台灣地震資訊系統建置之初步研究

鄭錦桐1廖啟雯 2李錫堤1,2,蔡義本1

  1. 國立中央大學地球物理研究所
  2. 國立中央大學應用地質研究所

摘要

本文介紹國立中央大學近期發展中台灣地震資訊系統的系統架構及建置過程,並發表網際網路WWW站址,供上網使用測試。測試中的系統主要包括了:(1) MapInfo桌上型地理資訊系統(2) Microsoft SQL Server資料庫管理系統, (3)Microsoft Internet Information Server (IIS) 所架設的網站,及(4)各種不同版本的WWW瀏覽器。全部架設在網際網路上,可提供跨平台的服務。

系統發展過程中除了系統規劃及軟硬體設備的選擇外,主要的工作包括資料庫建置及應用程式設計兩大項;使用者界面設計則是另一次要工作。在這一個系統之下,使用者可輕易的在個人電腦的WWW瀏覽器上及桌上型GIS工作站上查詢地震相關資料,及利用系統提供的應用程式做分析及圖形展示,提升整體的工作效率。本研究可作為未來發展「地震快速情報系統」的參考。

前言

台灣位處環太平洋地震帶,地震災害是人人關心的問題。尤其是在國外一有大地震發生時,國人更是關心台灣地區地震發生的可能。對於地震資訊的需求,也日漸殷切。因此,頗值得發展一套方便使用的地震資訊系統,提供大眾方便獲取最新的地震的資訊,亦能提供工程及防災上的應用。

隨著資訊發達以及網際網路的使用,以磁帶傳送資料已經過時。FTP檔案傳送服務則隨著圖文並茂的WWW瀏覽器的普遍被使用,而逐漸被取代。一套方便使用的地震資訊系統才能落實到民間機構,廣為民眾喜愛。目前廣受注目的WWW站的架設及WWW瀏覽器服務,正可以達到這樣的要求。因此,本文將WWW的部份,包括系統架構及應用程式設計列為介紹的重點。

系統架構

因為整個系統將有相當龐大的地震資料及相關的地理資訊圖層與屬性資料須要建構,且須考慮到跨平台的遠端服務問題,所以系統規劃及系統架構的建立,甚為重要。在這一個需求之下,資料儲存方面,必須採用資料庫管理系統及分散式資料庫架構,妥善管理伺服端龐大的資料組合,並提供客戶端方便的資料擷取。分析方面,嘗試以桌上型地理資訊系統配合專業應用程式,連結資料庫及進行分析工作。遠端服務方面,建立WWW站以方便客戶端瀏覽器來連結資料庫及使用應用程式。

實驗中的地震資訊系統架構如圖一。在伺服端以ODBC(Open Database Connectivity)(Microsoft Corporation, 1994)CGI(Common Gateway Interface) (Gundavaram, 1996) 技術連結資料庫伺服器。客戶端可使用WWW瀏覽器或桌上型地理資訊系統,透過網際網路使用伺服端提供的應用程式及資料庫服務。

軟硬體設備

考慮地震資訊系統整體的需求,我們選擇了以下的軟體搭配:

  1. Microsoft WindowsNT Server中文作業系統3.51版,
  2. MapInfo桌上型地理資訊系統4.0版,
    1. Microsoft SQL Server主從式資料庫管理系統6.5版,及
  3. Microsoft Internet Information Server (IIS) 網站伺服器。

選擇上述搭配的理由,我們同時考量了效率、費用及未來的發展潛力。

WindowsNT(Microsoft Corporation ,1996)是個跨平台,支援多CPU,且具備良好的網際網路發展環境的視窗型32位元作業系統。它不但是一個具有前瞻性的作業系統,同時也提供了個人電腦使用最為普遍的16位元子系統及提供Macintosh的檔案服務支援,故很適合於目前學術界的使用環境。

MapInfo桌上型地理資訊系統(MapInfo Corporation, 1995a)不但提供了視窗型的操作環境及系統支援,且提供了MapBasic程式語言(MapInfo Corporation, 1995b),方便擴充系統功能。目前即有的地理資訊系統,包括:ESRI公司ARC/INFOIntergraph公司的MGE,及Genasys公司的GENAMAP等皆尚未提供地震分析的模組,欲建置一套地震資訊系統,必須自行擴充即有地理資訊系統的功能。MapInfo地理資訊系統在系統功能的擴充上,甚為方便。

資料庫管理系統方面,選擇了Microsoft SQL Server主從式資料庫管理系統((Microsoft Corporation ,1995; Spenik, 1995),的主要考量如下:

  1. Microsoft SQL Server可與WindowsNT作業系統做最佳的搭配,這也是Microsoft公司極力推薦的一套大型資料庫管理系統。
  2. Microsoft SQL Server提供極佳的資料庫安全管理,及使用上的方便性,只要客戶端有支援ODBC驅動程式的軟體,例如:Microsoft AccessMicrosoft FoxProVisual Basic等皆可做資料庫的存取。
  3. MapInfo地理資訊系統中及在IIS網站伺服器上皆可直接存取Microsoft SQL Server的屬性資料,不須另外設計程式。
  4. Microsoft SQL Server費用低廉,操作及維護簡易。

網站伺服器選擇IIS除考慮其與WindowsNT作業系統及SQL Server的搭配外,尚考慮了它提供了Standard CGI的輸入及輸出方式,方便應用程式與網站伺服器間的溝通。此外,亦考慮了此項軟體係由微軟公司免費提供。

應用程式方面,主要使用了Visual BasicMapBasicMicrosoft Fortran PowerStation32位元程式編譯器。在MapInfo地理資訊系統上,主要的開發語言係使用MapBasicFortran;在網站伺服器內,則主要使用Fortran語言。

