基于天地圖平臺的地震應急評估決策系統優劣勢淺析

程紫燕，鄭樹平，牛艷杰

(1.山西省地震局，山西 太原 030021；2.太原大陸裂谷動力學國家野外科學觀測研究站，山西 太原 030025)

0 引言

隨著互聯網技術的飛速發展，在信息化大數據時代，地震行業在電子地圖的應用中存在諸多問題，如地圖使用標準的統一規范、地圖要素不能及時更新、地圖應用的涉密限制等問題，從不同程度上限制了業務的開展、信息的交流和面向社會公眾的服務[1]。

“天地圖”是國家地理信息公共服務平臺的公眾版。基于天地圖平臺的地震應急評估決策系統解決了地震應急評估領域地圖應用的涉密限制、地圖要素不能及時更新等問題，擴展了地震應急服務領域，實現地震應急信息化、現代化，使其成為地震應急信息系統的重要基礎和開展地震信息服務的必要支撐，更好地滿足國家信息化建設的需要，為政府、社會和公眾提供全方位地震科技服務。

1 三種系統概述

山西省地震局應急中心現有三套地震災害損失計算系統，分別是基于天地圖平臺的地震應急評估決策系統、基于“十五”項目建設的地震應急評估決策系統和基于公里格網的地震應急輔助決策系統。

十五系統是在“十五”項目建設期間建設完成的地震應急快速響應系統，包括災情預評估、輔助決策等模塊，該系統主要是基于行政區劃數據對震后人員傷亡、經濟損失等進行災害評估。

公里格網系統是以公里格網數據為基礎，將人口、經濟等數據細化到1 km×1 km的格網內，較十五系統提高了數據精度，計算結果也更加準確。

天地圖平臺系統的震害評估模型與公里格網評估系統相同，但將人口、經濟、建筑物等數據細化到各個居民點上，較公里格網數據精度進一步提升，同時將評估相關數據遷移到了以天地圖數據為底圖的數據平臺上，解決了地圖應用的涉密限制、底圖要素不能及時更新等問題，可更好地對外進行技術服務。

2 天地圖系統對比研究方法

在山西省11個地市選取11個地點，模擬六個檔次震級的設定地震，使用十五系統、公里格網系統和天地圖平臺系統分別計算，統計計算速度，統計人員傷亡、經濟損失、救援力量及震區影響人數等計算結果，對比分析三種系統之間的差異。

3 天地圖與十五系統對比

十五系統與天地圖系統在調用數據、模型選取和投影方式方面有很大不同，在計算結果方面也有一些差異，但無數量級的差別，仍可作為參考對照。

(1) 地震影響的面積。投影方式不同造成天地圖系統與十五系統影響場面積有所差別。同一震級情況下，十五系統投影面積是按照弧面投影計算所得，計算面積略有差別；天地圖系統在投影后進行校正，同一震級面積相同。對比詳情如第41頁圖1所示。

(2) 地震死亡人數。十五系統調用人口數據是將人口平均分配在行政區內，天地圖系統的人口數據是基于居民地的人口數據。在影響場內所得死亡人數，天地圖系統相對十五系統更準確。對比詳情如圖2所示。

圖1 5級地震影響場面積對比圖Fig.1 Comparison diagram of affected field area of an M=5 earthquake

圖2 6級地震死亡人數對比圖Fig.2 Comparison diagram of the death toll in an M=6 earthquake

(3) 所需救援人數。兩套系統選取計算模型不同，得出人數有所差異。十五系統采用基于人員傷亡的救援隊伍人數計算模型，天地圖為基于各烈度區影響人口數的計算模型。故每組計算結果中，十五系統都略低于天地圖系統。對比詳情如圖3所示。

圖3 5.5級地震所需救援人數對比圖Fig.3 Comparison diagram of the number of people needing rescue after M=5.5 earthquake

4 天地圖與公里格網對比

(1) 地震影響場。公里格網系統和天地圖系統地震影響場計算結果一致(見圖4 、圖5)。

圖4 5級地震影響場面積對比圖Fig.4 Comparison diagram of affected field area ofan M=5 earthquake

圖5 7級地震影響場面積對比圖Fig.5 Comparison diagram of affected field area of an M=7 earthquake

(2) 地震死亡人數。天地圖系統與公里格網系統選取模型一致，調用的數據有所不同。天地圖系統調用的人口數據是基于居民地的人口分布數據，公里格網系統調用的數據是基于公里格網的人口分布數據，故計算結果略有不同。所得死亡人數和受傷人數計算結果相差不大。對比詳情如圖6、圖7所示。

圖6 6級地震死亡人數對比圖Fig.6 Comparison diagram of the death toll in the M=6 earthquake

圖7 6.5級地震受傷人數對比圖Fig.7 Comparison diagram of the number of injured in the M=6.5 earthquake

(3) 所需救援人數。天地圖系統與公里格網系統選用所需救援人數模型相同，計算所需的救援人數相差不大(見圖8)。

圖8 5.5級地震救援人數對比圖Fig.8 Comparison diagram of the number of rescuers from the M=5.5 earthquake

5 計算時間對比

在不考慮人為因素和服務器性能的前提下，天地圖系統計算時間方面優于其他系統。

如圖9所示，在天地圖系統完成所有評估和輔助決策意見可產出10張專題圖；公里格網系統產出6張。十五系統完成所有評估和輔助決策意見的要求下，在計算5級地震時，平均需要10 min，公里格網系統平均需要8 min，天地圖系統平均需要1 min；在計算7級地震時，十五系統需要40 min左右，公里格網系統需要13 min左右，天地圖系統需要7 min。

造成如上差異的原因包括系統架構不同，調用數據種類、數量不同。十五系統是每次計算地震需重新調用數據再進行計算；天地圖及公里格網是提前計算各烈度損失值，再按照影響場進行匯總計算。對比詳情如圖9所示。

圖9 三套系統計算時間對比圖Fig.9 Comparison diagram of calculation time of the three systems

6 天地圖優劣勢分析

經過對比分析，在計算結果方面，天地圖系統和公里格網系統相差不大，與十五系統的差別主要是由影

響場投影方式、模型公式等原因造成。十五系統的人數計算方式是將行政區域的人口平均分配到所涉及面積當中，計算結果有部分偏差；公里格網是將人口格網化；天地圖平臺是選用居民地的數據。所以在計算結果上略有差別。

計算可靠的前提下，天地圖系統在計算時間上大大優于十五系統；在出具相同專題圖時，也優于公里格網系統，能有效節約計算時間，成為更快地提供震后輔助決策意見的有效平臺。

另外，天地圖系統所用的是國家地理信息公共服務平臺的公眾版底圖，解決了地圖涉密問題，可以有效地面對公眾，支撐地震應急工作。但天地圖系統也存在數據更新自主掌控程度小，更新周期局限于天地圖平臺數據的更新速度，更新數據工作量較大。

7 結語

天地圖數據平臺作為底圖平臺和地圖數據資源，解決了震后地震災害快速評估中應急產品的地圖應用涉密限制、評估系統地圖基礎數據更新和地圖使用標準的統一規范問題，能提供更好的應急產品，為各級政府及社會公眾提供優質服務[2-3]。