地震災(zāi)害風(fēng)險預(yù)評估數(shù)據(jù)庫設(shè)計與研究

徐博

摘 要：文章采用ArcGIS作為地震空間數(shù)據(jù)制作平臺，Oracle為空間數(shù)據(jù)庫存儲平臺，針對2014—2018年山西地震災(zāi)害預(yù)評估報告并參考地震應(yīng)急基礎(chǔ)數(shù)據(jù)庫的建設(shè)，制定地震風(fēng)險預(yù)評估數(shù)據(jù)分類、命名和編碼規(guī)則，探討地震災(zāi)害風(fēng)險預(yù)評估數(shù)據(jù)庫的建設(shè)。

關(guān)鍵詞：ArcGIS;空間數(shù)據(jù)庫;編碼規(guī)則

0? ? 引言

我國是世界上地震災(zāi)害損失較嚴(yán)重的國家。開展地震災(zāi)害損失與風(fēng)險預(yù)評估調(diào)查，是了解地震災(zāi)害風(fēng)險、提升震后快速評估和輔助決策能力、協(xié)助地方政府加強地震應(yīng)急準(zhǔn)備能力的重要抓手。因此，地震災(zāi)害風(fēng)險預(yù)評估數(shù)據(jù)庫設(shè)計與研究具有重要的現(xiàn)實意義。本文針對2014—2018年山西地震災(zāi)害預(yù)評估報告并參考地震應(yīng)急基礎(chǔ)數(shù)據(jù)庫的建設(shè)，開展地震災(zāi)害風(fēng)險預(yù)評估數(shù)據(jù)庫設(shè)計與研究，將現(xiàn)有地震災(zāi)害風(fēng)險預(yù)評估報告入庫，為地震災(zāi)害風(fēng)險評估和應(yīng)急救援提供數(shù)據(jù)保障。

1 研究內(nèi)容和技術(shù)路線

1.1 研究內(nèi)容

地震災(zāi)害風(fēng)險預(yù)評估數(shù)據(jù)庫是指當(dāng)?shù)卣鸢l(fā)生時，或地震預(yù)報發(fā)布后，提供人口、經(jīng)濟、城市地形、公路交通、救災(zāi)隊伍、通信聯(lián)絡(luò)、地震應(yīng)急預(yù)案、地震風(fēng)險分析、對策建議等基礎(chǔ)社會信息的綜合性數(shù)據(jù)庫。地震災(zāi)害風(fēng)險預(yù)評估數(shù)據(jù)庫中的數(shù)據(jù)在地震應(yīng)急響應(yīng)的整個過程中發(fā)揮著重要作用[1]，將為政府部門和地震部門在發(fā)生地震災(zāi)害后第一時間內(nèi)做出正確決策并實施救援提供有力的技術(shù)支持。本文研究的地震災(zāi)害風(fēng)險預(yù)評估數(shù)據(jù)主要內(nèi)容有：

（1）地震災(zāi)害風(fēng)險預(yù)評估數(shù)據(jù)庫數(shù)據(jù)標(biāo)準(zhǔn)。對編碼體系、數(shù)據(jù)格式和空間參考進行統(tǒng)一化處理，根據(jù)地震應(yīng)急基礎(chǔ)數(shù)據(jù)庫規(guī)范進行轉(zhuǎn)化。

（2）ArcSDE數(shù)據(jù)管理。ArcSDE是Esri為GIS應(yīng)用程序開發(fā)的地理數(shù)據(jù)庫服務(wù)器，它可以與各種關(guān)系數(shù)據(jù)庫集成來存儲空間數(shù)據(jù)。空間和非空間數(shù)據(jù)集可以集中存儲在各種關(guān)系數(shù)據(jù)庫中。

1.2? 技術(shù)路線

用于災(zāi)害信息提取的遙感數(shù)據(jù)和DEM數(shù)據(jù)均采用柵格數(shù)據(jù)格式，數(shù)據(jù)本身占有較大的存儲空間。基于此，在數(shù)據(jù)庫設(shè)計中，決定采用oracle10g作為數(shù)據(jù)存儲平臺。此外，空間數(shù)據(jù)的管理使用Esri ArcSDE10.2作為空間數(shù)據(jù)存儲引擎，應(yīng)用程序通過ArcSDE用戶管理和訪問空間數(shù)據(jù)，系統(tǒng)使用ado.net讀取非空間數(shù)據(jù)[1]。

