GIS在現代地震救災中的應用

[摘要]目前GIS已在測繪、城市規劃、水利、土木，環境保護、土地利用與規劃等眾多領域得到了廣泛的應用，其在地震領域中的應用其應用領域包括地震分析、預測、預報，抗震、減災、災害預測、輔助決策及應急指揮等各個方面。簡要概述了GIS在地震救災中的應用，即地震監測預測、震后應急救援、災害調查評估、災后醫學救援、災后重建，之后總結及展望了GIS在地震中的應用及發展趨勢。

[關鍵詞]地震；地理信息系統；救災；評估；救援

一、概述

地理信息系統(GIS)是一門綜合的技術，它涉及地理學、測繪學、計算機科學與技術等許多學科，其具有其他技術手段所不具備的空間數據管理及分析功能。目前GIS已在測繪、城市規劃、水利、土木、環境保護、土地利用與規劃等眾多領域得到了廣泛的應用，其在地震領域中的應用其應用領域包括地震分析、預測、預報、抗震、減災、災害預溯、輔助決策及應急指揮等各個方面。由于地震災害的每一個環節及過程均與地理位置密切相關，因此可基于地理信息系統技術及空間數據庫，將地址災害預測、減災基礎信息加以管理，結合GIS空間分析及網絡分析功能及其他子專題提供的數學模型，動態實現地震災害的快速預測與輔助決策等。

自20世紀90年代以來，GIS技術在國內地震領域已經得到了較廣泛的應用，其應用領域包括地震分析、預測、預報、抗震、減災、災害預測、輔助決策及應急指揮等各個方面，并且取得了較好的應用效果。我國疆域遼闊，地質環境復雜，影響地質災害發育的自然地質條件也復雜多樣，目前已經成為地震災害最嚴重的國家之一。因此，本文綜合了關于GIS在地震監測預測、震后應急救援、災害調查評估、災后醫學救援、災后重建中的利用的文獻資料，可以作為我國未來GIS應用于地震領域的理論參考，也可作為相應的應用方法指導。

二、在地震監測、預報中的應用

目前，我國各類災害監測系統的主要臺站總數約38424個，其地理位置分布總體上較為分散，早期的地震預報研究由于均在各臺站層級描述動態自然因子，其精度及效率均難以保證。借助于現有的GIS平臺可將現有所有臺站動態信息集中顯示、管理及分析，可極大地提高動態信息的定量化及精度，可更好地開展地震監測及預報工作。由于地震預報是世界性的科學難題，從現有的地震預報分析發現，地震災害的每一個環節及過程均與地理位置密切相關，其在時間、空間上的復雜性往往使得研究人員難以有效地挖掘地震發生的機理及前兆。因此，借助于GIS手段的復雜空間數據管理及分析功能，可幫助研究人員剖析地震相關信息在時間和空間上的分布規律，從而有助于研究人員開展地震監測、預報。利用GIS建立地震災害空間信息管理系統，管理地震災害調查資料，顯示并查詢地震災害的空間分布特征信息，評價地震災害的危害程度，分析地震災害和影響因素之間的關系，提出減輕和防治地質災害的措施，對將來可能發生的地震災害進行預測。由于各種地震因素本身的不確定性，以及地震因素之間相互作用的復雜性，在收集大量的基礎地質環境資料前提下，對這些基礎資料進行有效地處理來提高數據的可靠性，通過選取合適的評價預測指標，運用恰當的數學分析模型，對研究區進行地震災害危險性等級的劃分，從而為地震災害的管理及防治和預警決策提供依據。

三、在災情監測及評估中的應用

地震往往具有極強的破壞性，從過去的地震實踐來看，震后幾小時到24小時內是人員搶救的關鍵時段，可基于GIS技術、背景數據庫、應急備災數據庫、救災需求確定合理的救災投入及資源配置。同時通過在極震區周圍建立緩沖區，可對緩沖區內各要素進行統計，如統計緩沖區內社會經濟信息、搶險救災信息(搶險物資、搶險隊伍及避險中心)等，不僅為搶險救災決策提供有力的輔助手段，還可為城市規劃、保險行業保費估算提供非常重要的依據。網絡分析包括通過對生命線工程的管道進行網絡連通性分析，資源供給網絡劃分、資源調撥及道路網絡分析最佳路徑分析。基于GIS技術建立的多源防災減災信息集成平臺，其不僅包含地震災害應急評估和災情評定所需的遙感信息、氣象信息、水文信息、地震信息，還包括專題信息，如社會經濟背景數據庫、自然地理、地質條件數據庫和歷史災情數據庫等等，因而基于多源防災減災信息集成平臺可開展地震損失統計及分布、人員傷亡統計及分布、需安置人員統計及分布、重點基礎設施分布、醫療及消防設施分布評估等等。

