0 引言

我国是世界上地震多，且受地震灾害影响严重的国家。面对地震多、强度大、分布广、灾害重的基本国情，新时代防震减灾事业现代化建设提出要推进各类减灾基础数据跨部门共享，深化防震减灾专业数据和社会数据关联分析和融合利用，强化公共服务平台与社会公众的互动能力。国外地震信息服务方面，美国国家现代地震监测系统(ANSS)，对于发生在美国或世界上任何其他地区的任何显著地震事件都能够用一套产品来快速表征，其可在地震危机来临之际为人们提供态势感知(张翼等，2021)，社会公众也可以通过美国地质调查局(USGS)的官方网站进行地震信息的查询和获取(Sipkin et al，2002)，研究机构可以从美国地震学研究联合会数据管理中心(IRIS DMC)获取相关地震专业产品和数据(梁建宏等，2006)。我国针对地震信息服务(郁璟贻等，2022)和震后应急决策等(许娟等，2022)也开展了相关研究和应用服务，一般为省、市区域应用，通过网页、专用系统等方式提供地震信息服务(孙艺等，2021)。作为我国地震监测台网的国家级中心，基于国家地震信息公共服务发展需求，中国地震台网中心已打造一系列地震新媒体平台，包括地震速报客户端、中国地震台网云平台网站、地震速报微博(侯建民，2018)、地震信息播报机器人(侯建民等，2020)等，提升了地震信息传播的时效性和影响力。上述平台和应用是我国地震系统对外服务的重要窗口，也是社会公众获取最新权威震情的重要来源。

然而，当前地震信息服务系统还存在一些问题，如地震信息服务在信息汇集平台和共享服务建设等方面尚未形成统一管理展示效益的综合平台；数据汇集、分析处理、信息分发、产品服务各环节分散，缺乏质量控制和汇聚展示管理；缺乏数据汇集、分析处理、信息分发和产品服务一体化、集约化、自动化的业务流程。地震信息公共服务建设以数据资源为基础、信息技术为支撑、用户需求为导向、信息公共服务为目标，疏通各地震信息业务节点，化零为整，规范统一，推进地震信息向智能集约化、标准规范化、资源共享化方向发展。地震信息服务从用户需求出发，对政府类、行业类和公众类等不同用户需求提供差异化的地震信息服务，通过用户权限设置采取定制化地震信息服务。政府类用户需求趋向“人员伤亡”“交通破坏”“余震”“烈度速报”“房屋破坏”等支撑决策服务类信息；行业类用户需求侧重“地震参数”“快速评估”“烈度速报”“重点目标”“灾害调查”“实时灾情”等地震信息科学专业决策信息；公众类用户需求趋向“次生灾害”“哪里地震”“救援行动”等地震及后续可能产生的灾害与自身安全影响的信息。同时，根据地震应急信息服务用户特征，有针对性地加强地震信息服务管理系统能力建设及拓展信息服务(张翼等，2021)。

因此，为提升地震信息服务面向政府、行业和社会公众的服务能力，需要设计一套轻量级地震信息服务平台，可以面向不同区域提供便捷的地震信息服务，并基于数据可视化技术、地理信息系统技术，实时获取震中区域城镇分布和人口分布情况，为政府和应急管理部门提供高效、标准的地震信息服务，提升面向地震灾害的公共服务能力。

1 平台设计与实现 1.1 系统技术架构

系统通过对现有信息发布应用系统进行优化和整合，提供面向各业务应用、各类数据产品的规范化服务，实现各信息发布渠道的集中管理、统一管理。通过大数据技术，对地震信息数据进行采集、计算、存储、加工，结合地震监测台网数据、城镇空间数据和人口热力数据，大幅度提升系统的实时处理和服务能力(图 1)。

