基于“天地圖”的地震應(yīng)急服務(wù)平臺設(shè)計(jì)

張　新,陶坤旺,朱　翊

(1.遼寧工程技術(shù)大學(xué) 測繪與地理科學(xué)學(xué)院，遼寧 阜新 123000；2.中國測繪科學(xué)研究院，北京 100830)

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基于“天地圖”的地震應(yīng)急服務(wù)平臺設(shè)計(jì)

張新1,陶坤旺2,朱翊2

(1.遼寧工程技術(shù)大學(xué) 測繪與地理科學(xué)學(xué)院，遼寧 阜新 123000；2.中國測繪科學(xué)研究院，北京 100830)

摘要：地震應(yīng)急與社會經(jīng)濟(jì)緊密相關(guān)，也是防震減災(zāi)的重要內(nèi)容。在總結(jié)地震應(yīng)急相關(guān)研究與信息服務(wù)的基礎(chǔ)上，采用網(wǎng)絡(luò)技術(shù)、GIS技術(shù)、數(shù)據(jù)庫技術(shù)，設(shè)計(jì)并開發(fā)基于“天地圖“的地震應(yīng)急服務(wù)平臺，實(shí)現(xiàn)震情實(shí)時發(fā)布、空間查詢定位、災(zāi)情實(shí)時反饋、直接經(jīng)濟(jì)損失快速評估、經(jīng)濟(jì)人口信息的統(tǒng)計(jì)分析等功能。該平臺的建立將為震前預(yù)測提供完備、現(xiàn)勢的數(shù)據(jù)基礎(chǔ)，為震中救援提供可視化的分析平臺，為震后恢復(fù)重建的資源調(diào)配提供數(shù)據(jù)支持。

關(guān)鍵詞：天地圖；地震；應(yīng)急；GIS；信息實(shí)時發(fā)布

我國地震災(zāi)害頻繁，其突發(fā)性和破壞性給人民群眾帶來巨大的生命財(cái)產(chǎn)損失，嚴(yán)重阻礙經(jīng)濟(jì)發(fā)展、社會穩(wěn)定。如何在地震發(fā)生后及時為決策者提供直觀、可視化的地震信息，使其能宏觀準(zhǔn)確地把握災(zāi)情信息，保證救援的時效性，將災(zāi)害損失降到最低；如何讓公眾從宏觀上了解災(zāi)情，支援災(zāi)區(qū)，是地震應(yīng)急平臺如何最大發(fā)揮效應(yīng)的關(guān)鍵所在[1]，也是近年來災(zāi)情應(yīng)急技術(shù)努力的方向。

針對地震應(yīng)急服務(wù)研究，許進(jìn)等人采用Google Maps數(shù)據(jù)源結(jié)合地理信息中間件的方式搭建地震信息系統(tǒng)，實(shí)現(xiàn)基于谷歌地圖的地震信息可視化[2]；葉燎原、黎江林、門可佩等人從不同角度研究地震災(zāi)害快速評估的方法[3-5]；賈勝韜等人研究基于政府GIS 的地震災(zāi)害應(yīng)急系統(tǒng)[6]；為各部門協(xié)調(diào)統(tǒng)一抗震救災(zāi)提供技術(shù)支持；帥向華從地震應(yīng)急信息的分類以及管理模式等方面論述有效管理地震應(yīng)急信息的關(guān)鍵技術(shù)，在此基礎(chǔ)上設(shè)計(jì)開發(fā)首長指揮系統(tǒng)[7]；駱成鳳等人研究區(qū)域突發(fā)事件應(yīng)急指揮平臺[8]。

本文依托天地圖地圖服務(wù)，開展地震應(yīng)急信息服務(wù)平臺的建設(shè)。通過調(diào)用天地圖提供的在線地理信息服務(wù)，進(jìn)行自身業(yè)務(wù)的分布式集成，快速構(gòu)建地震專題應(yīng)用系統(tǒng)。該系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)實(shí)時發(fā)布地震詳情、繪制地震烈度圖、強(qiáng)化地震空間信息查詢與定位服務(wù)、現(xiàn)場災(zāi)情反饋與標(biāo)注等功能。系統(tǒng)的建立將為日常災(zāi)情管理提供便捷的工具，為震時指揮決策提供輔助支撐手段，為災(zāi)后恢復(fù)重建提供數(shù)據(jù)參考。

