CNR-IRRS
Italian National Research Council
Research Institute on Seismic Risk
Via E. Bassini,15    20133  Milano - Italy
CILEA
Lumbard Inter-university Consortium 
for Automatic Processing
Via R. Sanzio, 4    20090  Segrate (MI) - Italy
  
D.S.S.
D  e  e  p     S  e  i  s  m  i  c     S  o  u  n  d  i  n  g  s
O n   L i n e
 
 An interactive Data-Base of all the seismic recordings carried out in Italy from early ’70
         by Maistrello M. (CNR-IRRS) and Ferrari R. (Cilea)
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digital active seismic data compiled from the following sources:

             D.S.S.          Deep Seismic Soundings       (italian and international projects)
              E.G.T.          European GeoTraverse                          (international      "     )
              C.R.O.P.      CROsta Profonda (Sea-Land data)        (international      "     ) 

 
::::::: first provisional draft ::::::: 
    1.    Objectives 
As project Leader for many years in the italian seismic refraction surveys (DSS), the Geophysical Group of the IRRS [1] has collected  from all the European Institution involved in any Italian DSS survey, all the Italian seismic data (starting from early '70) and organized them into seismic 'profiles'.
The old analog data have been digitized and normalized [2], whereby the new ones(digitally recorded, [4]) have been simply collected into the DB. Thus a very big seismic Data Archive arose (tens of surveys, hundreds of profiles, thousands of seismic traces). We think that this large public domain archive could be better useful if it whould be accessible and downloadable from all the geophysicist Colleguesaround the world, using Internet facilities.  So the logical and final step of our effort, will be the design and the realisation of a public "DSS-self-service-on-line", (of course using the Internet resources and facilities), where the user can not only navigate in the whole Italian seismic-data history (along the images of the many and many international Projects carried out in the Italian peninsula), but also download the selected data using one of the several search criteria and the image support.The available seismic data refer only to those recorded in Italy, from early '70 up to now [3]. Furthermore, an accurate reference list, connected with all the main lines investigated and showing the main results, will be available and interactively searchable.
 
        2.    The Data

There are four kinds of available data:

[1] using  CNR-G.N.D.T. funds, in the year ‘89-‘93; 
[2] C.Morelli "Risultati di 31 anni (1956-86) di DSS e 7 anni (1986-92) di CROP in Italia", GNGTS, 12°, 1993; 
[3] M.Maistrello, 1996, "Menu_Hp: una procedura unificata per la digitalizzazione, elaborazione, archiviazione e trasmissione di segnali sismici analogici, in ambiente Basic-HP", rapporto interno CNR-IRRS, Febb. '96 
[4] Lennartz Web Site (seismic "Mars" instrumentation):  click here
 

     (the following has to be translated, sorry....)
        3.    Dati numerici
Riguardano le informazioni digitali dei sismogrammi rilevati dalle numerose stazioni dislocate sul territorio nazionale. Le stazioni sono raggruppate in profili come riportato nell’esempio di fig. 1. DSS-ON-LINE permetterà oltre alla ‘navigazione’ grafica sull’intera storia sismica italiana, anche il download dei relativi dati numerici, sia come singoli sismogrammi, sia come interi profili, o parti di essi. Per ogni singola stazione di registrazione, i sismogrammi possono variare in numero da uno a tre (verticale, longitudinale e trasversale): essi sono definiti da una serie di informazioni che li caratterizzano (‘header’) e da una serie di valori numerici (dati velocimetrici, nell’unità di misura indicata nell’header). Alcune indicazioni di massima: il numero dei campioni per sismogramma varia da 7000 a 15000; con un’occupazione di circa 50-150 Kbyte/sismogramma; il numero totale dei sismogrammi attualmente disponibile è circa 70.000, con occupazione totale circa 10 Gbyte; la banca-dati crescerà al ritmo di circa 1 Gbyte/anno, con i dati provenienti dalle nuove campagne di prospezione (CROP o altro). Ogni profilo, che può essere rettilineo o ad arco, è composto da diverse stazioni di registrazione con una elevata densità territoriale nel caso delle rilevazioni di scoppi marini. I grandi profili catalogati con la sigla D.S.S. (quelli con un’estensione territoriale di 100 km e oltre, impiegati per lo studio delle caratteristiche dell’intera crosta terrestre, con profondità di indagine di più di 40 km) sul territorio italiano sono circa 100. Vi sono inoltre per ogni profilo una serie di informazioni che caratterizzano il punto di scoppio (coordinate, quote, tempo assoluto, carica, ed eventualmente i dati batimetrici per gli scoppi marini) e la stazione (coordinate, quota, apparecchiatura usata e parametri di acquisizione, accoppiamento con il terreno, ecc.). La rappresentazione grafica dei sismogrammi nel piano Tempi-Distanze viene chiamata sezione-film. Ogni profilo può disporre di una o più sezioni-film, relative alle diverse componenti e/o alle diverse modalità di rappresentazione (ampiezze di normalizzazione, filtraggio, velocità di riduzione, ecc.). Per ogni profilo sarà disponibile una serie di dati bibliografici provenienti da articoli e pubblicazioni che riguardano gli studi e le ricerche svolte a partire da quei profili, su quell’area italiana.
Oltre alle informazioni relative all’autore, al titolo, all’anno i dati comprenderanno anche un abstract. In aggiunta alle informazioni digitali che servono alla riproduzione dei sismogrammi e dei profili è prevista la gestione e la visualizzazione delle sezioni-film. In figg. 2 e 3 sono riportati due esempi di sezioni-film: una DSS antica (bassa densità di sismogrammi) e l’altra moderna (tratta da una campagna del CROP) con una notevole densità di sismogrammi: in questi casi la procedura non disegnerà tutti i sismogrammi, ma provvederà a trovare un equo compromesso per permetterne una rappresentazione ottimale dal punto di vista grafico. Il numero totale dei film con i dati disponibili a fine ’97 è di circa 1000.
  I dati geografici riguardano le coordinate del territorio nazionale per la selezione grafica dei profili. Non è necessaria un’accurata definizione, vista la notevole estensione dei profili. I profili costituiranno il riferimento principale per il recupero delle informazioni. Orientativamente potrebbero essere necessarie circa 10000 coordinate per la definizione del territorio Italiano in scala 1:250000.
 
