震中参考地名是为标明地震发生位置给出的震中附近地表标志的名称,是一项重要的地震参数(和锐等,2010),也是地震速报工作中必不可少的重要组成部分。按照地震速报技术管理规定(2015修订版)要求,对于行政区外300 km范围内符合震级要求的地震要完成速报。
新疆地处中国西北边陲,周边与多个国家和地区接壤,陆地边境线长达5 600多千米,占中国陆地边境线总长度的1/4。目前中国省级测震台网使用中国地震速报信息共享服务系统——EQIM(Earthquake Instant Messenger)软件,实现地震速报信息上传到国家地震台网中心。由于EQIM的地图模块中没有境外国家和地区的地图,使得定位境外地震搜索地名时,震中参考地名显示为“沿海或国外”。此时地震速报人员必须手工移动鼠标光标查找震中距新疆边界的最短距离,结合震级大小判断是否符合地震速报要求,对于符合速报要求的地震,需要从纸质版地图或网上在线查询地名,纸质版地图只能判断地震发生的大概位置,国与国交界地名难以判断时,必须从Google地图或天地图在线查询地名。工作繁琐且困难,不利于地震速报工作的开展。
为解决上述问题,在Google地图上对新疆周边的哈萨克斯坦、吉尔吉斯斯坦、塔吉克斯坦、蒙古、俄罗斯、阿富汗、克什米尔等国家和地区行政边界进行矢量化操作,提取含有坐标信息的KML文件,以Delphi编程语言为工具,实现从地震速报定位生成的phase文件中直接读取发震时刻、经纬度、震级和深度等信息,并在地图中标示相应位置,从而快速确定境外国家或地区震中参考地名,同时以在线天地图API开发的地名查询为参考,确保地名准确性,实现境外地震定位后速报信息的快速上传。
1 周边国家或地区边界数据生成 1.1 数字地图选择目前,国际上使用广泛的在线数字地图为Google地图,是一款由Google公司提供的电子地图,提供全球范围的地图、数据和地理位置。由于Google地图在中国有20级图层数据,每增加1级,清晰度增加若干倍,能够满足不同用户对不同级别数据的需求, 因此在地学研究中应用广泛。在Google地图中,用户可以根据需求采用不同工具绘制相应地理要素,并以KML文件格式存储。KML全称为 Keyhole Markup Language,是由Google公司开发的侧重于地理可视化的语言,是一种基于XML和文件格式的文件,用来描述和保存地理信息,如点、线、图片和折线等基本几何图形元素。KML文件功能多元且广泛,一般使用者可以创建KML文件来标记地址和记录路线等(张剑等,2011;詹陈胜等,2015)。
中国最近几年上线的“天地图”是国家测绘地理信息局建设的地理信息综合服务网站,是“数字中国”的重要组成部分,可以向社会公众提供权威、可信、统一的在线地图服务。天地图集成海量基础地理信息资源,中国矢量地图数据较为丰富,但国家级别的行政边界来源于1:100万的小比例尺矢量数据,在数字地图中显示的比例尺可以改变,但是源数据比例尺决定了数据的几何精度,一般大比例尺地图,内容详细,几何精度高,小比例尺地图内容概括性强。1:100万的源数据精度使得天地图中国家级别的行政边界几何精度不高,所以在提取新疆周边国家和地区坐标数据时,采用Google地图中的坐标数据,而把天地图在线查询作为辅助参考对比,以确保地名的准确性。
1.2 坐标采集与存储地理数据采集就是从Google地图中取得地物特征点的经纬度坐标,并按照预先设计的地物模型生成客户端叠加层对象,采集结束后存入服务器端对应的KML文件,并显示在Google地图上(杨立法,2013)。
(1)对于行政边界而言,需要采集不规则多边形各个顶点坐标,尔后构成多边形。比如,吉尔吉斯斯坦与中国、哈萨克斯坦、乌兹别克斯坦、塔吉克斯坦接壤,为了保证国与国边界的唯一性,采集KML数据的过程中,吉尔吉斯斯坦边界数据不直接1次提取,国与国交界线坐标分别单独存储。这样在提取吉尔吉斯斯坦周边国家坐标时,交界线坐标可以重复利用,从而保证边界唯一,并减少数据采集过程工作量。