系统在服务层面上面向全国省、市、县单位提供服务，因此在数据实时获取能力和分发稳定性上提出了更高要求。Kafka是由Apache软件基金会开发的开源流处理平台，是一种高吞吐量的分布式发布订阅消息系统(Wang et al，2015)，可以提供高效稳定的实时信息处理能力。其具有快速高效的分发能力，将Kafka技术应用于地震信息服务，支持多个应用同时订阅发布数据，能够满足机载系统中数据快速高效分发的要求(郑涛等，2021)。因此，在数据实时汇集和处理上，系统采用三台服务器，基于Kafka实现地震信息数据的分布式高速汇集和分发处理，具有高水平扩展和高吞吐量，能够保证地震消息的有序性、实时性和稳定性。将速报机器人、地震信息数据平台等数据接入Kafka分布式消息服务系统，进行实时数据处理和信息订阅分发，以实现地震数据不同的功能展示。基于地理信息技术，BS技术服务、GIS地图建模分析分别呈现当前地震事件速报参数和专题图集，实现地震事件震后1~3s自动产出速报参数、震中地形、热力人口、周边行政、历史地震、震中简介、震中天气、周边监测站网等信息。

1.2 数据库设计

地震发生后，仅是对于地震信息三要素(发震时刻、位置、震级)的展示并不能满足政府、应急管理部门和社会公众的需求，不同省、市级用户需要了解震中所在区域的人口分布和周边县市分布情况，以及历史地震的分布和震后余震的统计信息。因此，系统根据接收到的数据，按结构分类，首先进行数据库的ER图设计(图 2)，再进行历史地震数据、实时地震数据、城镇空间数据和人口热力等数据的整合与处理。

在地震数据汇集和接入中，随着后期系统功能的完善和升级，除了目前已经接入的地震基本数据、地震灾情数据、微博地震舆情数据，还会陆续接入地震科学共享数据、地震速报云网站、地震速报公众号和客户端、12322短信平台地震数据、地震学术期刊数据、地震专题知识库数据等。这些数据将会在数据层经过系统的清洗抽取、转换和过滤、分析和计算处理后，流转至应用层进行下一步的处理。

1.3 系统开发和部署

系统开发采用Eclipse、IDEA、PyCharm开发工具，调用Jdk1.8工具包和基于WEB应用的TomCat8.0服务器平台开发运行环境，能够为地震信息服务系统提供有力的数据支持，并具有高度的集成性、网络化、智能化、易维护和易扩充等优点(施盼等，2017)，实现了实时地震数据接入、数据分析、资源分类与管理、数据处理、组件管理、系统配置和分布式组网管理等功能。地震信息服务系统可以从数据资源接入、分析归类、分配管理、运行配置、数据展示和流程监控等全流程进行设计和管理。客户端架构采用B/S模式，该模式具有客户端零部署及可在各业务部门扩展的特点，比较适合多目标系统的用户，且操作简单、易于维护、信息共享度高、扩展性好、技术平台稳定，是当前应用范围广泛的先进网络体系结构(谭骏珊等，2003)，提高了地震信息服务的使用效率。大屏数据可视化功能可在震后应急决策方面发挥较大作用，其基于Vue前端框架及Echarts可视化组件(王荟奥等，2022)进行开发。

系统部署方面，主要分为两个层级：数据处理层部署Kafka分布式集群和数据库，实现地震信息的高效实时处理和数据存储。公有云通常指第三方提供商为用户提供的能够使用的云，公有云一般可通过Internet使用，目前国内主流的公有云服务商有阿里云、新浪云、腾讯云等，公有云具有高扩展性、自动容错性、易于管理性和廉价性等优势(倪军，2014)，利用云计算技术开展轻量级服务，将系统应用层部署在公有云服务器，两层之间通过DMZ区和防火墙进行连接，通过设置指定端口进行通信，提升系统安全防护能力(图 3)。