2?數(shù)據(jù)庫設(shè)計

2.1? 概念設(shè)計

地震災(zāi)害風(fēng)險預(yù)評估數(shù)據(jù)庫基本數(shù)據(jù)內(nèi)容包括：

（1）基礎(chǔ)地理信息數(shù)據(jù)庫：行政區(qū)劃，地形地貌，氣候特征，歷史地質(zhì)災(zāi)害，地質(zhì)構(gòu)造特征，歷史地震，DEM數(shù)據(jù)，影像數(shù)據(jù)等。

（2）社會經(jīng)濟背景數(shù)據(jù)庫：人口，經(jīng)濟，建筑物，交通，水庫，學(xué)校等數(shù)據(jù)入庫。

（3）調(diào)研數(shù)據(jù)庫：調(diào)研村人口，房屋結(jié)構(gòu)，照片，房屋構(gòu)造等。

（4）地震危險性分析數(shù)據(jù)庫：設(shè)定地震數(shù)據(jù)，人員傷亡評估，救援力量數(shù)據(jù)，應(yīng)急救援物資數(shù)據(jù)等。

（5）防震減災(zāi)對策數(shù)據(jù)庫：救援力量部署數(shù)據(jù)，物資儲備數(shù)據(jù)庫數(shù)據(jù)，防震減災(zāi)預(yù)案，醫(yī)療機構(gòu)分布數(shù)據(jù)等。

地震災(zāi)害風(fēng)險預(yù)評估數(shù)據(jù)庫主要包括屬性數(shù)據(jù)和空間數(shù)據(jù)[2]。

2.2? 基本原則

在進行數(shù)據(jù)庫建庫前，必須對數(shù)據(jù)進行分類和編碼。

（1）空間數(shù)據(jù)格式，本文所涉及的空間數(shù)據(jù)一律以shp格式存儲。

（2）坐標(biāo)系統(tǒng)宜采用2000國家大地坐標(biāo)系（CGCS2000），投影宜采用經(jīng)緯度投影或正軸割圓錐等面積投影。

（3）地震災(zāi)害風(fēng)險預(yù)評估數(shù)據(jù)庫行政區(qū)劃數(shù)據(jù)精度和底圖比例尺應(yīng)不小于1：10 000。地震地質(zhì)及地震區(qū)劃數(shù)據(jù)精度和比例尺應(yīng)不小于1：500 000。

（4）行政區(qū)劃空間數(shù)據(jù)必須編碼，屬性數(shù)據(jù)通過編碼與相應(yīng)的空間數(shù)據(jù)一一對應(yīng)，完成關(guān)聯(lián)。

（5）數(shù)據(jù)質(zhì)量元素應(yīng)包括完整性、位置準(zhǔn)確性、屬性準(zhǔn)確性、邏輯一致性、現(xiàn)勢性等內(nèi)容。對于數(shù)據(jù)源，應(yīng)記錄與數(shù)據(jù)質(zhì)量相關(guān)的數(shù)據(jù)處理、數(shù)據(jù)內(nèi)容選擇以及數(shù)據(jù)更新和維護過程。

2.3? 邏輯設(shè)計

地震災(zāi)害風(fēng)險預(yù)評估數(shù)據(jù)庫的邏輯層次結(jié)構(gòu)分為4個等級，總體庫-分體庫-邏輯層-物理層，如圖1所示。

（1）總體庫。包含所有數(shù)據(jù)內(nèi)容的庫，所有的數(shù)據(jù)要素集和數(shù)據(jù)要素類都屬于該庫，命名為地震災(zāi)害風(fēng)險預(yù)評估數(shù)據(jù)庫。

（2）分體庫。運用Oracle對空間數(shù)據(jù)管理機制，使用數(shù)據(jù)集（dataset）模型組織空間數(shù)據(jù)，使用表組織非空間數(shù)據(jù)。因而，創(chuàng)建多個數(shù)據(jù)集來組織空間數(shù)據(jù)：建立基礎(chǔ)地理信息數(shù)據(jù)集、專題信息數(shù)據(jù)集、地震危險性分析數(shù)據(jù)集、DEM數(shù)據(jù)集。