(2)对于采集过程中的比例尺而言,在Google地图中,缩放级别越高,源数据比例尺越大,提取的行政边界坐标精度越高,但是处理的数据量就会越大,效率降低。由于新疆行政区边线外300 km范围内满足震级要求的地震才需速报,所以根据此范围采取不同缩放比例来提取坐标。300 km范围内采用较大缩放比例,使用谷歌地图中第16级图层,从而保证更高的几何精度;对于300 km外坐标数据,为了减少工作量,采用第11级图层数据。
(3)对于坐标点采样间隔而言,在谷歌地图中提取坐标的采样间隔大小与边界曲线的变化趋势相关。对按1次曲线(直线)变化的边界线,只要采样始点、终点即可;对按2次或以上曲线变化的边界曲线,采样最大间隔必须小于实际要求的最小分辨间隔(何少林,1998),如实际要求地名分辨到5 km内,则采样最大间隔必须小于5 km,从而保证采样造成的误差在允许范围内。
2 查询软件功能及运行 2.1 查询软件功能新疆境外震中参考地名查询软件在Delphi编程语言开发环境下实现,包括菜单栏、信息栏、放大窗口、地图显示主窗口等。本软件主要分为3个模块,分别为震中参考地名查询和显示、自动测距、速报剩余时间显示。
(1)地名查询与显示。打开定位生成的phase文件,读取定位生成发震时刻、经度、纬度、震级、深度等信息,震中位置在地图显示窗口显示。地图显示窗口包括2个部分,分别为从谷歌地图提取的境外行政边界地图和天地图API实现的在线查询,2种地图进行对比显示,确保震中参考地名的准确性。
(2)测距功能。根据定位的震中经纬度计算与新疆边界的最短距离,并在软件中显示,从而可以结合震级大小对此次地震是否需要速报做出判断。
(3)速报剩余时间显示。读取phase文件中的发震时刻信息,计算地震速报剩余时间,并在窗口中显示,防止速报超时。
2.2 软件运行以2016年7月14日发生在塔吉克斯坦的M 3.3地震为例,地震定位完成后,在EQIM中参考地名显示为国外地震。打开新疆境外地名查询软件,在地震参数文件输入栏中打开MSDP定位生成的XJ.201607141453.0001.phase文件,此时在地震参数界面显示定位后地震参数,见图 1。点击界面中的地震标注,分别在Google地图和在线天地图中标示相应震中位置,视窗缩放用于选择对震中附近地图按比例缩放,以便震中落在边界附近时能清楚区分震中位于哪个国家。地图显示主界面见图 2,图中黑色圆为震中位置。从图 2中Google地图数据右下角放大窗口可见,震中位于塔吉克斯坦境内,在线天地图放大后同样显示为塔吉克斯坦,从而确定震中地名所在国家为塔吉克斯坦。自动测量震中距新疆边界2.8 km,由于此次地震为M 3.3,满足50 km内,M≥3时地震速报的要求,从而做出快速确定震中参考地名并速报地震的判断。
震中参考地名的确定是地震速报工作中不可缺少的环节,新疆境外震中参考地名查询软件可以快速确定新疆周边国家和地区的参考地名,使得境外地震速报速度和地名准确性都得到明显提高。新疆境外震中参考地名查询软件使用过程中需注意某些问题,如软件会自动计算震中与新疆边界的最短距离,但该距离与EQIM中手动测量的最短距离稍有差别,原因是EQIM与谷歌中的新疆地图并不完全一致,当自动测量的最短距离为需要速报的临界值附近时,需要以EQIM中手动查询最短距离为准,也就是以EQIM中的新疆地图为准。
和锐, 冯义钧, 肖承邺. 确定震中参考地名的原则与方法[J]. 中国地震, 2010, 26(1): 84-91. | |
何少林, 李海亮, 肖军. 快速准确地自动检索地名的一种方法[J]. 地震地磁观测与研究, 1998, 19(3): 70-72. | |
杨立法. 基于谷歌遥感影像的地理数据采集与制图[J]. 西安文理学院学报(自然科学版), 2013, 16(1): 1-5. | |
詹陈胜, 龚振华, 乔冬香, 等. 基于 KML 的三维遥感影像地名查询系统设计与实现[J]. 测绘与空间地理信息, 2015, 38(7): 155-157. | |
张剑, 刘梦花, 陈自华, 等. 基于 Google Earth 平台地震勘探点位批量显示与输出[J]. 工程地球物理学报, 2011, 8(4): 472-476. |