智能地震数据综合分析平台设计与实现

朱 婷 李 忠* 苏玉 任晓龙

（防灾科技学院 应急管理学院，河北 燕郊101601）

在数据快速发展的时代背景下，人类可以随时随地获取到各种灾害事件，了解灾情的新闻报道。经过近十几年的数字地震快速发展，地震监测的实时数据、地震事件信息、地震灾情新闻等，都可以方便地获取，这个广大人民群众带来了便利。但是，受制于部门权限因素和时间因素，地震领域一直缺少一个综合性的地震数据分析和展示平台。因此，本文提出了设计开发基于浏览器和服务器架构模式（Browser/Server framework，B/S 框架）的智能地震数据分析平台的思路。

系统平台整合地震监测前兆数据、爬虫获取的地震资料、可信的第三方地震信息数据和图片等，利用WebJSP 技术、大型数据库技术、云服务和大数据技术等，设计并开发一个具有地震数据分析、灾情可视化、地震监测与预警等功能的地震数据综合分析平台，为我国的应急管理事业提供技术支持。

1 平台总体设计

1.1 系统架构设计

互利网技术的发展和应用普及，直接推动了Browser/Server结构(B/S 结构)在软件开发中的广泛应用，这种体系结构已经成为目前主流的开发框架。与Client/Server 结构(C/S 结构)相比，B/S 结构具有安装方便、跨平台、客户端负担低、便于维护、易于开发和推广等优势[1]。所以智能地震数据分析平台采用B/S 框架进行开发，有利于系统维护和用户使用。

1.2 系统功能设计

系统平台包括五大功能模块：地震数据多角度展示模块、数据报表模块、用户留言功能模块、日志记录与分析模块、用户登录管理模块、系统管理与维护模块，每个大的功能模块中由若干小功能模块组成。整体系统功能图如图1 所示。

图1 系统功能结构图

2 数据库设计

平台开发采用稳定的eclipse，数据库采用MySQL5.5。为实现智能地震数据分析平台和各用户使用操作的统一管理，系统设计了5 个数据表：地震信息表、用户信息表、用户访问信息表、用户留言信息表、图片文件信息表。他们之间的逻辑关系如图2 所示。

3 平台主要功能模块实现

3.1 地震数据多角度展示

该模块主要以地震前兆数据和爬取的其他地震信息为基础，分别利用Web 中的Echarts 和机器学习中的数学模型及算法，得到多种类型的图表。

3.1.1 Echarts 动态可视化

Echarts 是一个基于浏览器渲染技术的开源可视化的JavaScript 库，兼容所有主流浏览器和设备如电脑、手机、平板等，可以提供直观、交互丰富、高度个性化定制的数据可视化图表，满足各行业的图表需求，3D 效果也很出彩[2]，是许多企业开发中首选的图表展示工具。

系统平台里有Echarts 进行地震数据的动态可视化展现，如全国地震地理散点图、震源深度散点图、年度震级统计图、震级与震源深度折线图、地区地震次数饼状图，等。用户查看时，可以根据图表类型，选择起始时间、地理位置、震源深度等查询条件，多角度、动态化、对比化、直观化展现出来，大大提升体验感。

例如，全国地震地理散点图如图3 所示。

用户选择时间范围后，系统平台利用地震发生的位置、震级、深度、时间四要素，与中国地图结合，形成地理散点图展示出来。当光标移动到某一点上时，会显示该点所发生的地震参数，如图3 所示。

3.1.2 机器学习算法分析图

平台还具有数据深度分析功能，利用机器学习算法进行地震数据的分类、聚类等分析。如利用Kmeans 聚类分析算法和逻辑回归分析算法对地震前兆数据进行分析处理，结果如图4 所示。

可以看出，数据被聚成4个类，基本按照条带状聚类，符合地震断裂带状分布的实际情况。再结合逻辑回归模型分析，获得地震数据的二值分类结果，如图5 所示。

从图中可以看出，离群点是明显的。

3.2 数据报表功能

通过表格形式将地震数据信息、用户留言信息等展示出来，如图6 所示。

4 结论

在信息时代的大背景下，数据已经渗透到各行各业，成为重要的生产要素。文中以地震前兆数据和爬取的其他地震信息，设计开发了基于B/S 架构的智能地震数据分析系统平台，实现了地震前兆信息实时变化、统计结果即时展示、地震数据知识发现及可视化等，为防震减灾事业提供技术支持，为社会公众了解和理解地震工作提供服务。

图2 数据表的E-R 图

图3 全国地震地理散点图

图4 K-means 聚类分析图

图5 地磁垂直分量成都数据逻辑回归图

图6 地震数据报表界面