四川地震災害損失預評估調查數(shù)據(jù)庫設計與實現(xiàn)

[摘要] """根據(jù)預評估業(yè)務化、地震應急處置需求，收集四川近10年預評估調查數(shù)據(jù)，并開展數(shù)據(jù)挖掘、分類、編碼工作，完成數(shù)據(jù)結構設計，建設地震災害損失預評估調查數(shù)據(jù)庫，構建“一庫一系統(tǒng)”的預評估數(shù)據(jù)應用支撐體系，實現(xiàn)對歷年預評估調查數(shù)據(jù)的入庫、快速查詢、統(tǒng)計、分析等功能，促進了預評估成果轉化，實現(xiàn)對地震災害損失預評估調查數(shù)據(jù)的科學化、規(guī)范化、系統(tǒng)化管理，為地震災害風險管理和地震應急信息服務提供數(shù)據(jù)保障。

[關鍵詞] 預評估; 數(shù)據(jù)庫; 成果轉化; 數(shù)據(jù)保障

[DOI] 10.19987/j.dzkxjz.2023-166

基金項目："四川省巨災防范工程（2311-510000-04-01-602610）和中國地震局地震應急青年重點任務（CEA_EDEM-20240211）聯(lián)合資助。

0 "引言

地震災害損失預評估工作是對未來一年重點危險區(qū)內可能發(fā)生某強度地震的地震災害損失風險進行評估，是現(xiàn)階段修正評估結果、支撐地震應急準備和應急處置的重要手段。近年來，四川省地震局積極探索，不斷改進技術方法，形成的預評估報告在蘆山6.1級地震、馬爾康6.0級震群、瀘定6.8級等地震中得到良好的應用，取得明顯減災實效。但隨著預評估業(yè)務化要求的提出，如何規(guī)范化的管理預評估調查數(shù)據(jù)，如何更好的提供預評估服務產品，已成為當前亟需解決的問題。

目前很多學者在數(shù)據(jù)庫及數(shù)據(jù)管理系統(tǒng)方面開展研究，如劉麗麗^[1]建立針對亞洲地震巨災重點研究區(qū)的風險評估數(shù)據(jù)庫，采用GIS技術、空間數(shù)據(jù)庫技術對基礎地理數(shù)據(jù)、遙感影像數(shù)據(jù)、社會經(jīng)濟數(shù)據(jù)、地震案例數(shù)據(jù)等進行存儲、查詢、展示和輸出，為全國地震風險評估和地震救援提供數(shù)據(jù)支持；王尅豐等^[2]通過對1990年以來中國歷史地震災害信息進行深層次分析、分類，建立針對地震應急信息特征的災害信息數(shù)據(jù)庫，實現(xiàn)地震災情信息的快速查詢、統(tǒng)計、調用等功能；路堯和梁艷^[3]整理出1966年以來國內破壞性地震事件的震例數(shù)據(jù)，建立基于PHP和MySQL的破壞性地震震例數(shù)據(jù)庫，構建破壞性地震震例查詢系統(tǒng)；樊華等^[4]建立了災情信息基礎數(shù)據(jù)庫，實現(xiàn)了數(shù)據(jù)的集中控制管理與共享。但這些研究主要針對結構化數(shù)據(jù)的管理，而預評估調查數(shù)據(jù)涉及了大量圖片、報告等非結構化數(shù)據(jù)。

自2014年開展地震災害損失預評估工作以來，四川省地震局積累了大量的數(shù)據(jù)成果，包括以歷年總報告、縣應急處置報告、實地調研報告為主的文檔，現(xiàn)場調查建筑物照片，市縣上報的經(jīng)濟、人口、學校醫(yī)院、基本情況表格等非結構化數(shù)據(jù)，以及產出的各類專題圖件等。這些成果內容豐富、種類眾多，但存在存儲分散、形式單一，僅支持文檔查詢，缺乏可視化展示系統(tǒng)等問題，進而造成預評估成果難以便捷快速地進行查詢、分析和應用^[5]。

綜上所述，為規(guī)范化管理預評估調查數(shù)據(jù)，應用好預評估調查成果，為政府輔助決策提供多樣化的產品，有必要建設一套基于地震災害損失預評估調查數(shù)據(jù)的管理系統(tǒng)。