1地震應(yīng)急服務(wù)平臺建設(shè)目的

應(yīng)急平臺是以信息技術(shù)為支撐的突發(fā)公共事件應(yīng)急保障技術(shù)系統(tǒng)，是實(shí)施應(yīng)急預(yù)案的工具，其核心在于應(yīng)用，而應(yīng)用要與需求、使用目的相結(jié)合才能在應(yīng)急管理中達(dá)到事半功倍的效果[9]。地震應(yīng)急服務(wù)平臺主要處理實(shí)時發(fā)布地震參數(shù)信息，反饋現(xiàn)場災(zāi)情、快速評估直接經(jīng)濟(jì)損失等工作，作為“震后一張圖”的災(zāi)情救援協(xié)同工作基礎(chǔ)。該系統(tǒng)建設(shè)的主要目的如下：

1)實(shí)時發(fā)布地震參數(shù)：國家地震科技發(fā)展綱要將“地震和地震烈度的速報(bào)與發(fā)布”作為重點(diǎn)領(lǐng)域和優(yōu)先主題；姜立新等人總結(jié)國外地震應(yīng)急指揮系統(tǒng)的特點(diǎn)是“快、準(zhǔn)、狠”，其中“準(zhǔn)”是指通過各種計(jì)算、決策分析等使得其行動準(zhǔn)確，救災(zāi)措施得力，救災(zāi)部署到位[10]。而想達(dá)到應(yīng)急“準(zhǔn)”的目標(biāo)，前提條件是災(zāi)害發(fā)生后，第一時間發(fā)布震中參數(shù)信息，例如震中經(jīng)緯坐標(biāo)、震源深度、震級、烈度、波及范圍等，從而保證精確高效定位受災(zāi)地點(diǎn)，為救災(zāi)前后方提供詳實(shí)、可靠的第一手資料。

2)震情災(zāi)情隨時反饋：地震的突發(fā)性、破壞性以及隨之而來的次生災(zāi)害，勢必給災(zāi)情應(yīng)急指揮部署以及現(xiàn)場救援增添不可預(yù)想的困難，因此地震應(yīng)急服務(wù)平臺預(yù)留災(zāi)情反饋接口，供現(xiàn)場人員或者公眾進(jìn)行災(zāi)情反饋，賦予公眾人員信息接受者和信息發(fā)布者的雙重身份，嘗試將地震震情信息和各個途徑反饋的實(shí)際災(zāi)情信息等非敏感信息進(jìn)行實(shí)時標(biāo)注和展示，建立一個基于公共網(wǎng)絡(luò)環(huán)境的前后方以及公眾的一個常規(guī)災(zāi)情信息溝通渠道，從而為應(yīng)急指揮部署提供更完備的信息參考。

3)快速評估經(jīng)濟(jì)損失：國家地震科技發(fā)展綱要指出震害快速評估是地震應(yīng)急救援工作的實(shí)際需求之一，災(zāi)損盲估的時效性與準(zhǔn)確性將為地震救援指揮決策提供依據(jù)，為應(yīng)急物資的部署提供參考，平衡應(yīng)急物資指揮調(diào)度中“需”與“求”的矛盾，盡可能將損失降到最低，提高救災(zāi)搶險的工作效率。

2系統(tǒng)設(shè)計(jì)

2.1系統(tǒng)結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)

該平臺基于.NET技術(shù)開發(fā)，采用基于B/S的三層體系架構(gòu)[11-14]，分為地震應(yīng)急應(yīng)用層、地震應(yīng)急服務(wù)層、地震應(yīng)急數(shù)據(jù)層，三層體系結(jié)構(gòu)便于系統(tǒng)的維護(hù)升級，如圖1所示。

圖1　基于天地圖的地震應(yīng)急服務(wù)平臺總體框架

1)地震應(yīng)急應(yīng)用層：應(yīng)用層直接與用戶交互，充分利用網(wǎng)絡(luò)地圖與用戶交互性強(qiáng)的優(yōu)勢[15]，以Web客戶端的形式可視化地震詳情，主要以天地圖為背景，對地震參數(shù)信息以網(wǎng)站形式進(jìn)行發(fā)布，借助于網(wǎng)絡(luò)平臺使公眾在第一時間宏觀了解地震災(zāi)害詳情。

