地震應急輔助決策系統設計與應用

王輝山++林巖釗++吳楠楠

DOI：10.16661/j.cnki.1672-3791.2017.22.014

摘 要：該文以現有的各類地震應急指揮技術系統為基礎，利用三維地理信息技術、WebGIS技術等先進的計算機技術，設計出一個能夠在震后災情采集、空間信息可視化管理、地震影響場三維展現、損失快速評估等功能于一體的輔助決策系統。地震發生時，前方救援人員可以通過移動端系統實時上報災情，查詢評估信息，后方指揮部決策人員可以通過后方服務端預判災情結果、實時查詢震區災情、完成指揮決策、部署救援力量。

關鍵詞：地震應急 輔助決策 設計

中圖分類號：P20 文獻標識碼：A 文章編號：1672-3791（2017）08（a）-0014-03

隨著計算機信息及網絡技術的發展，各級政府部門為震后輔助決策所需的基礎資料已較為完備，尤其是具備展現直觀地震分布的空間可視化數據和震后臺站儀器生產的數據。目前地震預警與烈度速報系統已進入實用化推廣普及階段，能夠為震后救災快速提供具有較強科學依據的參考信息。

目前在地震應用系統中缺乏一個可以真正結合GIS進行震后災情采集、空間信息可視化管理、地震影響場三維展現、損失快速評估、等功能于一體的輔助決策系統。系統主要滿足震后地震現場應急人員通過本地區移動通信網絡或無線網絡與省級中心后臺服務端系統雙向動態通信，實現震后快速對震害預測結果、應急預案、輔助決策、應急通訊錄等查詢，并可將地震現場實時災情快速上報給應急指揮部的服務端（地震三維電子沙盤），為地震應急指揮提供科學依據。根據《福建省“十三五”規劃》中“推進城鄉防震減災、地質災害防治”、“支持救災物資儲備庫、應急避災場所等基礎設施和救災應急能力建設”等指導精神及相關指導文件，福建省地震局著力構建本機構地震輔助決策管理體系，有效應對福建省地震局救災的輔助決策，進而建立基于移動終端的輔助決策系統，對于提高地震公共安全，保障和諧社會建設具有重要意義。

在地震應急時，發布的信息不僅要為后方指揮決策服務，還要為前方的救援人員服務，該文主要研究在原有應急指揮技術系統的基礎上，借鑒目前相關領域專家提出的多種災情我國已經發災情獲取與研判方法等多種災情獲取方法[1-2]，建設一套基于移動終端的地震應急輔助決策系統則可以為救援人員提供隨時隨地的服務，使地震救援指揮服務的終端得到了進一步的延伸與擴展[3]。

1 輔助決策系統設計思路

1.1 地理信息系統在地震中的應用

（1）實現地理空間數據與地震相關數據整合。通過行政區劃代碼，不僅使地理數據庫空間字段與地震相關數據關聯，而且實現地理空間數據與地震屬性數據的整合，以便進行區域地震相關數據的查詢、統計分析等。

（2）應用地理信息系統等相關技術建設震后現場災情信息采集的輔助決策移動終端，采集現場災情文字、圖片、視頻短片，傳回服務端。

（3）通過地理信息系統技術實現地震要素信息基于地理空間的可視化表達，不僅是二維形式展現，而且以三維電子沙盤形式展現其立體影響效果，無論是地震模擬演練還是真實地震影響范圍都可直觀展現。同時，通過電子地圖可以逐級瀏覽各個區域的相關地震要素信息，通過地理信息系統特有的專題圖表現形式直觀地查看相關地震要素信息的空間分布情況，從多維角度獲取地震對地震分布進行數據探索，獲取深層次的隱含信息。

（4）實現各類地震要素信息基于地理信息的集成。輔助決策移動終端以基于地理位置采集震后災情信息為主要業務，三維電子沙盤系統以展現地震影響場為主線，通過地理信息系統集成展現各類地震要素信息（現場烈度、預報信息、應急數據等），充分考慮地理位置信息在統計中的作用與影響。

（5）通過地理信息系統技術對震后自救具備輔助作用。地震救援的黃金時間是發生地震后的72 h之內，在此期間，如何有效組織各部門協同搜尋幸存者、搶救貴重物資是關鍵，通過建立輔助決策移動終端實現震后地震應急人員在20 min內完成震后快速評估結果查詢，30 min內實現災區地震災情快速上報，同時實現個性化定制和離線使用，輔助部門間共同進行震后自救。

