云南省地震時空情勢分析系統設計與實現

莊曉蓉　孫夢竹　劉娜　王加勝

摘要：利用地理信息技術和地震評估模型分析地震時空分布特征，建立地震展示平臺，對歷史地震分布特征的研究和地震應急救援具有重要意義，可為相關部門提供決策參考。針對云南地震頻發的特點，本文開發設計了云南省地震時空情勢分析系統，該系統具有密度分析、熱點分析、州市統計分析等功能。基于云南省1970-2015年Ms≥3.0等歷史地震數據，利用該系統對云南省歷史地震進行時空情勢分析。結果表明：云南省有70%的州市處于地震高頻區，僅有怒江、曲靖、文山、西雙版納和臨滄五個州市地震發生次數相對較少，且發生的地震均在中強震以下。

關鍵詞：GIS；時空情勢分析；地震分析系統；橢圓模型；斷層距模型

1引言

地震是自然現象，但對人類來說是一種自然災害，地震及其引起的次生災害往往會造成大量的財產損失和人員傷亡，會阻礙社會經濟的發展。我國被全球活動性最強的兩大地震帶即環太平洋地震帶和歐亞地震帶包圍，受太平洋、印度洋和菲律賓海三大板塊的擠壓，其地震活動具有強度大、頻度高、震源淺和分布廣的特點，是全球震災嚴重的國家之一。據統計，我國有近1/3以上的疆土、近1/2的城市和近66萬以上人口的特大城市位于Ⅶ度以上的高地震烈度區。據姜寧等人對中國近20年的地震（Ms≥4.5）統計，得出我國地震活動高頻區集中于臺灣、西藏、新疆、青海、云南和四川。

云南省位于印度板塊與歐亞板塊俯沖帶東側，地質構造復雜，構造運動強烈，地震活動頻繁，災害嚴重，是中國多震省份之一，具有頻度高、強度大、分布廣和受災重的特點搠，僅1995-2015年（Ms≥4.5）間就發生中強震81次。目前對地震的研究多數是基于歷史地震數據分析大區域的地震時空分布特征，或者根據區域歷史地震數據進行回歸分析得出相應的評估模型。目前在線運行的地震系統基本是快速應急評估系統和災情速報系統，如曹彥波等人通過評估模型庫的建立和應急對策建議模板的設計，利用COM技術將模型庫與GIS系統進行無縫集成，研發了云南地震應急快速評估軟件，實現震后地震影響場速判，人員傷亡、經濟損失評估、專題圖輸出、對策建議生成等功能；明小娜等人基于Android系統構建云南地震災情速報系統，破壞性地震發生后，供災情速報員或相關應急救援人員快速采集和發送地震災害信息；趙云基于Spfing+Ibafis開發了地震局災情收集與分類統計信息發布平臺。基于歷史地震數據進行區域化的地震時空分布特征的研究系統較少見，通過輸入歷史地震點數據，快速地進行歷史地震空間分布、密度分析、熱點分析、州市震級頻次統計等時空分析，并結合專家模型繪制烈度范圍，能快速、有效、直觀的展示出歷年地震發生的高頻區及受災范圍和重建情況。因此對云南省歷史地震活動的研究是有必要的，能幫助當地政府及時改善區域及周邊的應急準備能力，有針對性的加強薄弱地區應急物資的儲備和相關防范知識的宣傳。

目前，GIS技術已被廣泛應用于災害應急預案、犯罪分析、公共健康、地級管理、交通應用和精準農業等領域，在自然資源管理領域GIS也顯示了其優越性。例如，自然災害評估、土地利用規劃、海濱帶監控、野生生物棲息地分析和林木管理等。同時，在地震研究領域也發揮著強大的作用，如在地震前的分析預報、地震災害預測和地震發生后的地震影響范圍分析、災情預估、災情速報和地震分布特征等。隨著GIS技術的發展，GIS技術被應用于各個領域，因此利用該技術對云南省歷史地震點進行時空分布特征的研究是可行的。

本文擬利用GIS技術，將GIS空間分析過程編寫為一系列的分析工具，采用C#、Pvthon開發語言，在Visual Studio 2010開發平臺上結合Arc Engine10.2進行二次開發集成云南省地震時空情勢分析系統。

2系統原理

GIS空間分析是指以地理事物的空間位置、空間形態、空間格局和空間關系為基礎，以地理學為依托，空間運算為特征，提取新的空間信息的過程，其通過空間數據和空間模型的聯合分析來挖掘地理事物的潛在信息。

2.1密度分析

密度分析是通過對離散點或線數據進行插值，計算出柵格像元周圍領域內輸入要素密度的過程。根據插值原理不同，可分為核密度分析、點密度分析和線密度分析。后兩者方法分別適用于點狀要素和線狀要素，而核密度適用于兩種要素類的密度計算，其區別在于前者需要指定領域以便計算各輸出像元周圍像元的密度。