè)

山西省地震局網(wǎng)絡(luò)環(huán)境采用高低端三道防火墻，加防入侵檢測、防病毒網(wǎng)關(guān)、專業(yè)防病毒軟件及一定訪問策略等安全技術(shù)確保網(wǎng)絡(luò)安全。根據(jù)地震圖紙檔案數(shù)據(jù)的特點，采用數(shù)據(jù)加密技術(shù)保障歷史地震數(shù)據(jù)的安全。

4 存在的問題及建議

在研究山西歷史地震圖紙檔案服務(wù)社會科研新模式時，發(fā)現(xiàn)在新模式的實施過程中，仍然存在一些問題需要解決。

4.1 紙質(zhì)地震圖紙檔案的管理不容放松

在新管理模式實施中，雖然以電子圖紙為重點，但不能忽視原始紙質(zhì)圖紙檔案的保管。要嚴(yán)格執(zhí)行圖紙庫房的管理規(guī)定，加強(qiáng)圖紙庫房的“十防”措施，創(chuàng)造良好的圖紙保管環(huán)境，定期檢查，對發(fā)霉破損的圖紙及時進(jìn)行修復(fù)。秉持有震與無震圖紙同樣重視的觀念，對于無震圖紙也要妥善保管，珍惜兩年多對地震圖紙的收集整理成果。

4.2 與國家檔案局的相關(guān)規(guī)范和具體要求相接軌

山西歷史地震圖紙檔案服務(wù)社會科研的新模式應(yīng)與國家檔案局的相關(guān)建設(shè)規(guī)范很好地兼容。最主要的是做好專業(yè)數(shù)據(jù)庫的建設(shè)工作，要根據(jù)地震圖紙檔案的基本屬性開展數(shù)據(jù)庫字段設(shè)計，使之具有拓展性和開放性。做好與科研人員的需求溝通，根據(jù)其實際需要調(diào)整服務(wù)方式，更新檔案管理模式。

4.3 下一步的工作思路

運用現(xiàn)有的歷史地震圖紙檔案數(shù)據(jù)，設(shè)計開發(fā)基于B/S的數(shù)據(jù)庫管理系統(tǒng)，在網(wǎng)絡(luò)上瀏覽相關(guān)資源的WEB頁，方便地震專業(yè)人員、科研人員在線查找數(shù)據(jù)、查閱資料。系統(tǒng)的后臺實行網(wǎng)絡(luò)統(tǒng)一管理與維護(hù)，使其具有較高的安全性。