PDF de programación - Sistema de análisis de la sismicidad sobre servidor Web

José Leonardo Alvarez-Gómez*

Centro Nacional de Investigaciones Sismológicas, Cuba. Email: [email protected]

Recibido: enero 15, 2014

Aceptado: junio 30, 2014



Ciencias de la Tierra y el Espacio, julio-diciembre, 2014, Vol.15, No.2, pp. 184-198, ISSN 1729-3790

Sistema de análisis de la sismicidad sobre servidor Web



Resumen

Se presenta un sistema de análisis de la sismicidad que funciona sobre un servidor web, compuesto de páginas web
que pasan datos iniciales a aplicaciones “cgi” las cuales hacen uso de otras aplicaciones en “perl”, programas en
FORTRAN, y programas de confección mapas y gráficos. Funciona sobre un servidor web en Linux. Todo está
realizado sobre plataforma de código abierto (Open Source). Los mapas se confeccionan con el GMT, incluido total
o parcialmente en las distribuciones de Linux más comunes (aunque es preferible su instalación a partir de las
fuentes) que usan bases de topografía-batimetría, también son libres, así como mapas geofísicos. Los gráficos se
construyen usando el “gnuplot” y los programas en FORTRAN son compilados con el compilador “gfortran”, que
está presentes en todas las distribuciones de Linux. Se pueden obtener los siguientes resultados: (a) mapas de
epicentros, liberación de energía, mecanismos focales y densidad de epicentros, (b) gráficos espacio-temporales, de
terremotos en profundidad y de liberación de energía. Puede importar catálogos de terremotos y mecanismos
focales, mapas geofísicos y otros. Los resultados son textos e imágenes en formato PS, EPS y GIF. El sistema puede
ser montado sobre un servidor o sobre computadoras de mesa y portátiles.

Palabras clave: sismicidad, mapas, aplicación web


System of seismicity analysis on a Web Server


Abstract

A system for the analysis of seismicity is presented. It works in a Linux web server and it is composed from web
pages that pass the initial data to CGI scripts that make use of perl scripts, FORTRAN programs and specialized
programs for maps and graphics preparation. All the system is “open source”. The maps are prepared with GMT,
that is totally or partially included in the more popular Linux distribution (although it is preferred its installation
from sources). In maps' preparation there are used topographic-bathymetric data, also free, as well as geophysical
maps. The graphics are constructed with “gnuplot” and the FORTRAN programs are compiled with “gfortran”
compiler, that is present in all Linux distributions. The following results can be obtained: (a) maps of epicentres,
energy release, focal mechanisms and epicentres' density, (b) graphics space-temporal, of epicentres in depth and
energy release. It can import catalogues, geophysical maps, etc.. The results are text files and images in formats PS,
EPS and GIF. The system can be installed in a server or in PC or laptops.

Key words: seismicity, maps, web application



José Leonardo Alvarez-Gómez* Centro Nacional de Investigaciones Sismológicas, Cuba. Email:

[email protected]

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Alvarez-Gómez

1. Introducción

Siempre que se hace un análisis de la sismicidad de una región es necesario preparar cierta cantidad de materiales,
como son los mapas de epicentros, de ubicación y tipo de mecanismos focales y de otras representaciones de la
ocurrencia de terremotos. Es igualmente importante la preparación de perfiles, gráficos espacio-temporales y de
liberación de energía, etc. Estos materiales simples constituyen la base de partida para estudios más detallados. Para
obtener este tipo de material es necesario procesar la información básica con diferentes programas de cómputo o
sistemas. No siempre esa información está disponible y es necesario hacer búsquedas de la misma. Esto resulta
engorroso y normalmente lleva mucho tiempo. El reto de los sismólogos es disminuir al mínimo ese tiempo para
poder dar una respuesta rápida ante solicitudes que puedan hacer los organismos interesados. El objetivo de este
trabajo fue el preparar herramientas y recopilar datos primarios fundamentales, que ubicados en un servidor web,
permitieran obtener los mapas o gráficos necesarios de forma rápida. Eso garantiza una respuesta inmediata con una
buena calidad y la posibilidad de evitar el engorroso trabajo de recopilar datos y procesarlos con programas que no
siempre están disponibles.


