基于天地圖的互聯(lián)網(wǎng)地震災(zāi)情快速獲取與處理系統(tǒng)設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)1

帥向華 劉 欽 甄 盟 馮 蔚

（中國(guó)地震臺(tái)網(wǎng)中心，北京 100036）

基于天地圖的互聯(lián)網(wǎng)地震災(zāi)情快速獲取與處理系統(tǒng)設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)1

帥向華 劉 欽 甄 盟 馮 蔚

（中國(guó)地震臺(tái)網(wǎng)中心，北京 100036）

互聯(lián)網(wǎng)是信息的最大和最廣泛應(yīng)用的載體，互聯(lián)網(wǎng)已經(jīng)成為地震災(zāi)情快速獲取的一個(gè)重要渠道。本文介紹了基于天地圖的互聯(lián)網(wǎng)地震災(zāi)情獲取與處理系統(tǒng)的總體結(jié)構(gòu)、技術(shù)流程和功能設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)。該系統(tǒng)采用的GIS開發(fā)平臺(tái)是ArcEngine，數(shù)據(jù)庫(kù)是SQLServer，互聯(lián)網(wǎng)數(shù)據(jù)服務(wù)平臺(tái)采用開源的天地圖。

互聯(lián)網(wǎng) 地震災(zāi)情 災(zāi)情獲取 GIS 天地圖

引言

我國(guó)的地震災(zāi)情獲取一直存在瓶頸問題，其主要表現(xiàn)為幾個(gè)原因，一是我國(guó)幅員遼闊，發(fā)震區(qū)域地形復(fù)雜；二是發(fā)震區(qū)域氣象條件復(fù)雜；三是災(zāi)情獲取手段不足；四是災(zāi)情處理能力有限。隨著互聯(lián)網(wǎng)技術(shù)的飛速發(fā)展和人們對(duì)互聯(lián)網(wǎng)依賴性的逐步提高，互聯(lián)網(wǎng)已經(jīng)成為信息的最廣泛載體，地震之后，互聯(lián)網(wǎng)上會(huì)迅速出現(xiàn)各種各樣的與此次地震相關(guān)的信息?；ヂ?lián)網(wǎng)無疑也應(yīng)該是地震災(zāi)情獲取的重要渠道之一，研究基于互聯(lián)網(wǎng)的地震災(zāi)情獲取與處理系統(tǒng)，對(duì)于實(shí)現(xiàn)從互聯(lián)網(wǎng)主動(dòng)快速獲取地震災(zāi)情信息具有非常重要的意義，作為地震災(zāi)情獲取的重要手段之一，能夠?yàn)榈卣鸢l(fā)生之后的不同時(shí)段，包括地震應(yīng)急的黑箱期、灰箱期和白箱期提供非常有用的信息支持。但是其中還存在很多值得研究和商榷的問題，需要我們不斷努力探索和研究，為地震應(yīng)急指揮以及其它災(zāi)害和公共事件的應(yīng)急指揮提供技術(shù)研究基礎(chǔ)。

