0 引言

从全球地震应急处置与信息服务的实践来看，多源地震信息共享集成利用、地震信息可视化表达，可有效地减轻地震灾害损失，为政府应急救灾决策提供重要的技术支持(帅向华等，2011；李华玥等，2022；Card et al，1999)。目前地震行业各业务系统产出了众多地震产品及信息，例如应急响应部门产出的地震快速评估报告、震区基本信息，公共服务部门产出的震中周边人口热力图、历史地震统计，预警速报部门产出的震源机制解、仪器烈度图，地球物理部门产出的地壳运动背景速度场、区域重力背景场，测震部门产出的强震台站信息、预警台站信息等(杨斌等，2020；帅向华等，2009；聂高众等，2012)。众多的地震产品需要一个集中汇总展示的平台(帅向华等，2021)，但单纯的数据展示或信息描述，管理决策人员无法从海量数据中获得有用信息，因此对于多源地震信息，除共享集成外，还需研究利用可视化平台进行地震信息展示。

国外对可视化平台的研究多集中在自然灾害、环境保护和可视化算法等方面，如Cavallo等(2019)研究了可视化聚类算法，Kunz等(2010)通过基于Web的制图信息系统实现了自然危险数据的可视化。国内可视化平台研究主要集中在自然灾害防御与重点监管行业等领域。刘硕(2009)讨论了可视化技术在洪水风险图编制中的应用，宋文华等(2007)以地理信息系统为平台建立了城市灾害监管系统，李红旮等(1999)在多维空间数据展示上探索了可视化与地理信息系统的结合。

为实现地震信息的可视化展示，地震产品与信息可视化平台通过对接地震速报系统、全流程一体化监控平台、公共安全数据服务平台、地震信息发布平台、灾情快速评估等系统，将测震速报数据、地震应急信息、监测运行数据、数据资源等70多项信息按照监测预警、数据资源、应急指挥等不同用户需求，通过内容重构形成用户所需的地震信息产品。并通过构建基于协同服务、地图服务以及搜索服务的地震信息可视化展示框架，利用高维数据可视化、层次数据可视化、时态数据可视化等多种可视化表达技术，建立了面向用户的分对象、分内容、分时段地震产品及信息可视化服务(Böhm et al，2007)。

地震产品与信息可视化平台采用前后端分离模式进行设计，通过数据技术，对海量地震数据进行自动汇总、实现数据同步更新，并面向不同用户对象，采用匹配的可视化手段，实现各类数据资源面向不同用户对象的可视化集成展示，提升了地震产品与信息的服务效能。

1 系统设计 1.1 系统架构设计

地震产品与信息可视化平台基于JavaEE开发，后端采用信息行业主流的开发框架Spring MVC(视图控制开发框架)，前端采用REAT(交互式用户界面设计)框架，通过轻量级的REST接口(HTTP与API前后台通信)完成交互，实现业务快速响应。平台内结构化数据采用MySQL数据库进行存储，非结构化数据基于分布式缓存Redis(高速缓存数据库)。业务系统信息通过ActiveMQ(消息队列服务)消息中间件传输。地震产品与信息可视化服务平台系统架构主要包含数据接入层、数据层、支撑层和可视化应用层四部分(图 1)。

数据接入层：应用数据处理技术，对地震速报系统、全流程一体化监控平台、公共安全数据服务平台、地震信息发布平台、灾情快速评估系统的各类数据进行接入。

数据层：实现对接入及解析处理的数据进行入库存储，为上层可视化展示提供数据支撑。

支撑层：应用大数据分析等技术，实现对数据的清洗、转换、过滤、计算，并对台站静态数据、运行状态数据、业务数据等进行关联分析、统计分析、深度挖掘、三维建模、数据检索等，为地震产品与信息可视化服务提供基础支撑。

可视化应用：数据可视化采用多种数据可视化分析手段，通过灵活的Portal门户技术，实现多维业务分析视图。可视化展示模块采用二维GIS技术和HTML5等技术，对测震速报、地震应急信息、监测运行数据、数据资源等分类进行可视化展示，直观、灵动、快捷地反映地震信息和数据服务信息等。

1.2 系统程序结构设计

地震产品与信息可视化平台程序结构设计上，前端采用基于ReactJS框架的MVVM(事件驱动控制)模式，后端基于SpringMVC框架开发，系统程序分层结构如图 2所示。