2. Materiales y métodos

La solución del problema planteado se enfoca a través de un sistema cliente-servidor. El servidor tiene algunos
requerimientos: sistema operativo Linux (fácilmente adaptable a otros sistemas de base UNIX), servidor apache2
con perl y cgi, herramientas de código abierto (gfortran, gnuplot, GMT, utilitarios para manejo de ficheros en
postscript) y todos los datos a emplear. El cliente no tiene requerimientos especiales: cualquier sistema operativo,
cualquier navegador, al que se le añade el CGI-Lite (Gundavaram, 1997), el cual se descarga libremente de Internet.
Los materiales básicos sobre la sismicidad son los catálogos de terremotos y de mecanismos focales (ver anexo
1). Estos son de dos tipos: compilaciones mundiales y catálogos locales. Toda esa información se reduce a ficheros
secuenciales con formatos específicos que pueden ser procesados con programas escritos en FORTRAN. Dichos
materiales se deben actualizar periódicamente para garantizar un correcto análisis de la sismicidad. Los datos
auxiliares son fundamentalmente de tipo topográfico-batimétrico que permiten confeccionar mapas de calidad. Los
mismos se obtienen libremente en Internet y pueden ser utilizados directamente o con un preprocesamiento mínimo.
Existen otros elementos auxiliares que a veces ayudan en la interpretación, como son: límites de placas, volcanes,
puntos calientes y ubicación de ciudades, que se obtienen también de Internet y con un preprocesamiento simple se
preparan para ser incluidos en la confección de mapas.

Los métodos de procesamiento consisten en:
a) Reducción de datos a formatos estándar. Se realiza con programas en FORTRAN y guiones (“scripts”) en
“awk”. Para cada catálogo o base de datos se realiza un procesamiento particular. Los catálogos de terremotos
se preparan en formato SEISAN, mientras que para los de mecanismos focales se usan los formatos
internacionales “ndk”, “SOPAR” y uno diseñado especialmente para los catálogos locales. Los datos topógrafo-
batimétricos (Becker et al, 2009) y geofísicos usan un formato “grd” del GMT y los otros auxiliares se
convierten a formatos “xy” y “xyz” del GMT.

b) Selección de datos de los catálogos y procesamiento específico sismológico. Se realiza con programas en

FORTRAN (básicamente en FORTRAN 77 con algunos elementos de FORTRAN 90 o C).

c) Preparación de gráficos y mapas. Para ello se usa software libre. En primer lugar el GMT (Wessel y Smith
1990). Este es un sistema formado por decenas de programas que van trazando los elementos de un mapa o
gráfico desde el inicio hasta su conclusión. Debido a la complejidad del procesamiento, para realizar cada tipo
de mapa o gráfico se prepara un guión en “perl” que controla los diferentes pasos del proceso. En segundo lugar
el “gnuplot” (Williams y Kelley 2010). Este programa confecciona gráficos de calidad con una serie de
comandos específicos que se leen de un fichero de control. Tanto los ficheros de datos para ambos casos, como
los de control, son creados durante la ejecución de los programas en FORTRAN.

d) Conversión de formatos de gráficos. Las salidas de ambos constructores de gráficos es en formato “postscript”
(PS), un formato vectorial de alta calidad. Se usan utilitarios de Unix para transformarlos a otros formatos –
EPS, PDF (vectoriales), JPG y GIF ("raster").

e) Gestión de los programas a utilizar. Conjunto de programas en “CGI” que gestionan la adquisición de datos de
la interfase web, la ejecución de los programas, la representación en la interfase web de los resultados y la
descarga de los mismos desde la interfase web inicial.
Interfase de usuario. Cada aplicación tiene una página web donde se sitúan los datos para la petición. La misma

f)



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Análisis de la sismicidad sobre servidor Web

se realiza en un formulario que envía estos datos al programa en CGI que controla el proceso. Esta página web
está en un directorio que contiene además un subdirectorio “dat” con los datos a usar, y uno “web” donde se
ubicarán los resultados. El directorio “dat” requiere permiso de lectura, mientras que el “web” requiere permiso
de escritura.


2.1 ¿Cómo funciona el sistema?
En primer lugar se necesita un servidor web sobre Linux (no se ha probado sobre otros sistemas UNIX, aunque debe
ser semejante). Los programas básicos a instalar, son lógicamente el apache2, el perl, el Image-magic, el GMT, el
gnuplot y el gfortran. Todos ellos vienen en las distribuciones estándar de Linux. El GMT puede no estar completo
(a veces faltan los contornos de costas de alta definición) o no funcionar correctamente dentro del servidor web. En
tal caso se recomienda desinstalarlo completamente e instalarlo de las fuentes (que facilitan los autores con descarga
libre por Internet) sobre el directorio “/usr” GMT (2012). Son necesarios igualmente algunos utilitarios para
procesar ficheros PS, como ghostcript, ghostview, ps2eps, etc., que normalmente se instalan al configurar una
máquina en Linux.

Una vez instalados estos programas se buscan en el directorio “/etc” los ficheros de configuración del apache2.
Se localiza la ubicación del directorio cgi-bin donde se pondrán todos los programas ejecutables (perl, cgi