1 "數(shù)據(jù)庫設計

1.1 "數(shù)據(jù)庫建設流程

首先收集、整理2014年開展地震災害損失預評估工作以來的調查數(shù)據(jù)，再進行數(shù)據(jù)挖掘、分類；然后參照《地震數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)技術規(guī)范（試行）》、《區(qū)域級抗震救災指揮部地震應急基礎數(shù)據(jù)庫格式規(guī)范（修訂稿）》（中震救函[2006]41 號）、《地震數(shù)據(jù)分類與代碼》（DB/T 3—2011）和《地震現(xiàn)場工作調查規(guī)范》等數(shù)據(jù)規(guī)范和行業(yè)標準，對各類數(shù)據(jù)進行編碼，并按照各類數(shù)據(jù)結構進行數(shù)字化、整合、錄入，形成地震災害損失預評估調查數(shù)據(jù)庫；最后應用實現(xiàn)預評估調查數(shù)據(jù)管理系統(tǒng)（圖1）。其中地理空間信息存儲于PostgreSQL數(shù)據(jù)庫中，文件、圖片等非結構化數(shù)據(jù)以文件目錄存儲。

1.2 "數(shù)據(jù)分類與編碼

1.2.1 "數(shù)據(jù)分類編碼原則

在數(shù)據(jù)量大且類型多樣的數(shù)據(jù)信息管理工作中，數(shù)據(jù)編碼非常重要。數(shù)據(jù)編碼包括數(shù)據(jù)分類和數(shù)據(jù)編碼兩個部分。數(shù)據(jù)編碼一般由數(shù)字、字符或數(shù)字字符混合組成^[6]。預評估調查數(shù)據(jù)類型多樣，結構復雜，為了提高預評估調查數(shù)據(jù)的使用效率，有必要對數(shù)據(jù)進行統(tǒng)一的分類編碼，便于實現(xiàn)計算機信息處理，以提高預評估調查數(shù)據(jù)管理和應用的效率。

預評估調查數(shù)據(jù)形式多樣，內容豐富，因此需滿足分類編碼規(guī)范性、系統(tǒng)性、唯一性、簡短性以及其適應性和可拓展性。

（1）規(guī)范性原則：編碼結構、類型和編寫格式應統(tǒng)一，便于檢索和調用。

（2）系統(tǒng)性原則：編碼時要對整個數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)的地理信息進行統(tǒng)一規(guī)劃，統(tǒng)籌安排，要具有一定的組織結構，不能各行其事，隨意更改^[6]。

（3）唯一性原則：每一組編碼能夠唯一代表某一預評估調查數(shù)據(jù)，不能重復。

（4）簡短性原則：在不影響代碼系統(tǒng)的容量和可擴展性的前提下，盡量使碼字最少、碼長最短，以減少差錯率^[7]。

（5）適用性原則：編碼方法應該與國內已有的相關信息分類標準相協(xié)調，保持其繼承性和實際使用的延續(xù)性^[7]。

（6）可擴展性原則：考慮到預評估調查數(shù)據(jù)的動態(tài)變化特征，在類目的擴展上應預留空間，保證分類體系有一定彈性，編碼位數(shù)應留有擴充的余地，可在本分類編碼體系上進行延拓細化^[6-8]。

1.2.2 "數(shù)據(jù)分類

地震災害損失預評估調查涉及整個危險區(qū)，數(shù)據(jù)內容含有歷年的報告、專題圖件、調查照片、上報表格等非結構化數(shù)據(jù)，整個數(shù)據(jù)體系是以調研點信息為基礎，拓展到鄉(xiāng)鎮(zhèn)、區(qū)縣，還包含從上述數(shù)據(jù)中深層次分析挖掘的信息。從來源上涵蓋現(xiàn)場調查數(shù)據(jù)、市縣上報資料、應急基礎數(shù)據(jù)庫；從類型上包含報告、專題圖件、表格等非結構化數(shù)據(jù)，還有基礎地理信息、加工而成的調研點基礎信息等結構化數(shù)據(jù)；從數(shù)據(jù)尺度上包含了危險區(qū)、區(qū)縣、鄉(xiāng)鎮(zhèn)、點4個尺度的數(shù)據(jù)集合。據(jù)統(tǒng)計，2014年至今共調研了11個市州，67個縣，253個鄉(xiāng)鎮(zhèn)，487個點位，數(shù)據(jù)量達20 G（表1）。

