为提升地震应急产品的共享时效性，设计了一套基于FTP协议的地震应急产品共享系统。系统通过移动互联网与地震速报系统之间保持长连接，利用MQTT协议实时接收地震速报信息，根据地震烈度衰减模型生成地震影响场，运用ArcPy站点包自动产出应急专题图，然后通过调用jinja2模板引擎生成震区基本情况报告，最后利用FTP协议将产出的地震应急产品自动传输至局共享服务器。地震应急产品共享系统已向福建省地震局相关人员提供服务，并在数次台湾地震中取得良好效果。
In order to improve the sharing timeliness of earthquake emergency product，an earthquake emergency product sharing system based on FTP protocol is designed in this paper. The system maintains a long connection with the earthquake quick report system through the mobile Internet， receives the earthquake quick report information in real time by using the MQTT protocol，generates the seismic influence field according to the seismic intensity attenuation model，automatically outputs the emergency thematic map by using ArcPy site package，and then generates the basic situation report of the earthquake area by calling Jinja2 template engine. Finally， the earthquake emergency products are automatically transferred to the local shared server by using FTP protocol. The earthquake emergency product sharing system has provided service to the relevant personnel of Fujian Earthquake Agency and achieved good results in several Taiwan earthquakes.
引言 1 ArcPy站点包
ArcPy，即 ArcGIS + Python，是 ESRI 公 司（Environmental Systems Research Institute，Inc.美国环境系统研究所公司）制作的站点包。通过ArcPy可以高效地调用ArcGIS工具箱进行地理数据管理、数据分析和转换、自动化制图等一系列操作。当系统达到触发条件时，数据接收处理模块将解析提取地震速报数据包中的各项参数，根据地震烈度衰减模型产出地震影响场，随后利用ArcPy进行相关空间分析和数据转换，影响场图层会添加至预设好的地震专题图模板，最后按照设定的符号和标注方式进行符号化，自动产出地震专题图件。
2 FTP协议
FTP协议是TCP/IP协议组中的协议之一，它是网络共享的一套文件传输标准协议[8] 。FTP协议的通信双方，一方为FTP客户端，另一方为FTP服务器。在通信双方建立连接后，就可以使用FTP协议将FTP客户端的文件传输到FTP服务器端。FTP协议能够提供高效可靠地数据传输，因此广泛应用于网络文件传送。本文的FTP客户端是系统部署所在工作站，FTP服务器是一台局共享服务器，地震应急产品共享系统通过FTP协议将产出的专题图和震区基本情况报告自动传输至局共享服务器，相关领导专家便可以通过工作电脑或指挥大厅大屏快捷高效地获取地震灾害事件的震区基本情况。
3 地震应急产品共享系统
3.1系统架构
地震应急产品共享系统架构设计，主要考虑系统访问便捷、数据统一存储、结果展示直观、查询结果共享等需求，总体架构由“数据层”、“支撑层”、“服务层”、“应用层”四层组成，具体如图1 所示。数据层主要是平台地震应急信息数据的存储、管理和更新，包括应急基础数据、地理空间数据、各类专题数据和数据文件。支撑层主要包括GIS服务器、数据库服务器等平台服务器系统，以实现存储数据和地图发布服务，平台采用内网和外网分开运行的思路设计，内网主要是实现速报信息接收、处理加工和应用服务，外网主要是实现产品发布。平台的标准规范与运行管理机制包括接口规范、数据标准、技术标准、管理办法和开发规范等。服务层由各类服务组件组成，主要包括专题图生成服务、报告生成服务、地图应用服务、信息发布服务等，将应用程序的不同功能通过服务之间定义良好的接口和契约联系起来。应用层用来实现各项应用系统的功能，分为服务器端和用户端两部分。服务器端包括：速报信息接收和处理系统、专题图生成系统、报告生成系统和信息发布和共享系统，各应用系统通过功能模块调用服务层提供的接口，实现对平台资源的利用。用户端包括：Web平台和企业微信等。
3.2系统设计
图2 为基于FTP协议的地震应急产品共享系统服务示意图。地震事件是突发事件，因此地震应急产品共享系统与速报系统之间需要保持可靠的长连接，本系统通过MQTT协议（一种“轻量级”基于二进制的发布/订阅消息推送协议）的心跳包维持长连接。当地震应急产品共享系统订阅到速报数据处理系统产出的满足应急产品发布条件的地震速报信息时，系统将根据地震烈度衰减关系生成地震影响场，ArcPy中的制图模块将快速绘制专题地图，然后通过调用jinja2模板引擎生成震区基本情况报告，最后利用FTP协议将产出的地震应急产品自动传输至局共享服务器。
图1 地震应急共享平台架构图Fig.1 Architecture diagram of earthquake emergency sharing platform
