王维欢，蒲 举，陈晓龙

（甘肃省地震局，甘肃 兰州 730000）

1 概述

甘肃省是一个多地震省份[1]，布设有较多的强震动台站，对于产出数据的人工处理效率低、误差大，无法满足地震应急工作的需求[2-4]。为了解决这些问题，研发了一套自动产出强震动观测数据产品的软件。在地震发生后，快速处理185 个非实时强震动台站的记录数据，在地震记录获取后，向国家强震台网中心自动提交记录获取表单。向局所应急指挥部门提供校核后的强震动观测数据目录，并快速绘制强震动PGA 和仪器烈度分布图，自动产出强震动观测简报，为震区震害调查及评估提供参考数据，以提高本省强震动数据的应用、区域内应急能力和台网工作人员的工作效率[5]。

2 软件的设计功能

该软件功能能够满足甘肃省强震动台网185个非实时台的数据处理工作需求，包括强震动图件（PGA 和仪器烈度分布图）、强震动记录报告表单和强震动观测简报的自动生成，有效提高台网工作人员的工作效率。提供交互界面设计，可以有效提高区域地震应急能力，减少目前强震动数据处理过程中的人为误差，运行结果可以用于科研人员初步分析，同时增强强震动数据产品多样产出、推广其在地震应急及震后震情判识中的应用。具体实现系统功能如图1 所示。

图1 系统实现功能

3 软件架构和流程设计

本软件使用三层架构设计，它的工作原理如图2 所示。用户界面层通过统一的接口向业务层发送请求，业务层按自己的逻辑规则在请求处理后进行图形生成操作，然后将图形返回给用户界面层。软件流程在图3 中给出。

图2 三层架构的工作原理图

图3 软件流程设计

利用现有的collectors 强震采集软件[6]和人工调用两种方式结合获取强震动记录数据。针对开源SMAP 和Adatareport 数据处理软件接口，进行导入系统软件前的格式转换并进行前期参数配置。利用MATLAB 强大的算法功能设计仪器烈度算法模块（采用中国地震局颁布的中国仪器烈度计算暂行规程，该规程即日开始试行（中国地震局，2015）[7]，在强震记录获取后，向国家强震台网中心自动提交记录获取表单。利用MATLAB 在数据可视化方面的多种图件处理函数（plot、scatter、contour 等）编写如图3 所示的各个模块，主函数调用。快速绘制所需PGA和仪器烈度分布图图件产品。充分使用所生成的强震观测产品清单，使用C++和QT 界面语言，自动生成简报产品。

4 主要功能模块实现

主要功能模块包括：以2013 年7 月22 日甘肃岷漳Ms6.6 级地震为例。

4.1 强震动记录报告单模块

用户通过运行baogao.m 文件进入该模块操作界面，提取记录参数，计算PGA、PGV、烈度值。编写成交互式Matlab 可视化程序，产出界面化显示结果，并产出强震动记录.xls 格式报告单一份。

1）触发台站参数信息，包括触发记录台站名称、纬度、经度、场地类型四个部分的信息。纬度经度以度为单位，台站名称、场地类型以字符形式存储。提取信息存入Excel 表格，用户可自行设置存储名称及存储路径。目前软件默认存储为1.xls,文件存储在根目录下。

2）PGA（峰值加速度）计算，包括三峰向（EWPGA、NS-PGA、UD-PGA）数据，水平向加速度峰值采用公式(1)计算合成水平向加速度记录，采用公式(2)计算水平向PGA。烈度计算PGA 为三方向（EW、NS、UD）合成记录加速度最大值。计算结果存入目标文件和路径。

3）PGV（峰值速度）计算，包括三峰向（EWPGV、NS-PGV、UD-PGV）数据，水平向速度峰值采用公式(3)计算合成水平向速度记录，采用公式(4)计算水平向PGV。烈度计算PGV 为三方向（EW、NS、UD）合成记录速度最大值。计算结果存入目标文件和路径。

4）地震仪器烈度计算，计算方法依据中国地震局监测预报司发布的 《仪器地震烈度计算暂行规程》。计算PGA、PGV 分别为三方向（EW、NS、UD）合成记录加速度、速度最大值，利用处理后强震记录的PGA 及积分后的PGV，计算出每个台站所对应的仪器地震烈度。计算结果存入目标文件和路径。

5）产生记录表单，该表是强震动台网工作人员震后提交的重要表格，把相关参量进行算法编程，并编写成交互式MATLAB 可视化程序，为今后人员工作汇报提供方便如图4 所示。

图4 强震动记录报告单部分截图

4.2 强震动图件模块

用户通过运行chutu.m 文件进入该模块操作界面，共自动产出四类图件,加载地理信息（如断层、行政边界、台站点位）。友好的图形可视化界面，可满足用户对研究结果进行图形展示。左侧展示栏会产出如图5 所示图件，可以直观的展示触发台站点位的分布情况。

图5 烈度和PGA 分布图

台站分布图以station.jpg 格式存储为目标路径。

触发台站加速度峰值（PGA）分布图以各观测点的峰值加速度值为依据，可真实反映地震发生时各观测点的地面运动强度，能够为研究强地面运动的特性和工程结构抗震设计方法与技术提供基础资料，以pga.jpg 格式存储为目标路径。

触发台站烈度分布图以各观测点的烈度值为依据，可为快速震害评估和制定大震应急方案提供重要依据，以lie.jpg 格式存储为目标路径。

加速度时程波形为强震记录的直观显示，以台站为单位存储在目标路径wave 文件夹中，存储名称为XX.DAT.jpg。

4.3 强震动自动简报模块

强震动观测简报是震后向抗震指挥部提交的重要观测信息，可以直接明了的了解强震动台站记录信息，快速有效的进行观测简报的生成可以提高地震应急效率。

为节省震后响应时间，通过MATLAB 与Word良好的接口语言，编辑程序自动导入分布图片等信息。文件默认以‘简报.doc’存储在目标路径。结果部分截图如图6 所示。

图6 分布图自动导入WORD 结果部分截图

5 软件的特点

1）具体软件的运行模块组合为程序多窗口的运行环境，各个模块在软件运行过程中能较好的交换信息，处理数据。

2）软件运行时有较友好的界面，基本能够实现用户的数据处理要求。

3）在用户使用错误的数据或操作后，系统给出提示对话界面。