傳統(tǒng)預評估調查數(shù)據(jù)僅支持以電子報告形式查詢，但在實際調研過程中，涉及大量、多樣的文檔、圖片等非結構化過程信息，現(xiàn)有預評估調查數(shù)據(jù)管理方式不論從數(shù)據(jù)匯集能力、存儲能力還是智能處理能力方面都難以支撐預評估數(shù)據(jù)“入、存、用、出”全生命周期管理的需求，無法針對某個點或者鄉(xiāng)鎮(zhèn)情況的快速查詢，無法動態(tài)展示不同年份點/鄉(xiāng)鎮(zhèn)/縣域變化，且存在各類數(shù)據(jù)關聯(lián)性不高、關鍵信息提取困難等問題，因此本研究通過數(shù)據(jù)挖掘，對數(shù)據(jù)進行提取、重分類，建立縣/鄉(xiāng)/調研點建筑結構數(shù)據(jù)表、縣/鄉(xiāng)/調研點基礎信息表、調研點位分布、區(qū)縣報告（調研報告、應急處置報告、上報資料）、歷年危險區(qū)報告、預評估結果數(shù)據(jù)、典型建筑照片、危險區(qū)分布、專題圖件數(shù)據(jù)等9類數(shù)據(jù)^[9]。

1.2.3 "數(shù)據(jù)編碼

預評估工作具有時效性，每年定期開展調研，2～3年會實現(xiàn)重點縣的再次實地考察，因此年份是數(shù)據(jù)編碼首要要素。本次編碼基本采用調研時間+行政區(qū)劃+類型數(shù)字字母混合格式代碼的表現(xiàn)方式，具體分類信息如表2所示。編碼時間從2014開始；預評估調查建筑結構特征數(shù)據(jù)涉及區(qū)縣、鄉(xiāng)鎮(zhèn)、村3個層級，其中區(qū)縣為6位數(shù)字代碼，鄉(xiāng)鎮(zhèn)為9位數(shù)字代碼，村為12位數(shù)字代碼；類型由5大類，9小類組成。整個預評估調查數(shù)據(jù)的編碼由4位的調研時間代碼、6/9/12位的行政區(qū)劃代碼、4位的類型代碼組成（圖2）。

類型代碼為字母和阿拉伯數(shù)字組合代碼，由大類代碼（1位）、小類代碼（1位）和順序碼（2位）代碼組成，各部分之間為隸屬關系，構成3層線分類結構。具體類型編碼如表3所示。

按照上述的分類編碼方案，表4列舉了2023年雅安市天全縣思經(jīng)鎮(zhèn)百家村相關編碼。

危險區(qū)單獨編碼，依舊采用年份+危險區(qū)代碼+類型數(shù)字字母混合格式代碼的表現(xiàn)方式，包含4位的調研時間代碼、2位的危險區(qū)代碼、4位的類型代碼。其中危險區(qū)代碼按照01-05分類（01四川道孚至云南巧家、02云南賓川至西藏芒康、03甘肅禮縣至西藏芒康、04四川資中至云南威信、05青川藏交界）；4位的類型代碼中MD（01-99）表示危險區(qū)專題圖件，VD（01-05）表示危險區(qū)分布，WD（01-03）表示危險區(qū)報告。

1.3 "數(shù)據(jù)庫結構設計

調研點中，建筑結構特征表用于描述該點位各類建筑物結構占比信息、抗致死性，以及該點位結構特征信息，為判斷該區(qū)域震后房屋破壞、人員傷亡情況提供參考；建筑物照片則是該點位涵蓋的典型建筑照片，便于直觀了解該地建筑物情況；調研點基礎信息表提供該點位的人口、年齡結構占比、外出務工人數(shù)、交通通達性等信息，便于震后快速了解當?shù)氐幕厩闆r。