硬體設備為兩部Pentium-90個人電腦以主從式(Cient/Server)網路架構進行實驗,兩部電腦皆配備32MB主記憶體及2GB硬碟各乙顆。伺服器端使用WindowsNT Server作業系統,客戶端的作業系統則為Windows95。在客戶端測試用的瀏覽器包括:Microsoft Internet Explorer 3.0, Netscape Navigator 2.03.0。在客戶端使用桌上型地理資訊系統時,另加裝ODBC驅動程式。

系統建置過程

地震資料庫建置方面,採用鄭世楠等人(1995)整理的地震目錄,另外採用中央氣象局地震觀測網(CWBSN)19731990年,規模2≦M3.99之地震,及1991年至1996年四月,規模M1.0以上之地震目錄。將地震目錄原始文字檔資料,轉換為MapInfo圖層檔案格式(鄭錦桐,李錫堤,1996) ,並將地震目錄資料轉入SQL Server資料庫管理系統。

地理資訊圖層及屬性資料建置方面,包括內政部四十萬分之一的地理資訊圖層與屬性資料,及SPOT衛星影像等,全部轉換為MapInfo的圖層檔案。並安裝於客戶端MapInfo桌上型地理資訊系統內。地理資訊屬性資料亦可轉入SQL資料庫管理系統。

地理資訊系統之建置方面,在MapInfo地理資訊系統內建立相關地理資訊圖層,並配合MapBasicFortran程式設計來建構地震資訊系統(鄭錦桐,李錫堤,1996) 。客戶端可以SQL語言(structure query language),透過ODBC查詢伺服端資料庫資料,傳回客戶端以進行資料分析。

WWW站架設方面,先以微軟的IIS架設中央大學應用地質研究所的網站伺服器(http://www.geo.ncu.edu.tw),本研究再置測試網頁於地理資訊網頁中的地震防災項下。網站伺服器以ODBC與資料庫伺服器連結。本網頁目前已提供客戶端透過WWW瀏覽器查詢台灣地區各行政區內地震發生狀況及統計地震發生次數等

網站應用程式之建立方面,採用Fortran 90程式語言,以Microsoft Fortran PowerStation 4.0做編譯,並以CGI技術連結網站伺服器。在影像及繪圖方面,使用中央大學應用地質研究所發展之PLOT3D繪圖副程式集(http://www.geo.ncu.edu.tw/research/soft/plot3d/plot3d.htm)。目前在網站上提供的應用程式包括:(1) 三維震源展示程式,(2)二維震源展示程式及若干套疊的地理資訊圖層,及(3)場址PGA年超越機率分析程式等(見圖二)。使用者利用WWW瀏覽器輸入參數,即可執行伺服端的這些應用程式,並且將分析結果及圖表展現於使用者的瀏覽器上。

結果

  1. 本研究完成了一套台灣地震資訊系統的雛形。使用者可利用個人電腦的WWW瀏覽器上網查詢台灣地震目錄,了解各個地區地震發生的情形,及作為工程上地震防災使用。其網址是:http://www.geo.ncu.edu.tw/gis/eq/eqtwqry.htm
  2. 本研究完成的主從式資料庫是為一種可提供跨平台服務的分散式資料庫。使用者安裝SQL Client Configuration Utility後可透過ODBC驅動程式連結本資料庫分享地震相關資料,目前的網址暫放在:140.115.123.52
  3. MapInfo桌上型地理資訊系統4.0以上的版本內部已提供ODBC驅動程式,在安裝SQL Client Configuration Utility後,可直接上網分享資料。

後續研究

  1. 在資料庫建置方面,除了繼續利用中央象局最近的地震資料更新本資料庫外,我們將繼續增加更多可用的地理資訊圖層,例如:活斷層分佈圖,及土壤液化潛能分佈圖等,以方便使用。
  2. 在應用程式開發方面,將按使用者需求繼續增加。例如:在WWW瀏覽器上,以圖形的方式直接顯示中央氣象局最新的地震目錄。
  3. 在系統架構上,將考慮在網站伺服器與資料庫伺服器之間,再加一個GIS伺服器。目前MapInfo公司已在美國初步推出"ProServer" GIS伺服器,並提供許多可在程式中呼叫的應用程式設計界面(Application programming interface, API),供網站應用程式直接開啟地理資訊系統圖層及使用地理資訊系統功能。後續研究將進一步利用此伺服器的功能,使網站使用者能進一步使用更多的地理資訊系統功能。

參考文獻

Gubdavaram, Shishir, 1996, CGI Program on the world wide web, O'REILLY & Associates Inc., P527.

MapInfo Corporation, 1995a, MapBasic 4.0 Reference, P556.

MapInfo Corporation, 1995b, MapInfo Professional 4.0 Reference, P543.

Microsoft Corporation ,1994, ODBC 2.0 Programmer's Reference and SDK Guide, P965.

Microsoft Corporation ,1995, Administrator's Companion Microsoft SQL server, P1096.

Microsoft Corporation ,1996, Microsoft WindowsNT Server中文版系統指南,P521.

Spenik, Mark, Orryn Sledge, 1995, Microsoft SQL server DBA survival guide, Sams publishing, P696.

葉永田,鄭世楠,辛在勤,何美儀,1995,台灣數個地震目錄的定位與規模評估(III),交通部中央氣象局地震測報中心技術報告彙編,第11卷,243-264.

鄭錦桐,李錫堤, 1996,運用地理資訊系統建立台灣地震資料庫,中國地質學會八十五年年會大會手冊及論文摘要,583-587.