一种新型地震目录持久化及可视化方法
【技术领域】
[0001] 本发明设及一种计算机可视化技术方法，特别针对地震科学数据可视化中描述地 震活动时空迁移规律的新型地震目录持久化及可视化方法。
【背景技术】
[0002] 地震活动作为一种自然灾害，威胁着人类生命、财产的安全，并且长期存在。由于 地震活动发生在地壳深处，在科学上还没有完全掲开地震发生之谜，所W，对历史地震时空 迁移活动的研究，就成为目前了解地震发生规律的有效和重要途径。
[0003] 描述地震时空强分布的数据体，一般称为"地震目录"。每个已经发生且记录到的 地震事件，都会通过发震时间、位置和震级大小等描述写入到地震目录中。
[0004]通常，地震目录可视化需要结合特定的地理图、地质图等信息，才能有助了解每次 地震事件周边的地质构造信息，判定每个地区、构造或断裂的危险性。具体可视化过程还需 要按照一定的规则从地震目录库中筛选地震事件，形成一个特定的地震目录，然后再结合 二维地图等信息进行叠加显示。主要缺点是：目前没有一个统一规则去体现地震目录中事 件所属不同震级之前能量关系的可视化方法。对地震目录进行存储也没有一个统一的封装 格式，起到既保存地震目录信息，又能提供丰富的多媒体显示资源的方式。
[0005] 随着可视化技术、地理信息技术的高度发展，特别是类似于谷歌地球（Google Earth)运类=维地理信息技术的进步和成熟，在地震活动研究中，迫切需要一种新的数据 描述方法来对地震目录数据进行重新封装或称为持久化，封装后的地震目录格式，除了可 W描述地震目录本身性质之外，还应该具有广泛的通用性，适合与主流=维地理信息技术 平台进行对接，实现地震目录的数据加载，并可便捷地实现和满足地震事件时空演化的可 视化需求。
【发明内容】
[0006] 鉴于上述现有情况和不足，本发明旨在提供一种新型地震目录持久化及可视化方 法，第一，用于分级不同地震事件震级大小的可视化算法，W提高可视化质量和可视化合理 性，解决描述地震活动时空迁移规律的可视化问题；第二，用广泛应用的KML/KMZ格式封装 地震目录数据，可W有效地解决地震目录基础信息与多媒体可视化效果资源的联合存储或 持久化问题，如果W此为数据接口，可W实现在多种通用的S维地理信息系统（3DGI巧数 据平台之上对地震时空迁移规律进行可视化显示。本发明专利可W为探索地震活动时空演 化规律提供方便。
[0007]地震目录是描述地震时、空、强分布的数据集合，根据用户需求，可W从地震目录 中选取不同时空尺度范围内的指定震级范围的地震事件子集，从而为可视化过程提供数据 基础。
[0008] 为了便于研究运些地震事件子集的分布位置、规律等目的，需要将运些选取的地 震事件进行可视化。但在可视化过程中，首先要面对的是用什么样的方法去表示运些地震 事件的时空强分布，一般最常用的就是采用圆形图标在每个地震震中位置进行标注，所画 出的震中分布图就是最基本的地震目录可视化方法。在具体实施的过程中，将主要面临的 问题包括W下两个方面：（1)因为地震震级是一种度量地震释放能量的标准，一般来说，震 级每升高1级，对应的能量大约升高30倍，例如：1次8级地震释放的地震波能量相当于30 次7级地震释放能量的总和。因此，需要把不同震级的地震用不同大小的图标显示，而如何 对运些图标进行分级，如果简单按照30倍标准进行缩放，那么同时可视化3个震级W上的 地震事件时，小震级事件就会被大震级事件图标所"淹没"，于是，采用一种"规则"可W合理 地体现出不同地震对应的能量释放水平，又能达到较好可视化目的的方法是要解决的问题 之一；（2)地震事件的空间分布是不规律的，尤其是小地震事件（震级小于3级）在地理上 分布较随机，当需要一次可视化较多地震事件时，如果不进行合适的可视化画法约束，整个 画面将完全被地震事件图标所覆盖，因此，采用一种方法可W自动根据地震事件的数量等 信息来控制可视化效果，是要解决的问题之二。
[0009] 为此，本发明在可视化前，需要先设定两个参数：1、地震震级放大比E、;2、地震事 件标识占比Ei，为实现预定要求的可视化效果提供一个标准参考。下面具体描述一下运两 个参数的确定方法：
[0010] (1)地震震级放大比Ex
[0011] 因为地震震级是度量地震释放能量的一种标准，物理意义明确。地震震级也分为 很多种，如面波震级吨，矩震级M。，地方震级1^等。本发明中，可视化参数E、参考矩震级定 义实现，矩震级通常采用W下形式定义：
[0012]
[001引上式中，M。为地震矩，表示能量大小，单位为：牛?米。上式可W变为：
.则震级相差1级，地震矩相差约为31. 62倍，即能量约30倍。 因此，如果对震级可视化分类能与地震矩（能量）相联系，根据W上分析，可W采用下式作 为可视化过程中震级放大尺度分类标准：
[0014] Ex= 1. 5x
[0015] 式中，X为用户指定参数，即地震震级每增加1级，可视化图标尺度增加1. 5的指 定倍数，运样不同震级图标的可视化比例即能保持相对成比例，又可W按照指数规律与每 个震级的能量相对应。
[0016] (2)地震事件标识占比El