终端显示层：对监测预警、应急评估等功能模块下各地震产品及数据模板进行渲染并执行显示。

开放接口层：平台提供统一鉴权和数据服务接口，开放面向业务应用的地震目录、台站列表、地震所影响区县的开放接口服务。

请求控制层：提供数据接口，通过数据解析、数据校验、安全验证、权限验证对前端访问服务器上的数据或用户提交的数据做相应的处理，对访问控制进行转发及各类基本参数校验处理等。

业务逻辑层：处理相对具体的业务，作为后端程序架构中最关键的一个层次，主要对数据做进一步的处理，如数据计算、统计，以及基于数据库的数据查询、添加、修改、删除和导出等。

通用业务处理层：主要实现对接第三方平台封装，完成预处理返回结果及转化异常信息，与数据持久层交互，对多个数据层的组合复用。实现对业务逻辑层通用能力的下沉，如缓存方案、中间件通用处理等。

数据持久层：数据持久层所有的操作都是针对数据库的，数据库是整个软件架构中最重要的一部分，大部分业务需要围绕数据库的读写进行。在该层主要实现了数据读写、数据查询、数据统计、数据安全、数据备份等功能。

1.3 系统功能设计

地震产品与信息可视化平台由数据资源平台和资源展示系统两部分构成，数据资源平台实现各类数据资源的汇集、管理和服务等功能，资源展示系统实现对各类数据资源面向不同用户对象的可视化设计与集成展示。整个系统共包含应急信息可视化展示、监测预警信息可视化展示、数据资源信息可视化展示、应急指挥信息可视化展示、数据中台、系统管理6个功能模块，系统的结构功能如图 3所示。

1.4 数据接入设计

地震产品与信息可视化平台需要汇集多个地震数据平台的数据。数据接入模块将定时通过HTML将所需要汇集可视化展示的数据以HTTP POST请求的方式发送到地震速报系统、全流程一体化监控平台、公共安全数据服务平台、地震信息发布平台、灾情快速评估系统所在服务器，通过相关平台及系统的对应API接口，获取地震目录、地震评估报告、震区基本信息、测震速报数据、数据资源等70多项信息，并通过数据清洗过滤掉异常和不匹配的数据，正常数据进行转换后存入数据资源池，更新数据同步记录，并进行版本管理。数据接入流程逻辑如图 4所示。

2 系统实现

地震产品与信息可视化平台通过数据技术统一标准和口径，对海量地震数据进行汇总、计算、存储、加工，同时基于主流分布式架构体系，利用分布式数据处理技术构建数据中台，实现地震数据资产管理、地震数据质量管理、地震模型管理，构建标签体系，并按照不同场景用户需求，结合具体展示设备参数，定制了监测预警、数据资源、地震应急等可视化模板，实现地震产品与信息可视化展现。

监测预警地震产品可视化展示：主要展示全国各台站运行数据及数据流传输状态信息，主要包括各省台站状态统计、台站告警列表、台站各测震学科告警统计、台站类型分布、设备类型分布、地震统计、地震目录显示等(图 5)。

数据资源可视化展示：对可视化平台的数据接入量、数据转发量、产品种类、数据条目数量、平台访问量等进行可视化展示，主要包括各学科设备数量和采集数据总量、当日各省级分中心采集数据量、全国数据交互数据量、今日接收数量及总接收数据量等(图 6)。

地震应急可视化展示：对震后灾害快速评估产品、地震预警信息、烈度速报信息、灾害损失信息、震区基本情况等进行可视化展示，主要包括地震三要素信息、周边历史地震、地震灾害信息、应急图件产品、近一个月地震次数统计、近一年国内地震数量统计等(图 7)。

数据中台管理：在数据中台可对监测预警地震产品、地震应急产品、数据资源信息等进行查询、新增、编辑、删除、导入导出数据、模板下载等操作，并可在数据中台对地震影响区县、设备采集数据详情、版本管理等进行查询、编辑等(图 8)。

3 结语

地震产品与信息可视化平台实现了各类地震产品数据的汇集、管理和服务。通过对多源异构数据的高效快速处理，在数据分析的基础上，借助图形化手段，生成动态图表及分析结果，实现了面向不同用户对象的信息可视化展示。平台建设充分考虑了与现有系统对接的高可用性和高兼容性，现有各系统的各类地震产品与信息能够导入可视化平台，并且根据平台用户的使用情况和需求，定制合理、完善的可视化展示模板，为不同用户提供生动准确、实时更新的地震信息，实现地震产品信息化、现代化，提升了地震信息服务能力。地震产品与信息可视化平台实现了地震产品的汇集及可视化呈现，如何做到根据现有数据进行自动分析及预警，实现平面可视化向三维可视化的转变是今后平台发展的方向。