2)地震應(yīng)急服務(wù)層：服務(wù)層是連接應(yīng)用層和底層數(shù)據(jù)庫的橋梁，它一方面接受瀏覽器端的信息服務(wù)請求，進(jìn)行數(shù)據(jù)處理、地圖操作;另一方面處理相應(yīng)的數(shù)據(jù)請求，維護(hù)管理系統(tǒng)信息。服務(wù)層包括空間信息服務(wù)和應(yīng)用服務(wù)，其中空間信息服務(wù)包括地圖服務(wù)、空間查詢、空間分析等服務(wù)，根據(jù)客戶端不同請求返回相應(yīng)的地理信息；應(yīng)用服務(wù)包括各種查詢分析、緩沖分析、疊加分析等，如利用空間數(shù)據(jù)與經(jīng)濟(jì)數(shù)據(jù)、人口數(shù)據(jù)疊加，分析查找地震周邊城市的受災(zāi)人口分布情況、經(jīng)濟(jì)發(fā)展信息以及受損情況，從而為災(zāi)區(qū)救援與重建提供依據(jù)。

3)地震應(yīng)急數(shù)據(jù)層：數(shù)據(jù)層主要負(fù)責(zé)解析邏輯層發(fā)出的數(shù)據(jù)請求，為平臺提供數(shù)據(jù)，并對數(shù)據(jù)進(jìn)行維護(hù)、訪問、更新等。該系統(tǒng)將天地圖作為基本數(shù)據(jù)來源，充分利用天地圖數(shù)據(jù)現(xiàn)勢性強(qiáng)、地理底圖統(tǒng)一的優(yōu)勢[16,17]，另一方面融合應(yīng)急基礎(chǔ)數(shù)據(jù)，如地名庫、人口數(shù)據(jù)庫、經(jīng)濟(jì)數(shù)據(jù)庫，在此基礎(chǔ)上疊加地震專題數(shù)據(jù)，為統(tǒng)計(jì)分析、查詢定位、評估預(yù)測提供數(shù)據(jù)支持。

2.2系統(tǒng)功能設(shè)計(jì)

根據(jù)系統(tǒng)設(shè)計(jì)的目的與要求，地震災(zāi)情應(yīng)急信息服務(wù)平臺主要包括最新地震信息發(fā)布、地震專題、地圖操作、地震科普4個功能模塊區(qū)，如圖2所示。

圖2　地震應(yīng)急服務(wù)平臺功能圖

1)最新地震發(fā)布：以在線天地圖為底圖，從EQIM(全國速報(bào)數(shù)據(jù)交換平臺)實(shí)時讀取全國地震信息，并以地震圖標(biāo)閃爍形式定位在地圖上，地圖可交互，可在矢量圖、衛(wèi)星圖、地形圖之間切換；定位查詢功能提供按日期、震級、地名等組合查詢，查詢結(jié)果按震級分級設(shè)置符號，按經(jīng)緯度定位在地圖相應(yīng)位置上。

2)地震專題：地震專題從震中詳情、歷史地震查詢、震中周邊人口經(jīng)濟(jì)信息、災(zāi)情標(biāo)繪及反饋、災(zāi)損評估、繪制地震烈度帶5個方面涵蓋當(dāng)前地震信息：

震中詳情：詳細(xì)展示最新重大地震或者是用戶感興趣的某一歷史地震，從EQIM讀取地震參數(shù)信息，列表形式顯示震中的周邊省、市、縣、鄉(xiāng)鎮(zhèn)及距離，從EQIM讀取余震信息并以紅色標(biāo)識顯示在地圖上，有別于震中動態(tài)標(biāo)識，地圖隨鼠標(biāo)移動顯示經(jīng)緯度、海拔等信息。