基于互聯(lián)網(wǎng)的災(zāi)情獲取方法國(guó)內(nèi)外已有相關(guān)研究。美國(guó)USGS基于網(wǎng)絡(luò)的社區(qū)烈度調(diào)查系統(tǒng)，通過互聯(lián)網(wǎng)平臺(tái)，依據(jù)修訂的麥?zhǔn)狭叶缺聿煌叶鹊呐袆e指標(biāo)，以電子問卷的形式調(diào)查地震有感范圍區(qū)網(wǎng)民對(duì)地震的感知情況，最后通過匯總和統(tǒng)計(jì)，給出以郵政編碼為統(tǒng)計(jì)單元的社區(qū)烈度結(jié)果（USGS，2012；胡素平等，2012）；國(guó)內(nèi)基于網(wǎng)絡(luò)的山東地震災(zāi)情收集分析處理系統(tǒng)，借助網(wǎng)絡(luò)資源，把人們對(duì)地震的感覺和看到的建筑物震害程度以及地表破壞和生命線破壞現(xiàn)象迅速地收集、處理和分析，快速驗(yàn)證和修正地震應(yīng)急指揮系統(tǒng)基于地震應(yīng)急數(shù)據(jù)庫(kù)給出的地震影響和災(zāi)情評(píng)估結(jié)果（董翔等，2007）。上述這些互聯(lián)網(wǎng)災(zāi)情獲取技術(shù)是通過網(wǎng)民上報(bào)的方式進(jìn)行的，信息源得不到保證。作者通過地震行業(yè)專項(xiàng)研究了基于互聯(lián)網(wǎng)主動(dòng)獲取地震災(zāi)情信息的地震災(zāi)情網(wǎng)絡(luò)媒體獲取與處理模型，實(shí)現(xiàn)地震災(zāi)情的主動(dòng)獲取與快速處理及文本信息的空間化（帥向華等，2013）。該模型所定義的地震災(zāi)情分為9類，分別為震情信息、有感范圍、人員傷亡、房屋破壞、交通中斷、通信中斷、斷水?dāng)嚯?、次生?zāi)害、經(jīng)濟(jì)損失。本文介紹基于該模型實(shí)現(xiàn)的計(jì)算機(jī)系統(tǒng)的設(shè)計(jì)和功能實(shí)現(xiàn)，為該模型和系統(tǒng)的業(yè)務(wù)應(yīng)用提供平臺(tái)服務(wù)。

1 系統(tǒng)設(shè)計(jì)

1.1 總體結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)

系統(tǒng)采用B/C/S結(jié)構(gòu)進(jìn)行設(shè)計(jì)，以ArcEngine作為GIS開發(fā)平臺(tái)，以天地圖作為互聯(lián)網(wǎng)地圖平臺(tái)和地圖數(shù)據(jù)資源，以SQLServer作為數(shù)據(jù)庫(kù)。系統(tǒng)體系結(jié)構(gòu)如圖1所示。

依據(jù)系統(tǒng)業(yè)務(wù)應(yīng)用需求、組織管理體系、網(wǎng)絡(luò)工作環(huán)境、系統(tǒng)安全保障與數(shù)據(jù)交換的需要，系統(tǒng)以統(tǒng)一數(shù)據(jù)庫(kù)規(guī)范為基礎(chǔ)，體系總體結(jié)構(gòu)采用多層次異構(gòu)系統(tǒng)。主要包括系統(tǒng)支持軟件、基礎(chǔ)支持平臺(tái)、業(yè)務(wù)運(yùn)行平臺(tái)、集成業(yè)務(wù)系統(tǒng)。

系統(tǒng)支持軟件提供系統(tǒng)業(yè)務(wù)運(yùn)行所需公用運(yùn)行環(huán)境，包括操作系統(tǒng)、數(shù)據(jù)庫(kù)服務(wù)器、應(yīng)用服務(wù)器、GIS服務(wù)器和Web服務(wù)器等。

圖1 系統(tǒng)總體結(jié)構(gòu)圖Fig. 1 Overall structure of the system

基礎(chǔ)支持平臺(tái)為本系統(tǒng)運(yùn)行管理與基本服務(wù)軟件，其中地圖服務(wù)采用國(guó)家權(quán)威的“天地圖”。“天地圖”是國(guó)家測(cè)繪地理信息局建設(shè)的地理信息綜合服務(wù)網(wǎng)站，“天地圖”運(yùn)行于互聯(lián)網(wǎng)、移動(dòng)通信網(wǎng)等公共網(wǎng)絡(luò)，以門戶網(wǎng)站和服務(wù)接口兩種形式向公眾、企業(yè)、專業(yè)部門、政府部門提供24小時(shí)不間斷“一站式”地理信息服務(wù)。各類用戶可以通過“天地圖”的門戶網(wǎng)站進(jìn)行基于地理位置的信息瀏覽、查詢、搜索、量算，以及路線規(guī)劃等各類應(yīng)用；也可以利用服務(wù)接口調(diào)用“天地圖”的地理信息服務(wù)，并利用編程接口將“天地圖”的服務(wù)資源嵌入到已有的各類應(yīng)用系統(tǒng)（網(wǎng)站）中，并以“天地圖”的服務(wù)為支撐開展各類增值服務(wù)與應(yīng)用，從而有效緩解地理信息資源開發(fā)利用中技術(shù)難度大、建設(shè)成本高、動(dòng)態(tài)更新難等突出問題（李志剛等，2012）。

