震动图是描绘地震发生后地震动分布情况的一种工具,它显示的是地震产生的地面运动和可能的烈度破坏情况(泽仁志玛等,2006)。震动图软件(ShakeMap)是美国地质调查局在美国国家科学基金会资助下、于20世纪80年代开发的地震专业软件之一,目前仍然在升级完善中。ShakeMap由一系列Perl语言开发的软件模块组成,输出PostScript、JPEG、GIS等图形格式的地面震动图,这些图件通过Web网页和电子邮件的方式对外发布。该软件具有功能强大、自动化程度高、定位精确、响应即时等特点,但是其组成和数据结构复杂,给软件的使用者带来了不便,而且二次开发较为困难、与其它应用软件集成难度较大,故目前尚未在中国大陆得到普遍应用。本文分析了ShakeMap的软件组成、数据结构,研究了其二次开发方法、与第三方强震动软件集成方法和二次开发后的运行时的数据锁定问题(多用户模式下的数据锁定),并提出了数据锁定问题的解决方案。
破坏性地震发生后,迅速判明灾情及其分布范围是地震应急的前提。强震动强度及分布与地震灾情密切相关,ShakeMap软件可利用国家及全球的地震波形信息,结合地震灾区密集的强地面震动记录,快速确定地震的起始和终止时间、地点及能量释放的具体过程,并结合当地地质结构信息,对地面震动观测数据进行插值,得到地面震动强度的分布后,估计出各地区可能的受灾程度,为合理分配救灾资源提供第一手资料。利用ShakeMap软件系统,可在地震发生后的几小时内确定地震能量释放过程,形成地面震动理论评估图,按照灾情程度合理分配救灾资源,为抗震救灾提供科学的参考依据,极大提高破坏性地震的救灾效率(倪四道,2008)。
目前,我国大陆内还没有ShakeMap或类似的系统(俞瑞芳等,2008),但中国地震局已开展了地面震动图的研究工作,正稳步取得进展。5·12汶川地震发生后较短时间内,中科院地质地球物理所姚振兴院士研究组和中国地震局地球物理所陈运泰院士研究组,利用远震波形反演得到了汶川地震的震源破裂过程。倪四道(2008)则用基于USGS的震源模型,在地震一天后计算得到了地面震动理论评估图,其总体形状与实地考察得到的地震烈度有较好的对应。由此可见,我国大陆的地面震动理论评估图是利用震波反演、震源模型和相应的计算方法来进行计算,还没有类似的实用系统。我国台湾地区从20世纪90年代起,在强震地面观测站密度大幅度提高的基础上建立了相应的地面震动速报系统。
20世纪90年代,美国加州理工学院和美国地质调查局(USGS)合作建立了的快速地震播报系统。随着在后南加州高密度TriNet台网建立的基础上,加州理工学院和USGS又建立了更实用的地震信息播报系统,该系统在地震发生后几分钟内就可以把地面震动分布确定下来并通知各注册用户,对于救灾非常有用。日本也在同时期建立了类似的系统如SIGNAL、ROSE。与发达国家的地震后快速形成地震动分布评估图相比,我国有明显的差距。
ShakeMap主要是对密集的地面震动观测数据进行插值,得到地面震动强度的分布。“十五”期间,云南省建立了176个固定强震动台、40个流动台、50个地震动强度(烈度)速报台、1个活断层影响台阵、1个场地影响台阵和1个西南强震动观测中心(崔建文等,2006),并在此基础上建立了强震动台网监控系统(刘琼仙等,2008),因此,云南省可以以强震动台网为依托,以监控系统为基础,建立ShakeMap系统。
目前ShakeMap震动图的二次开发和集成应用存在一定的困难,一是工作涉及面广,包括强震台的数据实时接入的处理,数据集成和结果发布等; 二是集成技术复杂,涉及因特网、CDMA无线网络之间的数据传输,PERL开发语言和JAVA语言的软件集成,Linux和FreeBsd操作系统上的程序相互调用和自动响应等。