1.2 系統的總體設計思路

（1）以核心數據庫為基礎。系統數據庫包含了地理空間庫及災害損失庫，其中地理空間庫包含基礎地理信息庫（由電子沙盤、數字高程、遙感影像等組成），從地震屬性庫方面可分為：預報與烈度速報產出庫、現場災情庫、地震輔助決策庫三大類，其中預報與烈度速報產出庫包含地震三要素、預警信息、儀器烈度、PGA/PGV/PGD、反應譜0.3/1.0/3.0等數據，現場災情庫包含災情照片、災情短片及災情簡要描述等數據，此外還包含交通數據、重大生命線工程數據、應急人員及水庫水系等輔助數據。

（2）表現形式多樣化。在地震三維電子沙盤中將三維地圖場景作為展現地震電子沙盤的底圖，在此基礎上接入地震屬性要素進行聯動開發，使系統同時具備地理信息系統的便捷、強大空間分析能力和三維可視化能力；在輔助決策移動終端中集成二維地圖底圖，在此基礎上進行災情采集。

（3）專題功能。基于輕量級地理信息系統平臺，結合基礎空間數據庫和地震屬性數據庫，根據地震專題需求定制所需專題功能。

圖1為系統的設計思路。

系統將地震屬性數據進行實時融合，將三維地理信息、地震基礎信息、地震預警與烈度速報產出結果、現場災情信息進行實時的融合，通過損失快速評估，應用于輔助決策，以開發包含B/S端三維電子沙盤系統、系統后臺服務支撐及輔助決策移動終端等形式實現功能。

2 關鍵技術

綜合考慮項目建設單位的信息化現狀及需求分析，系統建設建議采用基于Html/JavaScript移動終端的應用展示層，以三維GIS平臺（skyline）與spring結合構成的業務邏輯層、以Oracle 11g搭載Oracle Spatial數據引擎構建的數據存儲層的總體技術路線，如圖2所示。endprint

選擇此技術路線具有以下幾點優勢。

（1）采用三層結構的技術路線，保證了系統具備高性能，系統數據不直接面向用戶，而是通過業務邏輯層提供給用戶，使系統建設風險大大降低。

（2）應用展示層針對輔助決策移動終端和地震三維電子沙盤等系統采用Html/JavaScript技術，對終端設備及瀏覽器兼容性強，提高了系統的響應速度及用戶交互體驗性。

（3）地震電子沙盤系統等業務邏輯層采用技術成熟的三維GIS平臺（skyline），輔助決策移動終端采用輕量級GIS平臺進行底圖加載，有利于快速構建地圖場景，不僅在地震電子沙盤系統立體化展現地震地形場景，還可不間斷快速上報震區災情信息；采用spring可使系統保持高效運行。

（4）數據存儲層采用Oracle11g及Oracle Spatial，不僅可以存儲大量的屬性數據，還提供了對地理空間數據的支持，數據檢索、并發操作性強。

3 系統實現及應用

該系統的綜合運用計算機編程技術、WebGIS技術、三維地理信息系統技術、空間信息網格技術、實時融合技術及計算機網絡技術，建設了“一庫一服務兩系統，一庫”即數據庫層包含的所有應用庫；“一服務”即系統融合了震后快速評估服務及災情上報服務；“兩系統”即后臺的三維電子沙盤系統和前方的移動終端系統。兩個系統用一條總線串聯起來，互聯互通，相輔相成。

4 結語

該文通過WebGIS技術及三維地理信息技術實現了地理空間數據、地震應急基礎數據庫數據及地震信息數據大融合，通過一系列先進成熟的計算機信息技術將基于烈度的災情評估系統及災情收集功能集成在一起建立起一個基于移動終端的輔助決策系統。該系統是“地震應急指揮技術系統”的有力補充，特別是輔助決策系統Android/Ios端為整個系統提供了必要的輔助工具，但是軟件系統的應用還存在改進升級的空間。存在的問題主要是目前輔助決策電子沙盤目前還需安裝三維輔助插件，及軟件運行的穩定性、易用性和實用性有待突破性的提高。希望之后通過有力的補充，全面提高該系統的地震應急工作能力。

參考文獻

[1] 帥向華，姜立新，侯建盛.面向智能終端的地震應急信息移動發布研究[J].測繪通報，2010（9）：48-50.

[2] 徐敬海，楊燕，鄧民憲，等.基于GIS的地震災情速報與快速判定[J].自然災害學報，2010，19（4）：141-146.

[3] 帥向華，胡素萍，劉欽，等.地震災情網絡媒體獲取與處理模型[J].自然災害學報，2013，22（3）：178-184.endprint