業(yè)務(wù)運(yùn)行支持平臺(tái)為構(gòu)成系統(tǒng)的主要功能模塊，主要包括空間定位與分組、信息處理、信息分類、查詢統(tǒng)計(jì)、存儲(chǔ)管理、專題圖顯示等。

集成業(yè)務(wù)系統(tǒng)為依據(jù)項(xiàng)目總體需求對(duì)系統(tǒng)各項(xiàng)功能進(jìn)行集成而形成的若干子系統(tǒng)并總集成為整個(gè)系統(tǒng)。子系統(tǒng)依據(jù)其任務(wù)要求集成所需要的功能模塊和系統(tǒng)其它資源。同一功能模塊可被多個(gè)子系統(tǒng)調(diào)用。

1.2 系統(tǒng)技術(shù)流程設(shè)計(jì)

1．系統(tǒng)技術(shù)流程設(shè)計(jì)如圖2所示。

圖2 系統(tǒng)技術(shù)流程Fig. 2 Flow chart of the system

按照信息的流轉(zhuǎn)分為信息收集、信息處理和信息服務(wù)三個(gè)部分。系統(tǒng)入口為地震觸發(fā)，通過地震三要素來進(jìn)行系統(tǒng)觸發(fā)，信息收集主要利用人工智能的方式，多策略地完成對(duì)信息的收集和下載工作，同時(shí)提供本地信息的錄入接口，實(shí)現(xiàn)對(duì)網(wǎng)絡(luò)資源和現(xiàn)場(chǎng)資源的集中使用，收集到的信息保存到原始網(wǎng)絡(luò)地震災(zāi)情數(shù)據(jù)庫(kù)中；信息處理主要是對(duì)采集到的信息，進(jìn)行地址去重、主體內(nèi)容提取、關(guān)鍵詞提取及文檔摘要、內(nèi)容去重、內(nèi)容分類后，將信息保存于地震災(zāi)情分類數(shù)據(jù)庫(kù)表中，然后對(duì)這些信息進(jìn)行地名提取和文檔信息的空間化處理，將此信息保存于地震網(wǎng)絡(luò)災(zāi)情空間化處理結(jié)果庫(kù)表中；信息服務(wù)主要是為各級(jí)用戶提供信息瀏覽和查詢的綜合展示服務(wù)平臺(tái)，實(shí)現(xiàn)信息的空間化展示、信息綜合和綜合災(zāi)情文檔產(chǎn)出。

1.3 數(shù)據(jù)庫(kù)設(shè)計(jì)

1.3.1 數(shù)據(jù)庫(kù)表設(shè)計(jì)

系統(tǒng)數(shù)據(jù)庫(kù)采用SQLServer2005數(shù)據(jù)庫(kù)作為基礎(chǔ)信息的存儲(chǔ)。數(shù)據(jù)可分為靜態(tài)基礎(chǔ)類數(shù)據(jù)和動(dòng)態(tài)更新類數(shù)據(jù)。動(dòng)態(tài)更新數(shù)據(jù)有地震事件記錄數(shù)據(jù)、互聯(lián)網(wǎng)抓取的災(zāi)情信息數(shù)據(jù)、處理后的各類災(zāi)情數(shù)據(jù)。靜態(tài)基礎(chǔ)數(shù)據(jù)有地名提取基礎(chǔ)數(shù)據(jù)、災(zāi)情分類數(shù)據(jù)。圖3給出了靜態(tài)基礎(chǔ)類數(shù)據(jù)和動(dòng)態(tài)更新類數(shù)據(jù)的具體分類情況。