2 地震信息可视化功能设计

地震信息可视化系统功能设计将对接的地震相关数据进行不同维度的展示，在业务功能版块设计方面，地震信息可视化功能包括综合看板、当前地震、历史地震、地方地震、地震分布等(图 4)，可层次分明、重点突出地动态展示地震信息服务。地震信息可视化系统将抽象、单调的地震数据进行处理加工转化，以感知性强，易获取的形状、符号、颜色等展示地震信息数据，提高地震信息数据的利用率和使用价值。

2.1 综合看板

综合看板展示地震信息播报机器人实时推送的国内地震统计数据，主要对3.0级以上地震进行数据统计，包括地震分布、今日/本月速报地震、各震级地震统计及地震排行等信息(图 5)，并实时滚动显示最新地震“TOP5”和近10年全国十大地震，多形式来展示系统收到所有地震的综合数据。

2.2 当前地震和历史地震

当前地震实时显示最新推送的地震信息及相关的地震指标参数，如图 6所示，地震详情面板中显示周边台站100km内、200km内、300km内的台站测项占比，并可以显示震中周边城镇和人口分布。

历史地震页面显示该地震距震中100km范围内发生过的3.0级以上历史地震数据统计，以及所属地区发生过的最大地震信息(图 7)。

2.3 地震统计

地震统计功能页面展示地震信息播报机器人实时推送的国内地震统计数据，主要对3.0级以上地震，包括地震分布、今日/本月速报地震、各震级地震统计及地震排行等信息，并实时滚动显示近10年全国十大地震信息，轮询滚动播放近10年全国各地区地震活动分布地图(图 8)。

系统在设计上考虑了国、省、市、县4级对地震信息的统计需求，结合GIS和可视化技术，通过单机地图任一地区，可以进入该地区的下级地区地震统计分布地图，如点击新疆维吾尔自治区显示相关统计数据(图 9)。

2.4 区域地震和地震分布

区域地震从地震时刻、数量、所在区域、震级等维度，结合三维可视化，更形象地展示选择区域的地震信息和地震分布情况(图 10)。地震分布页面整合了矢量图、地形图和卫星图三种GIS地图，并按照地震发生的时间采用不同颜色来展地震分布情况，可以更好地了解不同时刻地震的发生和分布情况，并提供按照经纬度、震级、时间等方式进行地震信息的检索(图 11)。

3 系统应用——以芦山6.1级地震为例

地震信息服务系统于2021年底已在全国20多家省地震局、研究所得到了应用推广，实时提供辖区内的地震速报综合信息服务。在2022年5月25日河北张家口市怀安县2.9级、6月1日四川雅安市芦山县6.1级、6月10日四川阿坝州马尔康市6.0级地震中，该信息服务平台及时发布相关地震基本参数信息，并绘制烈度图，同时，展示了震中周边不同距离内的城镇和人口分布情况，以图形和不同颜色显示距震中100km范围内发生过的3.0级以上历史地震数据统计，以及所属地区发生过的最大地震信息。

以2022年6月1日四川雅安市芦山县6.1级地震为例，震后地震信息服务系统自动开展数据处理，监测部门第一时间可以了解到周边监测站网的分布情况，相关应急管理部门可以第一时间获取震中人口分布情况、震中城镇分布情况等信息(图 12)，为评估地震影响提供第一手数据。该系统目前也在中国地震台网中心B3指挥大厅进行了部署，震后第一时间在中央媒体的采访中提供了数据支持，为震后地震信息获取和应急决策发挥了实际作用。

4 结语

面对地震信息传播已进入实时、全面、多维的公共服务时代，单一媒体地震信息服务已无法满足政府、社会公众和地震行业需求，地震信息服务系统实现了地震信息数据资源可视化以及震后基于地震速报机器人信息可视化服务，面对未来资源整合、共建共享、协调统一的发展趋势，对现有信息发布应用系统进行优化和整合，通过云计算技术提供便捷的地震信息服务，逐步打造完善的地震信息可视化服务平台体系，使社会公众及时获取地震信息，通过丰富的数据产品为应急管理部门提供震后辅助决策支撑，进一步提升了全社会地震服务能力。