災(zāi)情標(biāo)繪及反饋：現(xiàn)場人員或公眾通過手機(jī)按照“所在村莊、鄉(xiāng)鎮(zhèn)或街道全稱+災(zāi)情內(nèi)容”的格式，隨時將周邊災(zāi)情信息以短信形式進(jìn)行反饋，根據(jù)反饋信息的內(nèi)容，以點(diǎn)、線、面等相應(yīng)形式將災(zāi)情標(biāo)注在地圖上；除此之外，系統(tǒng)還提供常見的標(biāo)注工具，以供具有登陸權(quán)限的人員進(jìn)行手動災(zāi)情標(biāo)注，如點(diǎn)標(biāo)注提供地名或經(jīng)緯度的精確定位標(biāo)注，線狀標(biāo)注提供直線、折線等常用標(biāo)注方法，實(shí)時提示標(biāo)注線的長度，同時提供方便的長度計(jì)算工具，面狀標(biāo)注提供圓、橢圓、矩形及不規(guī)則形狀的范圍標(biāo)注方法，實(shí)時提示面狀標(biāo)注的面積信息，并提供面積測算工具。

災(zāi)損評估：災(zāi)害損失評估模型參考黃敏等人的地震損失經(jīng)濟(jì)學(xué)評估模型[18]。歷史地震信息不單純提供歷史地震參數(shù)，經(jīng)濟(jì)數(shù)據(jù)人口數(shù)據(jù)也不是僅僅提供經(jīng)濟(jì)人口信息的查詢?yōu)g覽，而是將他們作為地震災(zāi)害直接經(jīng)濟(jì)損失評估的數(shù)據(jù)來源。當(dāng)?shù)卣鸢l(fā)生后，根據(jù)直接經(jīng)濟(jì)損失的經(jīng)濟(jì)統(tǒng)計(jì)學(xué)方法，參考當(dāng)前震中的歷史地震信息、各區(qū)縣的人口經(jīng)濟(jì)信息來測算估計(jì)當(dāng)前地震直接經(jīng)濟(jì)損失值。雖然盲估值與真實(shí)值之間存在一定偏差，但盲估是在地震發(fā)生后第一時間估算災(zāi)害損失，避免因短時間內(nèi)無法獲取地震現(xiàn)場信息而盲目指揮決策的錯誤，為指揮決策提供參考，提高救災(zāi)搶險的效率。

繪制地震烈度帶：具有登陸權(quán)限的人員，在登陸成功后，可以繪制、修改地震烈度圖。烈度帶默認(rèn)以當(dāng)前震中為烈度帶中心,只要填寫烈度帶名稱、烈度中心經(jīng)緯坐標(biāo)、長軸方向、長軸長度以及短軸長度等相關(guān)參數(shù)信息就可以繪制滿足要求的地震烈度帶。

3)地圖操作：基本的GIS瀏覽功能，如縮放、全圖、面積量算、距離量算、鷹眼圖、比例尺、矢量圖、影像圖、地形圖切換等，為地圖瀏覽、信息的可視化提供基本保障。

4)地震科普：用漫畫的方式普及地震科普知識，包括震級的測定、地震烈度的講解、地震發(fā)生時如何應(yīng)對等，簡捷易懂、實(shí)用，提高公眾應(yīng)對突發(fā)地震災(zāi)害的能力。

3系統(tǒng)功能實(shí)現(xiàn)

基于天地圖的地震應(yīng)急服務(wù)平臺以Visual Studio 2010(C#)作為集成開發(fā)平臺，采用B/S的體系結(jié)構(gòu)，服務(wù)層采用地理信息公共平臺發(fā)布的符合OGC標(biāo)準(zhǔn)的地圖及要素服務(wù)，應(yīng)用層采用JavaScript、HTML、CSS設(shè)計(jì)，界面簡潔、美觀、人性化，數(shù)據(jù)層從天地圖獲取地圖底圖數(shù)據(jù)，從EQIM獲取地震專題數(shù)據(jù)以及歷史地震數(shù)據(jù)，從MySQL數(shù)據(jù)庫讀取人口經(jīng)濟(jì)數(shù)據(jù)。

地震應(yīng)急服務(wù)系統(tǒng)主界面如圖3所示，地震列表從EQIM實(shí)時讀取最新全國及周邊的地震信息，按照地震等級分級設(shè)置符號標(biāo)注在地圖上；在地震信息查詢欄可以按照屬性信息進(jìn)行組合查詢或模糊查詢。點(diǎn)擊地震信息列表后面的星帶加號按鈕，可以選擇性將當(dāng)前地震加入地震專題，方便查看感興趣的地震專題信息。