圖3 數(shù)據(jù)分類說明Fig. 3 Data classification and description

新聞?lì)悢?shù)據(jù)存儲(chǔ)表：存儲(chǔ)從新聞網(wǎng)頁(yè)抓取的與本次地震相關(guān)的內(nèi)容，存放的是未經(jīng)過處理的原始數(shù)據(jù)。

論壇社區(qū)類數(shù)據(jù)存儲(chǔ)表：存儲(chǔ)從論壇網(wǎng)頁(yè)抓取的與本次地震相關(guān)的內(nèi)容，存放的是未經(jīng)過處理的原始數(shù)據(jù)。

博客類數(shù)據(jù)存儲(chǔ)表：存儲(chǔ)從博客網(wǎng)頁(yè)抓取的與本次地震相關(guān)的內(nèi)容，存放的是未經(jīng)過處理的原始數(shù)據(jù)。

地震事件：記錄每次地震事件的時(shí)空參數(shù)，同時(shí)系統(tǒng)各項(xiàng)內(nèi)容以地震事件的方式進(jìn)行組織。

地震災(zāi)情分類表：按照地震災(zāi)情分類字典對(duì)每次地震所收集到的網(wǎng)絡(luò)地震災(zāi)情進(jìn)行分類的網(wǎng)絡(luò)災(zāi)情信息分類結(jié)果表。

地名表：全國(guó)地名庫(kù)，按照省、地市、縣、鄉(xiāng)鎮(zhèn)四級(jí)行政級(jí)別構(gòu)建地名表。

地名取值范圍表：按照不同震級(jí)構(gòu)建距離震中不同取值范圍的地名取值范圍表。

震例震中地名表：歷史震例的震中地名表。

地震災(zāi)情分類字典表：按照震情信息、有感范圍、人員傷亡、房屋破壞、交通中斷、通信中斷、斷水?dāng)嚯?、次生?zāi)害、經(jīng)濟(jì)損失9種災(zāi)情分類建立的基于網(wǎng)絡(luò)用戶習(xí)慣的地震災(zāi)情分類詞匯表。

1.3.2 各類數(shù)據(jù)間的關(guān)系

各類網(wǎng)絡(luò)抓取的災(zāi)情信息通過災(zāi)情分類代碼與分析處理結(jié)果數(shù)據(jù)進(jìn)行關(guān)聯(lián)，各類數(shù)據(jù)處理結(jié)果按照地震事件組織，通過事件ID進(jìn)行關(guān)聯(lián)，其關(guān)系如圖4所示。

圖4 數(shù)據(jù)關(guān)系圖Fig. 4 Chart of data relationship

1.4 系統(tǒng)產(chǎn)出設(shè)計(jì)

地震發(fā)生之后，各類信息在網(wǎng)絡(luò)上出現(xiàn)的時(shí)間順序表現(xiàn)出一定的規(guī)律，因此，為充分利用網(wǎng)絡(luò)資源，并及時(shí)提供網(wǎng)絡(luò)災(zāi)情信息服務(wù)，系統(tǒng)產(chǎn)出采用不同時(shí)段的網(wǎng)絡(luò)災(zāi)情匯集報(bào)告來表現(xiàn)，并為各有關(guān)地震應(yīng)急單位提供服務(wù)，該報(bào)告被命名為網(wǎng)絡(luò)地震災(zāi)情快報(bào)。網(wǎng)絡(luò)地震災(zāi)情快報(bào)按照信息產(chǎn)出的時(shí)間設(shè)計(jì)為兩個(gè)階段的報(bào)告，分別為第一階段的網(wǎng)絡(luò)地震災(zāi)情快報(bào)和第二階段的網(wǎng)絡(luò)地震災(zāi)情快報(bào)。