調研鄉(xiāng)鎮(zhèn)中，建筑結構特征表包含了該鄉(xiāng)鎮(zhèn)建筑物各類結構占比信息以及該鄉(xiāng)鎮(zhèn)結構特征信息；基礎信息表提供了該鄉(xiāng)鎮(zhèn)的人口、戶數(shù)、外出務工人數(shù)等，便于從鄉(xiāng)鎮(zhèn)尺度了解該鎮(zhèn)的基本情況。

調研區(qū)縣中，建筑結構特征表包含了該區(qū)縣建筑物各類結構占比信息、抗致死性以及該區(qū)縣結構特征信息；基礎信息表提供了該區(qū)縣的人口、戶數(shù)、整體抗震設防烈度等；此外還包括該縣域的現(xiàn)場調查報告、應急處置報告、上報資料等信息，為震后快速了解該縣域的建筑狀況提供依據(jù)。

區(qū)縣、鄉(xiāng)鎮(zhèn)、調研點通過統(tǒng)一的ID編碼規(guī)則相互關聯(lián)，數(shù)據(jù)庫表關系及各表結構如圖3所示。

危險區(qū)數(shù)據(jù)管理，一方面可動態(tài)展示整個危險區(qū)劃定歷年動態(tài)變化情況，另一方面可作為歷年預評估調研工作開展情況的空間參考，對于后期地震災害損失預評估調查選點工作具有參考作用。危險區(qū)數(shù)據(jù)同市縣、鄉(xiāng)鎮(zhèn)、調研點數(shù)據(jù)以空間疊加方式顯示，由于危險區(qū)數(shù)據(jù)為涉密數(shù)據(jù)，因此本次開發(fā)僅保證功能實現(xiàn)，待后續(xù)數(shù)據(jù)脫密后錄入展示。

預評估調查數(shù)據(jù)涉及大量的非結構化數(shù)據(jù)，本研究將這些數(shù)據(jù)先按照危險區(qū)、縣、鄉(xiāng)、調研點4個尺度分類，再根據(jù)規(guī)則編碼，最后直接存儲于文件系統(tǒng)中，同時將指向文件的鏈接或路徑存儲在數(shù)據(jù)庫表中，后續(xù)系統(tǒng)直接通過編碼調用^[10]。

1.4 "數(shù)據(jù)質量檢查

在進行預處理和數(shù)據(jù)入庫前，需要對可能影響入庫的數(shù)據(jù)進行問題檢查，包括對文件命名、數(shù)學基礎、數(shù)據(jù)結構進行檢查，其中數(shù)據(jù)結構包含：數(shù)據(jù)集、數(shù)據(jù)圖層是否完整與正確，各圖層字段是否完整與正確，各字段定義是否完整與正確，空間參考是否符合要求，邏輯結構是否合理；其次對數(shù)據(jù)的屬性及拓撲關系檢查。對于查出來的問題利用軟件結合人工進行數(shù)據(jù)修改^[11-12]。

2 "數(shù)據(jù)管理系統(tǒng)設計與實現(xiàn)

2.1 "系統(tǒng)架構設計

基于GIS技術、可視化技術，結合實際應用需求以及B/S開發(fā)的特點，搭建預評估數(shù)據(jù)管理系統(tǒng)整體架構，并進行功能模塊設計，開發(fā)集數(shù)據(jù)管理、查詢、編輯于一體的數(shù)據(jù)庫管理系統(tǒng)，系統(tǒng)架構如圖4所示，分為基礎設施層、數(shù)據(jù)層、應用支撐層、業(yè)務應用層和用戶層。

基礎設施層為系統(tǒng)建設的軟硬件設施，包括服務器、網(wǎng)絡安全設施、輸入輸出設備等，為系統(tǒng)開發(fā)的底層基礎；數(shù)據(jù)層是本項目數(shù)據(jù)的管理核心，以本項目建立的預評估調查數(shù)據(jù)庫為主，還接入了天地圖服務；應用支撐層主要為系統(tǒng)建設所需的軟件基礎平臺的部署與搭建，包括數(shù)據(jù)庫軟件、平臺開發(fā)軟件等，實現(xiàn)上層應用系統(tǒng)的功能服務；業(yè)務應用層是針對系統(tǒng)業(yè)務功能的接口服務封裝實現(xiàn)，并基于面向服務架構（SOA）進行設計，分為數(shù)據(jù)后臺管理系統(tǒng)以及前端展示系統(tǒng)兩大部分；用戶層由市縣政府、地震系統(tǒng)人員組成。