四、在災后救援中的應用

當今災害醫學救援具有救治任務和對象多元、發生地區廣泛和環境分析數據龐大的特點。因此，僅靠人力無法從海量的數據中抽取出有用的信息，進行快速準確的分析和判斷，從而極大地影響了決策速度。地理信息系統功能強大，將其應用于災害醫學救援，可以為決策者提供決策支持，從而提高救援效率。在實施醫學救援過程中，要求災害救援指揮員掌握醫學地理描述、敘述的信息。但是，大多數現場情況如傷病員現場救治和轉運、衛生車輛運送能力、衛生部門固定或機動人力物力配置狀況、醫療物資儲備等是隨時發生變化的，很難為指揮員掌握并按最新情況做出決定。地理信息及在地理信息基礎上形成的GIS就可以解決這一問題。GIS利用數據庫操作系統整理現。有信息，并保證各種數據庫集成，在一些必要的信息獲得補充后，各部門還能實現信息共享。

五、在災后重建中的應用

災后重建規劃工作是一項復雜的系統工程，需要考慮的問題紛繁復雜，總結起來，災后重建規劃工作需重點解決以下三個方面：(1)安全問題。地震災區地質條件復雜，災后更是形成了斷層，滑坡、崩塌、堰塞湖等地質災害以及潛在的地質災害危險區；(2)安置問題。群眾不能一日無家，要盡快解決群眾的安置問題；(3)地區發展問題。安全則為災后重建的重中之重，只有在安全問題解決之后，后續其他的規劃工作才能得以開展。由于歷史原因，現有的規劃圖均為紙質地圖或CAD圖，因而無法開展直觀高效的地形分析及空間分析，GIS作為強大的空間分析工具，其可在災后的重建、選址和規劃中具有至關重要的作用。

GIS系統可分析地震災害發生規律：將采集的以往地震災害數據采集處理后，集成到GIS系統中，可對原本抽象的位置信息進行直觀的分析。同時，運用GIS系統評估災害治理工程規模：通過GIS周邊分析和緩沖分析方法，可對每一關鍵點位的周邊位置信息進行計算。災害治理工程的規模除去建設精確范圍，其地域影響面也不同，可使用GIS緩沖分析建立緩沖區，進行工程規模模擬計算。通過GIS地理信息系統，原來抽象的地址災害位置信息和規模數據，可以直觀集約的在電子地圖中展示、應用和分析，提供了災害空間信息數據的處理平臺載體。

六、地理信息系統在未來地震救災中的發展趨勢和展望

近20年來，幾乎每一次計算機信息技術的重要進展都帶動地理信息系統技術的重大進步，如空間數據管理、網絡GIS、三維GIS等技術，同樣GIS技術的重大進步也必然導致GIS在地震領域的進一步深入，因而網絡GIS、三維GIS必然作為GIS在地震領域的發展趨勢引起各領域學者廣泛的重視。WebGIS又稱為萬維網地理信息系統，是建立在Web技術上的一種特殊環境下的地理信息系統。WebGIS在Internet或Internat網絡環境下存儲、處理、分析、顯示及應用空間信息。空間數據包括帶有空間位置特征的圖像、圖形數據和與此相關的文本數據。國際學術界把基于萬維網的地理信息系統稱之為WebGIS。現有地震部門及研究機構存在的GIS系統均為封閉、獨立的單機系統，因而不能實現信息的共享，系統的利用率低、成本高、更新維護困難。

WebGIS具有空間信息共享及協同工作能力，可擴大地震GIS系統信息來源，并在降低地學數據獲取成本的同時提高數據的利用率和實效性，因而對于GIS在地震領域的應用深度及廣度均具有重要意義。GIS對現實世界中的現象和空間物體進行數字化和抽象表示，盡管我們所處的世界和其中的物體是三維的，但大多數商業化GIS軟件通常都減去空間數據的第三維信息并將其投影到兩維，其主要原因之一是完備的真三維GIS的實現極為復雜。與二維GIS相比，三維GIS可虛擬重建災區虛擬地理環境，還可對空間對象開展三維空間分析和操作，因而更適宜于開展地震分析、預測、預報、抗震、減災、災害預測、輔助決策及應急指揮等各個方面工作。

我國是一個地震多發的國家，因而準確、高效地開展地震預報、監測、救災工作具有十分重要的應用價值及現實意義。GIS具有其他技術手段所不具備的空間數據管理及空間分析功能，并在地震分析、預測、預報、抗震、減災、災害預測、輔助決策及應急指揮等各個方面均并且取得了較好的應用效果。GIS已經廣泛滲透到了多種學科領域，從比較簡單的、單一功能的、分散的系統發展到多功能的、共享的綜合性信息系統，并向多媒體GIS、智能化、三維、虛擬現實及網絡方向發展，新的地理信息系統將運用專家系統知識，進行分析、預報和輔助決策。隨著WebGIS、3D GIS在地震領域的普及及深入應用，GIS在地震領域的應用將會越來越廣泛，其綜合應用不僅可從二維、靜態分析向多維、動態、網絡方向發展，為我國防震減災技術水平的提高和工作的深化做出大的貢獻。