[0017] 因为小震级事件的时空分布不规律，如果对于每个地震事件的标识大小选择不 当，整个可视化区域内可能被地震事件标识所覆盖，为了控制可视化效果，需要限制表示地 震事件的图标占整个可视化面积的比例大小。运里，采用参数El表示。如果可视化空间面 积为A;地震事件的图标采用圆形表示，圆形直径为R;选择后的地震事件数量为N;地震事 件共包含K个震级，每个震级包含的地震数目为m,个，则EI可W用下式表示：
[0018]
[0019] 其中，E、参数为地震震级放大比，具体值可根据用户的设置带入上式。上式中未知 参数为R，需要根据用户指定的El值进行求解。
[0020] 对于每个可视化数据集，当地震事件和震级数量等参数确定后，方程可W直接求 解，得到对应参数下的R值，完成不同震级的图标标识，从而通过占用可视化面积比例参数 El的设置，有效控制了图标的大小，使可视化过程更直观、明了。
[0021] 本发明是通过W下技术方案来实现的：
[0022] 一种新型地震目录持久化及可视化方法，具体步骤包括：
[0023]步骤1、建立地震目录元数据
[0024] 在计算机中汇总W往地震事件信息，W经度、缔度、发生时间和震级为基本信息形 成所需的地震目录元数据，每个元数据记录的计量单位保持一致；记录的每个地震事件元 数据包括规则排列的时间、地点和属性=部分信息，时间部分信息包括每个地震事件发生 的"年、月、日、时、分、秒";地点部分信息包括每个地震事件发生的"经度、缔度、深度"；属 性部分信息包括"震级、震源机制、类型、备注"信息。
[00巧]步骤2、根据查询结果，确定地震可视化表达资源
[0026] 步骤201、输入相应的需查询地震事件基本信息，依据建立的地震目录元数据，得 到满足要求的可视化地震目录映射子集及相应的地震事件信息，具体表示为：
[0027] g(x,y,t,m)Gf(x,y,t,m)
[0028] 其中，g(x，y，t，m)表示按用户要求选择的可视化地震目录映射后的子集，f(X，y， t，m)为原始的地震目录集合。x，y，t，m分别表示地震事件的经度、缔度、发生时间和震级。
[0029] 步骤202、根据地震震级与地震矩能量成正比关系，设置可视化过程中震级放大尺 度分类标准：
[0030] E,= 1. 5x
[0031] 式中，X为用户指定参数，Ex为地震震级放大比，即可视化图标尺度按地震震级的 1.5倍增加。
[0032] 步骤203、W圆形表示地震事件图标，设置可视化过程中的地震事件标识占比El 为：
[0033]
[0034] 式中，A为可视化空间面积，R为地震事件图标直径，N为选择后的地震事件数量， K为选择后地震事件包含的震级个数，m,为选择后每个震级包含的地震数目，E、为地震震级 放大比。
[0035] 根据用户指定的El值，结合地震事件数量、震级个数和每个震级包含的地震数目 信息进行相应的数据集求解，求得对应的未知参数R，并W不同直径的圆形图案完成每个数 据集中每条地震事件的可视化资源表达。
[0036]步骤3、地震目录持久化封装
[0037] 将可视化地震目录映射后的子集和相对应的可视化资源表达信息存储到KML或 KMZ数据包中，完成地震目录持久化封装过程。
[0038] 步骤4、地震目录的接入与控制
[0039] 将KML或KMZ数据源接入到现有的=维地理信息系统软件中，通过=维地理信息 系统软件的读入、管理和控制，实现数据动态展示，完成地震目录可视化过程。
[0040] 所述步骤203中，可视化资源表达方式还包括颜色，颜色用于填充在各个不同直 径的圆中。
[0041] 所述圆形图案和颜色信息都来自于外界多媒体数据文件。
[0042] 所述步骤203中，可视化资源表达方式还包括带有标注性质的特定标签字段，特 定标签字段标注并显示在圆形图案的中屯、或周围。
[0043] 所述特定标签字段的内容包括：地震发生的地点、深度和/或震源机制信息。
[0044] 本发明所述的一种新型地震目录持久化及可视化方法的有益效果包括：
[0045] (1)地震可视化表达资源的确定科学、合理
[0046] 通过设置地震震级放大比E、和地震事件标识占比EI，为实现预定要求的可视化效 果提供了一个参考标准，使可视化效果更直观、明了、清晰、准确，避免了W往可视化结果相 互'覆盖'的现象。
[0047] 似有利于发现地震活动规律
[0048] 通过采用KML/KMZ格式来将地震目录数据与多媒体可视化资源一起进行封装，与 通用的S维地理信息系统（3DGI巧软件实现数据交互，可W提高可视化效率，高效、便捷地 实现大量地震目录的时空分布规律可视化，在=维地理信息资源环境下，更加易于发现地 震活动的时空演化规律。
[0049] (3)通用规范的数据格式
[0050] KML基于XML语法来对数据对象进行管理，其对数据属性等参数的管理更加规范， 是一种理想且规范的通用数据管理方法，类似于一种小型的文件型数据库，比利用通常的 普通文本文件来存储数据更加规范，且更容易进行扩展。
[0051] (4)丰富的可视化效果
[0052] 通过本发明提