（3）邏輯層。包含分體庫中的各個數(shù)據(jù)庫層，包括行政區(qū)劃，房屋結(jié)構(gòu)，物資儲備等。在ArcSDE的層次中，它屬于數(shù)據(jù)要素類（Feature Class）。另外，包含以表（Table）建立的數(shù)據(jù)類型編碼的表、社會經(jīng)濟數(shù)據(jù)的表，以及行政區(qū)劃編碼表等。

（4）物理層。在ArcSDE中，以Shape格式存儲矢量數(shù)據(jù)，一個Shape可以指代一個點、一個面或者一條線。一個Shape代表地圖上一個對象，每個Shape都可以有自己獨立的屬性，包括經(jīng)濟、人口、建筑物等信息。在本數(shù)據(jù)庫中，除用點、線、面為物理存儲單元外，用表來存儲各種非空間數(shù)據(jù)[3]。

3 數(shù)據(jù)庫建庫

運用ArcCatalog對數(shù)據(jù)進行入庫工作。在 oracle 中建立數(shù)據(jù)庫，ArcCatalog可以通過 ArcSDE通道實現(xiàn)各種數(shù)據(jù)的存儲和查詢。

3.1 空間數(shù)據(jù)入庫

主要分為添加要素數(shù)據(jù)集（Feature Dataset）和要素數(shù)據(jù)類（Feature Class）。

添加要素數(shù)據(jù)集應(yīng)在數(shù)據(jù)庫中添加一個統(tǒng)一坐標(biāo)下的多個圖層數(shù)據(jù)的集合。例如在數(shù)據(jù)庫中添加一個基礎(chǔ)地理數(shù)據(jù)集，只有構(gòu)建了地理數(shù)據(jù)的堆棧，才能將因子類別添加到此數(shù)據(jù)集中。

3.2 表數(shù)據(jù)入庫

表數(shù)據(jù)的入庫，就是將屬性數(shù)據(jù)添加到數(shù)據(jù)庫中。在ArcCatalog目錄樹中，在需要建立關(guān)系表的數(shù)據(jù)庫上單擊右鍵，點擊創(chuàng)建，選擇Table命令，從而實現(xiàn)表數(shù)據(jù)的創(chuàng)建。以后的過程和單獨要素類的入庫方式類似[3]。

4結(jié)語

隨著軟件工程技術(shù)、GIS技術(shù)和空間數(shù)據(jù)庫技術(shù)不斷發(fā)展，為數(shù)據(jù)庫建設(shè)提供了技術(shù)支撐。地震空間數(shù)據(jù)制作平臺運用國內(nèi)外流行的GIS平臺-ArcGIS，空間數(shù)據(jù)庫存儲平臺采用大型關(guān)系數(shù)據(jù)庫管理系統(tǒng)-Oracle，實現(xiàn)了地震災(zāi)害風(fēng)險預(yù)評估數(shù)據(jù)庫的創(chuàng)建[4-5]。在建立數(shù)據(jù)庫時，我們需要利用先進的數(shù)據(jù)提取、更新和存儲技術(shù)，關(guān)注數(shù)據(jù)內(nèi)容和結(jié)構(gòu)的概念，為地震救援提供數(shù)據(jù)支持，提高指揮決策的科學(xué)性和正確性。同時，地震災(zāi)害風(fēng)險預(yù)評估數(shù)據(jù)庫數(shù)據(jù)收集是一項長期的工作。我們必須與時俱進，吸收各種先進的數(shù)據(jù)庫技術(shù)，不斷豐富和完善地震災(zāi)害風(fēng)險預(yù)評估數(shù)據(jù)庫。

[參考文獻]

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[2]張文靜，于浩，惠楊，等.地震應(yīng)急基礎(chǔ)數(shù)據(jù)庫管理與更新[J].防災(zāi)減災(zāi)學(xué)報，2018（1）：62-65.

[3]胡儀員.基于ArcSDE for Oracle的地震災(zāi)害緊急救援隊數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)建設(shè)[D].成都：西南交通大學(xué)，2008.

[4]曹科.基于GIS技術(shù)的地震應(yīng)急空間數(shù)據(jù)庫設(shè)計及建設(shè)[D].昆明：昆明理工大學(xué)，2008.

[5]方雅申.城市地震應(yīng)急數(shù)據(jù)庫的設(shè)計與實現(xiàn)[J].大眾科技，2015（8）：12-15.

（編輯 王永超）