         4.    Il Sistema Informativo

Il Sistema Informativo che gestirà le informazioni conterrà essenzialmente i seguenti tipi di dati:  

Il dato fondamentale contenuto nel S. I. sarà il sismogramma che è un insieme di dati numerici equidistanziati nel tempo. Poiché l’occupazione totale in spazio disco dei sismogrammi è notevole, è stata valutata l’ipotesi di prendere in considerazione la memorizzazione compressa dei dati che potrebbe ridurre di circa cinque volte lo spazio necessario alla base dati. La compressione, tuttavia, riduce il sismogramma ad informazione elementare binaria (Binary large objects) e quindi inibisce la possibilità di compiere analisi in rete per analizzare le caratteristiche del segnale. Il sismogramma verrebbe semplicemente selezionato, decompresso e reso disponibile al ricercatore. Comunque queste diverse ipotesi verranno valutate sulla base dei risultati del prototipo.
 
Il prototipo da sviluppare nella fase iniziale, verrà utilizzato per analizzare e gestire un sottoinsieme significativo dell’intera base dati (che comprenderà i dati di tutte le registrazioni sismiche realizzate in Italia a partire dal 1970 in poi, siano esse relative alle campagne DSS o EGT o CROP). L’intera banca-dati avrà una consistenza iniziale di quest’ordine di grandezza: La banca-dati verrà aggiornata una volta all’anno con l’aggiunta di nuovi profili (o di nuova realizzazione o di vecchia data e recentemente digitalizzati) per un totale di circa 1 GByte. Si deve inoltre considerare un aggiornamento frequente delle informazioni bibliografiche relative ai profili alle quali vanno sommate eventuali correzioni di sismogrammi di profili già presenti nella base dati. Il S.I. deve essere sottoposto a procedure di backup dopo ogni aggiornamento semestrale della parte relativa ai sismogrammi ed a salvataggi più frequenti per i dati bibliografici. Essendo le informazioni contenute di dominio pubblico non sono previste particolari controlli di accesso. Il S.I. sarà accessibile da Internet attraverso i comuni prodotti di browsing (Netscape, Microsoft Explorer ecc..) da chiunque sia interessato alle informazioni contenute. È possibile comunque attivare un controllo degli accessi al S. I., e ciò avverrà sicuramente nella fase di avvio di tutto il sistema. E’ necessario valutare la mole dei dati, necessari allo sviluppo di una ricerca, che dovranno circolare in rete. Viste le dimensioni del sistema informativo saranno utilizzati strumenti per informare l’utente del S.I. (prima che effettui l’operazione di scarico), sul numero di byte richiesti e sul tempo di attesa. L’operazione di scarico dei dati verrà fatta con le usuali operazioni di download previste da Internet. I dati contenuti nel sistema informativo si potranno interrogare, partendo da una visualizzazione su base geografica, nel seguente modo:

per sismogrammi:

per sezioni-film: per bibliografia:    
    5.    Software e hardware
Il software che si utilizzerà per lo sviluppo del progetto è l’ORDBMS (Object Relational Data-Base Management System) di Informix nella versione IUS (Informix Universal Server); tale prodotto ha le caratteristiche necessarie allo sviluppo del progetto:
  I moduli necessari, oltre al motore ORDBMS, sono:
 Si deve inoltre considerare lo sviluppo di alcune applicazioni Java per la gestione dell’accesso geografico.
Il prototipo prenderà in esame una campagna significativa (sottoinsieme della banca-dati complessiva) realizzata dai geofisici dell’IRRS nell’Appennino Settentrionale nell'87, comprendente 40 profili per un totale di circa 600 sismogrammi. Il prototipo servirà per studiare e mettere a punto la struttura e le funzionalità della futura banca-dati DSS-ON-LINE.

La conclusione della fase prototipale del progetto è prevista per Aprile 1998. Il prototipo permetterà di mettere a punto le funzionalità dei prodotti di base scelti per la sua realizzazione. La piattaforma impiegata è una Sun Ultra Spark con due processori da 200 MHz capace di fornire alte prestazioni sia in fase realizzativa sia in fase di esercizio.