图2 地震应急产品共享系统服务示意图Fig.2 Schematic diagram of earthquake emergency product sharing system
3.3 地震速报信息数据包
地震速报信息数据传输使用的主题是EQR，兼容多种数据格式，其中json格式的字段说明如表1 所示：
表1 Json格式的地震速报信息字段信息表Table1 Field information table of earthquake quick report in Json format
3.4地震影响场生成
当系统订阅到地震速报数据处理系统产出的满足应急产品共享条件的地震正式报信息时，数据接收处理模块首先会提取地震速报数据包的主题名，从数据包中解析各参数，专题图自动产出模块开始生成地震等震线：
（1）预估震中烈度。通过震中烈度与震级、震源深度的经验关系估算[9] ：
Ic =4.154 + 0.113M2 - 0.0515H（1）
式（1）中，Ic 为震中烈度，M为震级，H表示震源深度。
（2）初判影响场方向。本文将距离震中位置最近的活动断层走向定为烈度圈方向。
（3）根据中国东部地区烈度衰减模型[10] 估计烈度圈长短轴的长度：
长轴： Ia =5.019+1.446 M-4.136lg（Ra +24）
σ=0.517（2）
短轴： Ib =2.240+1.446 M-3.070lg（Rb +9）
σ=0.517（3）
上式中，I表示烈度值，M是震级，R是震中距。
3.5 地震专题图和震区基本情况报告生成
3.5.1专题图生成
破坏性地震发生后，省级应急部门需要提供震中位置图、震区人口密度图、震区交通图、地震烈度快速评估图等一系列地震应急专题图件。相应的地震应急专题图模板需要预先制作并储存好。依据中国地震局办公室2011年印发的《破坏性地震应急专题地图产出流程与制作规范（试行）》，地震专题图主要包括制图底图、专题内容、制图比例尺、空间参考系统、图例和图面整饰共6个方面。制图底图要素包括地形、行政区界线、居民点、道路、河流、湖泊、经纬线等。专题内容为展现破坏性地震应急急需的相关信息。制图时采用适当的比例尺和空间参考系统。图例包括符号、色彩和标注三要素。图面整饰是指对图面外貌相关内容的美化和规格化，主要包括图名、指北针、编制单位、编制时间、图件说明等的标注[11] 。当系统触发自动生成地震影响场图层后，等震线图层将会叠加至预设的专题图模板中，图名提取速报参数中的震中位置和震级自动生成：“震中位置+震级+模板名称”，制图时间获取成图的当前时间，从而快速产出专题图。
3.5.2 震区基本情况报告生成
应急专题图生成后，基于Python内置的jinja2模板引擎，利用ArcPy空间统计分析得到的震中距主要城市距离、震区百公里范围内最大历史地震、影响场预估烈度和灾区面积等震区基本情况[12] 及地震专题图件，渲染模板输出震区基本情况报告。
3.6 FTP协议传输共享服务器
地震应急产品共享系统通过FTP协议将产出的应急专题图和震区基本情况报告自动传输至局共享服务器。地震专题图和震区报告生成后，系统将向局共享服务器的IP地址和TCP的21端口发起连接请求，建立连接后应急产品就会自动传输至局共享服务器的指定目录。相关领导专家便可以通过局域网内的工作电脑或指挥大厅大屏快捷高效地获取地震灾害事件的基本信息，对灾情进行初步的判断，为决策救援提供技术支持。
4 实例
据中国地震台网正式测定：北京时间2022年03月23日01时41分，在台湾台东县海域（北纬23.45°，东经121.55°）发生6.6级地震，震源深度20公里。地震造成台湾几乎全岛震感明显，台北地区震感强烈，福建福州、厦门、泉州、浙江温州等地亦有震感。
地震应急产品共享系统于地震正式报后十几秒产出地震影响场快速评估图，在两分钟内产出了震中地形图、震中与福建沿海主要城市距离图、震区历史地震分布图、震区人口密度图等一系列地震专题图件和震区基本情况报告并上传至局共享服务器的指定目录。图3 为电脑端台湾台东县海域地震震区基本情况报告的部分显示界面。
5 结论
为提升地震应急产品服务能力，本文设计了一套基于FTP协议的地震应急产品共享系统。该系统通过MQTT协议实时接入地震速报参数信息，利用烈度衰减模型生成地震影响场，运用ArcPy站点包自动出图，利用Python内置的jinja2模板引擎产出和震区基本情况报告，最后通过FTP协议将产出的地震专题图和震区基本情况报告等应急产品自动上传至局共享服务器的指定目录。该系统实现了从接入地震速报到推送共享服务器的自动化智能化流程。地震应急产品共享平台可为相关部门的地震应急处置行动提供决策依据，通过融合现有数据、网络和软硬件资源，充分利用现有的应急基础数据库、技术系统与软件成果，实现了从数据获取到产品生成再到前端推送的自动化智能化流程，将碎片分散的应用系统串联起来，使有限的资源发挥最大效益，促进了地震信息共享，提升了地震应急产品的服务能力和灾害的应急处置能力。
图3 电脑端震区基本情况报告界面Fig.3 The basic situation report interface of earthquake area in computer terminal
图1 地震应急共享平台架构图Fig.1 Architecture diagram of earthquake emergency sharing platform 图2 地震应急产品共享系统服务示意图Fig.2 Schematic diagram of earthquake emergency product sharing system 表1 Json格式的地震速报信息字段信息表Table1 Field information table of earthquake quick report in Json format 图3 电脑端震区基本情况报告界面Fig.3 The basic situation report interface of earthquake area in computer terminal