其中，第一階段的網(wǎng)絡(luò)地震災(zāi)情快報(bào)的信息種類較少，表現(xiàn)形式主要是文字和表格。包括地震參數(shù)（包括中國(guó)地震臺(tái)網(wǎng)和USGS實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)）、數(shù)據(jù)來源、有感范圍、房屋破壞情況、人員傷亡和震情信息。由于有感范圍涉及的地名信息數(shù)據(jù)跨度較大，因此，對(duì)于有感范圍采取按照震級(jí)大小來確定有感范圍的地名級(jí)別的原則進(jìn)行有感范圍地名的表示，震級(jí)越大，地名的行政級(jí)別越高，震級(jí)越小，地名的行政級(jí)別越低。5.0級(jí)及以下地震有感范圍表達(dá)至縣級(jí)或鄉(xiāng)鎮(zhèn)級(jí)，5.0—6.4級(jí)地震有感范圍表達(dá)至縣級(jí)，6.5—7.4級(jí)地震有感范圍表達(dá)至地市級(jí)，7.5級(jí)以上地震有感范圍表達(dá)至省級(jí)。第二階段的網(wǎng)絡(luò)地震災(zāi)情快報(bào)的信息種類基本包括了所定義的災(zāi)情信息種類，表現(xiàn)形式包括文字、表格和地圖圖片。信息類型包括地震參數(shù)（包括中國(guó)地震臺(tái)網(wǎng)和USGS實(shí)時(shí)信息）、數(shù)據(jù)來源、有感范圍、房屋破壞情況（含破壞情況空間分布圖）、人員傷亡（含傷亡空間分布圖）、生命線工程破壞、地震地質(zhì)災(zāi)害、其他次生災(zāi)害、災(zāi)害空間分布綜合圖、經(jīng)濟(jì)損失和震情信息。有感范圍的取值方法與第一階段的報(bào)告相同。

2 功能實(shí)現(xiàn)

系統(tǒng)的功能按照信息處理階段進(jìn)行劃分和實(shí)現(xiàn)，分別為網(wǎng)絡(luò)地震災(zāi)情抓取子系統(tǒng)、網(wǎng)絡(luò)地震災(zāi)情信息處理子系統(tǒng)、網(wǎng)絡(luò)地震災(zāi)情發(fā)布子系統(tǒng)。圖5為系統(tǒng)的功能實(shí)現(xiàn)框圖。

其中，網(wǎng)絡(luò)地震災(zāi)情抓取子系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)網(wǎng)頁(yè)監(jiān)測(cè)、網(wǎng)站監(jiān)測(cè)、全網(wǎng)搜索、行業(yè)垂直網(wǎng)深度搜索、新聞（博客、論壇、定向）下載、信息匯集和系統(tǒng)后臺(tái)維護(hù)功能等。

系統(tǒng)按照地震專題和設(shè)定的關(guān)鍵字等進(jìn)行相關(guān)搜索，搜索成果包括兩類：一類是定向搜索結(jié)果，主要為USGS地震要素?cái)?shù)據(jù)（地震時(shí)間信息、位置信息、地震深度信息）、民政部網(wǎng)站關(guān)于地震專題的人員傷亡與經(jīng)濟(jì)損失數(shù)據(jù)信息、科學(xué)數(shù)據(jù)共享中心關(guān)于地震專題的余震數(shù)據(jù)信息；另一類是元搜索結(jié)果，為來自新聞網(wǎng)、論壇、博客的地震震情、災(zāi)情原始數(shù)據(jù)。

圖5 系統(tǒng)功能結(jié)構(gòu)圖Fig. 5 Structure of the functions in the system

網(wǎng)絡(luò)地震災(zāi)情處理子系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)地震事件的發(fā)布，根據(jù)地震時(shí)空參數(shù)，添加地震事件，以地震發(fā)震時(shí)刻作為唯一索引條件，從搜索結(jié)果中抽取相關(guān)信息。對(duì)于內(nèi)容處理則實(shí)現(xiàn)地址去重、主要內(nèi)容提取、關(guān)鍵詞提取與全文摘要自動(dòng)生成、內(nèi)容去重、內(nèi)容重分類、文檔信息空間化等功能。圖6為地震災(zāi)情處理后的結(jié)果列表展示（部分內(nèi)容）。

圖6 系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)示例Fig. 6 A case study of the system