2.2 "系統(tǒng)功能及實現(xiàn)

系統(tǒng)采用JAVA+VUE語言實現(xiàn)，后臺管理包含預評估數(shù)據(jù)管理、調研數(shù)據(jù)管理、系統(tǒng)管理3大模塊。預評估數(shù)據(jù)管理用于錄入每年危險區(qū)內各縣的預評估結果數(shù)據(jù)，包含需緊急安置隊伍人數(shù)、帳篷數(shù)，需緊急處置隊伍數(shù)、預估死亡人數(shù)、是否實地調查等信息。調研數(shù)據(jù)管理用于對危險區(qū)、調研區(qū)縣、調研鄉(xiāng)鎮(zhèn)、調研點數(shù)據(jù)的新增、刪除、修改、查詢。系統(tǒng)管理包含用戶管理、角色管理、菜單管理、日志管理等欄目。主要界面見圖5。

系統(tǒng)將2014年開展地震災害損失預評估工作以來的調研點、鄉(xiāng)鎮(zhèn)、區(qū)縣、危險區(qū)信息導入系統(tǒng)中，支持逐條或下載模版批量導入、導出、修改數(shù)據(jù)（圖6）。

前端展示系統(tǒng)包含數(shù)據(jù)瀏覽模塊、數(shù)據(jù)查詢統(tǒng)計模塊。數(shù)據(jù)瀏覽模塊提供按照調研年份、調研層級（危險區(qū)、區(qū)縣、鄉(xiāng)鎮(zhèn)、調研點）兩項瀏覽條件，支持單一、組合的方式整體查詢；查詢模塊支持對特定信息單獨查或組合查。相關主要界面見圖7—圖10。

3 "結語

本文在確保數(shù)據(jù)準確、可靠的基礎上對9類地震災害損失預評估調查數(shù)據(jù)開展收集、整理、分析等工作，完成數(shù)據(jù)查詢、統(tǒng)計等功能，用可視化的展示方式實現(xiàn)對預評估調查數(shù)據(jù)科學化管理，有效解決了預評估調查數(shù)據(jù)存儲分散、缺乏可視化展示的方式等問題，為應急準備和應急處置提供強有力的數(shù)據(jù)支撐。

現(xiàn)有數(shù)據(jù)庫主要是基于調查數(shù)據(jù)完成的，還缺乏對預評估基礎數(shù)據(jù)、影像數(shù)據(jù)的統(tǒng)一管理，下一步需考慮數(shù)據(jù)類型的擴充和完善。另一方面預評估調查數(shù)據(jù)與震后應急、輔助決策密切相關，隨著社會發(fā)展和地震應急要求的不斷提高，后期需進行數(shù)據(jù)庫功能模塊升級、提供多維度的數(shù)據(jù)展示、統(tǒng)計、分析等功能，同時為對接其他系統(tǒng)預留接口。

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Construction of pre-assessment database for earthquake disaster loss in Sichuan

Xu Juan^*， Fan Kaihong， Mao Li， Yang Luyao， Zhao Xuehui， Zhou Qi

Sichuan Earthquake Agency， Sichuan Chengdu 610041， China

[Abstract] """"According to the requirements of the pre-assessment service and earthquake emergency disposal， we collected the pre-assessment survey data of Sichuan in recent ten years， and designed the database structure with deeply mining， classification and coding. At last， we established the database for pre-assessment survey data to realize fast query of pre-assessment survey data， statistics， calls and other functions， which promoting the transformation of pre-assessment achievements. And it also realizes the scientific， standardized and systematic management of pre-assessment survey data， and provides data guarantee for earthquake disaster risk management and earthquake emergency information services.

[Keywords] pre-assessment; database; achievement transformation; data guarantee