地震监测数据三维交互式实时显示系统的开发-震灾防御技术.PDF

第 11 卷 第 2 期 震灾防御技术 Vol. 11 ，No. 2 2016 年 06 月 Technology for Earthquake Disaster Prevention Jun. ，2016 高洋，闵照旭，颜其中，2016．地震监测数据三维交互式实时显示系统开发．震灾防御技术，11 （2）：412—419． doi：10.11899/zzf 地震监测数据三维交互式实时 显示系统的开发1 高 洋 闵照旭 颜其中 （云南省地震局，昆明 650224 ） 摘要 随着中国地震局“十五”网络项目的完成，云南省测震台网的日常地震监测工作都基于网络数 据库系统，而现有的数据显示系统未与数据库系统有效结合。本文结合“十五”中国数字地震观测网 络项目数据库系统，运用三维数据可视化、交互式图形界面技术开发了可实时显示三维地震监测数据 信息的软件系统，改变了原有显示系统实时性、可操作性差和无法显示地震数据三维空间信息及时空 变化关系的状况。 关键词：地震监测数据 三维数据可视化 交互式图形界面 引言 在科学研究领域中，对研究对象进行实际观测、科学实验以及理论计算等科研工作都将 产生大量的科学数据。如何有效地使用和解释这些观测数据和处理结果已成为科学工作者所 关注的热点。通过直观的视觉方式描述和认识科学数据是研究人员易于接受的数据解释手段 （唐泽圣等，1999），因此将科学观测数据和处理结果以可视化方式呈现的各种数据显示系统 应运而生。 地震监测作为一项兼具观测性和理论性的工作，在日常监测工作中将产生大量的观测和 处理数据，地震监测工作者和科研人员同样需要合适的数据显示系统，对观测和计算得到的 各类地震数据进行显示和解释分析。就云南省测震台网的情况而言，一直以来所使用的数据 显示系统多是以二维静态的图形图像来描述地震监测数据的空间位置和属性。然而，地震监 测工作产出的观测和计算数据多为三维离散数据，现有数据显示系统的二维显示解释方式无 法描述地震监测数据的三维空间信息，存在数据显示解释效率低、无法充分利用三维数据信 息、显示视野受限制、显示内容单一、交互操作性差等问题（高级等，2008）。随着“十五” 中国数字地震观测网络项目的完成，云南省测震台网的日常地震监测工作都基于网络系统， 地震监测数据信息的传输、处理以及存储方式较以往有了较大改变，台网地震数据信息的管 理维护都是以“十五”中国数字地震观测网络项目网络数据库为基础。现有的数据显示系统 1 基金项目 中国地震局 2015 年度测震台网青年骨干培养专项 ［收稿日期］ 2015-07-28 ［作者简介］高洋，男，生于 1980 年。工程师。现主要从事地震监测和地震学研究工作。Email ：dafang222@ 2 期 高洋等：地震监测数据三维交互式实时显示系统的开发 413 尚无法与数据库系统有效结合，测震台网的地震速报定位结果和自动定位程序定位结果等地 震监测数据缺乏合适的实时显示工具。 综合以上因素，开发能够实现数据三维可视化功能，具有实时性及可操作性强的地震监 测数据显示系统成为当前云南省地震监测工作的迫切需求。我国在地学数据三维可视化显示 系统软件研制方面尚属于起步阶段（颜辉武等，2005）。本文结合云南省测震台网监测产出数 据的特点，对地球科学数据三维可视化交互理论、技术以及实现方式进行了研究，并在此基 础上利用 TCL/TK 脚本语言、C++程序设计语言与 Kitware Inc.公司的三维可视化工具包 VTK （The Visualization Toolkit ），在地震监测数据三维可视化显示系统软件研制方面做出了尝试， 开发了与“十五”网络数据库结合的能够三维显示地震监测数据的实时交互式显示系统。 1 系统开发内容 固体地球物理三维数据模型和可视化应用技术是 21 世纪具有开拓性的前沿研究领域（戴 广宏，1997）。地震监测研究工作由目前的监测、描述评估向未来的模型预报和决策支持系统 发展，即对以数据为主的资料和信息进行合成和分析，进而