網(wǎng)絡(luò)地震災(zāi)情發(fā)布子系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)基于天地圖的災(zāi)情信息的地圖發(fā)布、災(zāi)情的自動(dòng)標(biāo)注與查詢展示、地震災(zāi)情綜合文檔信息的自動(dòng)化處理和產(chǎn)出等。基于地圖的展布不僅可以在行政區(qū)劃圖上展示，也可以在遙感地圖上進(jìn)行展示，兩種展示方式展示出來的結(jié)果可以進(jìn)行相互補(bǔ)充。

3 結(jié)語

本文通過研究天地圖應(yīng)用開發(fā)技術(shù)、互聯(lián)網(wǎng)地震災(zāi)情處理、災(zāi)情信息綜合展示技術(shù)，設(shè)計(jì)并實(shí)現(xiàn)了基于天地圖的互聯(lián)網(wǎng)地震災(zāi)情處理與展示系統(tǒng)。系統(tǒng)的設(shè)計(jì)和實(shí)現(xiàn)具有以下四個(gè)方面的特點(diǎn)。

（1）首次利用信息智能搜索技術(shù)實(shí)現(xiàn)了地震災(zāi)情的互聯(lián)網(wǎng)主動(dòng)信息獲取，利用自然語言處理技術(shù)實(shí)現(xiàn)災(zāi)情信息的自動(dòng)分類。

（2）利用GIS技術(shù)，并基于天地圖實(shí)現(xiàn)非結(jié)構(gòu)化文檔信息的空間化處理，自動(dòng)提取地名和空間定位。

（3）首次在地震領(lǐng)域引入我國(guó)權(quán)威的互聯(lián)網(wǎng)地圖——天地圖，開展技術(shù)應(yīng)用，為同行業(yè)和相關(guān)行業(yè)的互聯(lián)網(wǎng)地圖應(yīng)用提供了基礎(chǔ)。

（4）實(shí)現(xiàn)中國(guó)大陸境內(nèi)破壞性地震的災(zāi)情空間分布圖和地震災(zāi)情分析報(bào)告的動(dòng)態(tài)生成。系統(tǒng)7×24小時(shí)不間斷運(yùn)行，在接收到地震速報(bào)參數(shù)后，自動(dòng)判斷啟動(dòng)系統(tǒng)搜索功能，可實(shí)時(shí)給出搜索結(jié)果信息發(fā)布給指揮部；并在1小時(shí)、2小時(shí)，以后每隔6小時(shí)產(chǎn)出不同時(shí)間段的地震災(zāi)情空間分布圖和災(zāi)情綜合分析報(bào)告提交指揮部。

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Design and Implementation of Fast Acquisition and Procession System of Earthquake Disaster Situation from Internet Media based on Map World

Shuai Xianghua, Liu Qin, Zhen Meng and Feng Wei

(China Earthquake Networks Center, Beijing 100036, China)

Internet is the largest carrier of the information which is widely used. Internet has become an important channel for quick acquisition earthquake disaster situation. This paper introduces fast acquisition and procession system of earthquake disaster situation from Internet media based on Map world, including the overall structure, technical process and functional design and implementation. In the system GIS Arc Engine is used as the platform, SQL Server is the database management carrier, and the open-source Map world is utilized as Internet data service source.

Internet; Earthquake disaster situation; Disaster situation acquisition; Geographic information system; Map world

帥向華，劉欽，甄盟，馮蔚，2014．基于天地圖的互聯(lián)網(wǎng)地震災(zāi)情快速獲取與處理系統(tǒng)設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)．震災(zāi)防御技術(shù)，9（3）：

486．

10.11899/zzfy201403151 基金項(xiàng)目 地震行業(yè)科研專項(xiàng)（201108002-04）南北地震帶大震極災(zāi)區(qū)速判及災(zāi)情展布關(guān)鍵技術(shù)研究——地震災(zāi)情網(wǎng)絡(luò)、媒體獲取與處理模型研究

2014-04-25

帥向華，女，生于1973年。1998年獲得碩士學(xué)位，副研究員，碩士研究生導(dǎo)師。主要從事震害預(yù)測(cè)、地震災(zāi)害應(yīng)急及GIS應(yīng)用等研究。E-mail：Shuaixhua@sina.com