基于GIS的地震小區劃系統設計與實現

龔 磊，張鵬程

（1.廣州市城市規劃勘測設計研究院，廣東 廣州 510060）

基于RIA技術[1]的WebGIS系統在測繪、規劃、國土等行業已有成熟的應用，但通過該技術在地震小區劃成果數據的組織、管理、利用等相對較少。本文主要針對地震小區劃成果數據特點，利用RIA技術，設計出符合廣州市地震小區劃成果數據要求的WebGIS系統[2]。

1 數據分析

數據是信息系統的核心，本系統所涉及的數據量大、類型多，既有基礎地理、工程地質鉆孔等空間數據，又有地震動參數表格、地震動加速度頻譜曲線等非空間數據。數據分析將梳理數據內容，界定數據范圍[3]。

1）基礎地理數據?；A地理數據主要是覆蓋地震小區劃范圍的系列比例尺電子地圖及DOM，包括1︰ 50萬～1︰5000常用比例尺，為廣州坐標系；地物要素內容包括街道、居民地、水系、房屋、道路交通、植被、地名地址等，數據格式主要為空間數據庫。

2）工程地質數據。工程地質數據主要是對地震小區劃范圍場地地震地質條件勘測獲取到的數據，包括鉆孔點、工程地質剖面圖、軟土/砂土厚度等值線等值面圖、強風化巖頂面埋深等值線等值面圖、鉆孔地面脈動卓越周期頻譜及測試記錄圖、工程地質分區圖、建筑場地類別分區圖等[4]。

3）地震動參數數據。地震動參數數據主要是場地通過土層地震反應分析確定的設計地震動參數，包括場地水平向基巖地震動時程及反應譜、不同分區設計地震動參數表、鉆孔點地震動反應譜參數標定值表等。

4）地震地質災害數據。地震地質災害數據主要是對場地范圍地震地質災害的判別數據，包括場地潛在砂土液化分布圖、場地潛在軟土震陷分布圖、場地潛在地震地質災害小區劃圖、場地砂土層情況表、場地砂土液化判別結果表、地質鉆孔軟土層埋深與厚度表等。

2 數據庫設計

2.1 概念設計

主要對地震小區劃信息系統的總體要求、實現目標等做統一、整體的認識，在此基礎上，根據地震小區劃成果數據類型和特點，結合ArcGIS 軟件平臺[5]，勾畫出地震小區劃信息系統的整體框架和實施方案。

2.2 邏輯設計

通常情況下，GIS 空間數據庫的邏輯設計主要包括編碼設計、空間數據分層設計、要素子類定義設計、閾值定義、關聯確定和元數據定義設計等。通過對這些要素的定義與設計，可以方便用戶規范地生產、添加數據，保證數據內容的一致性、有效性，并有效地減少數據錄入工作量。

2.3 物理設計

1）數據庫總體部署。由于基礎地理數據和地震小區劃專題數據更新周期不一致，且數據內容相互獨立，為便于后期維護，應將基礎地理數據和地震小區劃專題數據分別部署在不同的數據庫服務器上[6]。

2）數據庫運行環境。操作系統采用Microsoft Windows 2003 Server；數據庫管理平臺為Oracle10g/MSSQL2005；空間數據引擎為ArcSDE10；開發軟件為ArcGIS API for Flex[7]。

3 功能設計

系統總體框架劃分為數據層、服務層、應用層3層[8]，如圖1所示。

圖1 總體設計框架圖

3.1 圖形瀏覽

1）基礎地理數據瀏覽。在線瀏覽工程場地范圍附近地形現狀，分層顯示查看建筑物、道路、河涌、綠地等分布現狀，可控制各層是否顯示及調整顯示透明度，對圖形進行放大、縮小、量算距離及面積等操作[9]。

2）工程場地地質條件數據瀏覽。在線瀏覽查看工程場地范圍內鉆孔點分布、地質剖面圖、地質條件等值線等值面分布圖、巖溶分布情況、工程地質分區圖、建筑場地類別分區圖等。圖層按照樹狀目錄組織疊加顯示，可控制是否顯示及顯示透明度，直觀了解場地內地質條件。

3）地震動參數及地震地質災害數據瀏覽?？刹榭垂こ虉龅胤秶鷥鹊卣饎訁敌^劃分區情況、場地范圍內潛在砂土液化分布情況、潛在軟土震陷分布情況及潛在地震地質災害小區劃分布情況等。圖層按照樹狀目錄組織疊加顯示，可控制是否顯示及顯示透明度，如圖2所示。

圖2 地震小區劃圖形

3.2 查詢檢索

1）基礎地理數據查詢。通過點擊圖形中道路、河涌、建筑物等可以查詢道路名、河涌名、建筑物名；通過圖面上圓形、矩形等框選顯示范圍內道路、建筑物列表；輸入道路名，系統可檢索顯示匹配的道路，自動定位并高亮顯示。

2）工程地質條件數據查詢。通過點選、框選、圓選等查看范圍內鉆孔點詳細數據、地質剖面情況圖片、工程地質分區級別及相關地質特征評價情況、建筑場地類別分區級別；查詢場地范圍內砂土厚度數據、軟土厚度數據等；查詢鉆孔點柱狀圖及剪切波速直方圖、地面脈動卓越周期頻譜及測試記錄圖[10]等。

3）地震動參數及地震地質災害數據查詢。查詢場地范圍內小區劃設計地震動參數（圖3）；了解鉆孔點50 a超越概率63%、10%、2%水平的場地加速度時程和場地相關加速度反應譜及50 a超越概率10%場地地震加速度反應譜及標定曲線；查詢工程場地范圍各鉆孔砂土液化情況數據、軟土震陷數據及地震地質災害區劃參數數據等。

圖3 查詢地震動參數數據

3.3 空間分析

對基礎地理數據、工程地質條件數據、地震動參數數據及地震地質災害數據進行空間分析（緩沖區分析、疊加分析等），可以詳細了解某一地物（比如建筑物）所在地塊工程地質條件情況、地震動參數數據、所在地震動分區級別、土層液化情況、震陷判別情況等。

3.4 統計報表

通過劃定范圍，統計范圍內地質條件數據（如地質鉆孔情況）、地震動參數數據（如地震動參數分區）、地質災害分區數據（如砂土液化、軟土震陷數據），并顯示最大值、最小值、平均值，同時以Excel報表輸出；輸入預定的地震動參數值，系統自動顯示單值專題圖、范圍分段專題圖等。

4 結 語

通過對地震小區劃數據分析，結合ArcGIS 軟件[11]，開發出了廣州市地震小區劃信息系統，完成了廣州市地震小區劃項目對數據管理的要求，實現了項目成果數據的管理、查詢與展示，這項成果在其他城市的地震小區劃中可以推廣應用。

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