圖3　地震應(yīng)急服務(wù)系統(tǒng)主頁面

如圖4所示，是2014年云南景谷地震專題，默認(rèn)以當(dāng)前地震震中為中心，縮放到一定級別顯示；以動態(tài)地震符號標(biāo)注震中位置，以列表形式輔助顯示地震的發(fā)生地點(diǎn)、經(jīng)緯度信息、震級、深度，以及地震周邊城市，大到省、小到鄉(xiāng)鎮(zhèn)及相應(yīng)的距離；以紅色圓點(diǎn)圖標(biāo)顯示當(dāng)前地震的余震信息，地圖可交互，如點(diǎn)擊列表欄的省、市、縣、鄉(xiāng)鎮(zhèn)名稱，實(shí)現(xiàn)自動定位。

圖4　重大地震專題主頁

如圖5所示，災(zāi)情實(shí)時反饋以綠色圖標(biāo)形式標(biāo)注反饋信息，點(diǎn)擊綠色圖標(biāo)顯示災(zāi)情的具體內(nèi)容；圖6是根據(jù)經(jīng)緯度進(jìn)行定位功能，支持兩種輸入方式進(jìn)行的緯度定位。

圖5　災(zāi)情實(shí)時反饋

圖6　經(jīng)緯定位

4結(jié)束語

本文將地震專題數(shù)據(jù)、經(jīng)濟(jì)數(shù)據(jù)、人口數(shù)據(jù)與地理信息公共服務(wù)平臺基礎(chǔ)數(shù)據(jù)相結(jié)合，設(shè)計(jì)了基于天地圖的地震應(yīng)急服務(wù)平臺，實(shí)現(xiàn)地震災(zāi)情信息實(shí)時發(fā)布、災(zāi)情標(biāo)注與反饋、快速災(zāi)損評估、空間信息查詢、空間定位等相關(guān)功能。本著信息共享的原則，初步建立一個基于公共網(wǎng)絡(luò)環(huán)境的前后方以及公眾的一個常規(guī)災(zāi)情信息溝通渠道，為災(zāi)情發(fā)布、應(yīng)急指揮、恢復(fù)重建提供可視化、可交互的平臺。

該系統(tǒng)只是地震應(yīng)急指揮的一個子系統(tǒng)，仍然存在諸多待完善之處，例如，災(zāi)損快速評估模型仍需改進(jìn)與完善，要在保證時效的同時提高盲估的準(zhǔn)確性；災(zāi)情反饋信息如何去除虛假信息，確保標(biāo)注信息真實(shí)性準(zhǔn)確性；多源異構(gòu)數(shù)據(jù)如何高效維護(hù)與管理等。本文在現(xiàn)有基礎(chǔ)之上，如何努力彌補(bǔ)存在的不足，保證應(yīng)急服務(wù)的質(zhì)量與效率，為應(yīng)急救災(zāi)爭取更多的寶貴時間，是下一步努力的方向。

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[責(zé)任編輯：張德福]

Design of the earthquake emergency service platform based on Map World

ZHANG Xin1,TAO Kunwang2,ZHU Yi2

(1.School of Geomatics,Liaoning Technical University,Fuxin 123000, China;2.Chinese Academy of Surveying and Mapping,Beijing 100830, China)

Abstract：Earthquake emergency is closely related to the social economy,and also the important content of protecting and mitigating earthquake disasters.Summarizing the emergency related research,the paper uses the network technology,GIS technology,database technology to design and develop the earthquake emergency service platform based on Map World.It has realized the real-time release of earthquake disaster,spatial query and location,disaster real-time feedback,assessment of direct economic losses rapidly,statistical and analysis of economic and population,etc.The establishment of the platform will provide data base for the earthquake prediction,visual analysis platform for earthquake relief,and analysis of reconstruction of resource allocation for post-earthquake.

Key words：Map World；earthquake；emergency；GIS；release of information in the first time

中圖分類號：P208

文獻(xiàn)標(biāo)識碼：A

文章編號：1006-7949(2016)03-0046-05

作者簡介：張新(1989-)，女，碩士研究生.

收稿日期：2014-12-22；修回日期：2015-06-20