云南地震災(zāi)情速報(bào)系統(tǒng)設(shè)計(jì)探討

明小娜，周　洋，盧永坤

(云南省地震局，昆明　650224)

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云南地震災(zāi)情速報(bào)系統(tǒng)設(shè)計(jì)探討

明小娜，周洋，盧永坤

(云南省地震局，昆明650224)

摘要：探討構(gòu)建云南地震災(zāi)情速報(bào)系統(tǒng)的設(shè)計(jì)方案，提出了地震災(zāi)情速報(bào)系統(tǒng)的整體設(shè)計(jì)方案，闡述了系統(tǒng)建設(shè)的目標(biāo)、系統(tǒng)的總體框架、技術(shù)流程、主要功能和關(guān)鍵技術(shù)，并通過(guò)對(duì)原型系統(tǒng)測(cè)試,驗(yàn)證了方案的可行性。

關(guān)鍵詞：地震現(xiàn)場(chǎng)；災(zāi)情速報(bào)；災(zāi)情展布；系統(tǒng)設(shè)計(jì)

0引言

破壞性地震發(fā)生后，能夠在第一時(shí)間全面掌握災(zāi)區(qū)信息，是應(yīng)急救援和抗震救災(zāi)快速?zèng)Q策部署(重點(diǎn)搜救區(qū)域的確定、救援力量的科學(xué)調(diào)配、救援物資的分發(fā)等)的基礎(chǔ)。聶高眾等[1]從數(shù)據(jù)獲取的角度，以震后災(zāi)情數(shù)據(jù)的掌握程度為標(biāo)尺，將地震發(fā)生后的時(shí)間分為黑箱期、灰箱期和白箱期3個(gè)時(shí)段，分析了各時(shí)段災(zāi)情數(shù)據(jù)量和災(zāi)情掌握程度對(duì)救災(zāi)決策及效果的影響。通過(guò)震后被埋壓人員救出時(shí)間與救活率的統(tǒng)計(jì)關(guān)系表明：獲救生存率隨時(shí)間推移，救活率降低，至震后48 h，救活率僅達(dá)33.7%。由此可見(jiàn)，加強(qiáng)震后0～48 h的災(zāi)情數(shù)據(jù)獲取尤其重要。

在災(zāi)情信息獲取方面，傳統(tǒng)的災(zāi)情收集工作一般是通過(guò)現(xiàn)場(chǎng)調(diào)查后，以電話文件等形式上報(bào)，這種方式雖然能滿足準(zhǔn)確性要求，但是卻嚴(yán)重滯后[2]。國(guó)內(nèi)學(xué)者在這一方面進(jìn)行了深入研究，總結(jié)起來(lái)包括兩大階段。第一階段：充分利用GSM進(jìn)行文字信息的上報(bào)，例如福建省地震局提出了基于手機(jī)短信的地震災(zāi)情速報(bào)系統(tǒng)，該系統(tǒng)在福建2007年“3·13”順昌4.7級(jí)地震、2008年“3·06”寧德古田4.6級(jí)地震中發(fā)揮了重要作用[3]；中國(guó)地震臺(tái)網(wǎng)中心利用短信息技術(shù)，結(jié)合GPRS、GPS、GIS技術(shù)實(shí)現(xiàn)基于短消息的地震災(zāi)情獲取，建成12322地震災(zāi)情短信息速報(bào)平臺(tái)[4]；江蘇省地震局提出使用GSM進(jìn)行災(zāi)情速報(bào)的方法[5]。這種采用普通手機(jī)或者普通手持終端能夠快速上報(bào)文字信息，但是信息的豐富度卻受到限制。第二階段：隨著計(jì)算機(jī)技術(shù)、移動(dòng)通信技術(shù)及3S等技術(shù)的發(fā)展，有學(xué)者提出利用智能終端研建災(zāi)情信息收集系統(tǒng)。四川省地震局基于PDA建設(shè)了主要面向四川省“三網(wǎng)一員”的災(zāi)情速報(bào)系統(tǒng)，該系統(tǒng)在2013年“4·20”蘆山7.0級(jí)地震震后10 min內(nèi)收集上報(bào)了110多條涵蓋震感、人員傷亡、通信信息、房屋破壞等災(zāi)害類別的有效信息，有效縮短了災(zāi)情黑箱期[6]；新疆維吾爾自治區(qū)地震局基于Android平臺(tái)的災(zāi)情速報(bào)系統(tǒng)在2014年“2·12”新疆于田7.3級(jí)地震中實(shí)現(xiàn)了災(zāi)情的快速上報(bào)和獲取[7]；江蘇省基礎(chǔ)地理信息中心建設(shè)了基于SuperMap GIS的江蘇省地震災(zāi)情應(yīng)急采集系統(tǒng)[8]；南京工業(yè)大學(xué)測(cè)繪學(xué)院利用ArcGIS Mobile技術(shù)基于PDA設(shè)計(jì)和開發(fā)了移動(dòng)地震災(zāi)情速報(bào)系統(tǒng)[9]。借助智能終端和移動(dòng)通信網(wǎng)絡(luò)，地震現(xiàn)場(chǎng)工作人員可以更加高效地開展應(yīng)急指揮和現(xiàn)場(chǎng)調(diào)查工作，地震災(zāi)情調(diào)查的時(shí)效性有了進(jìn)一步提高。目前，國(guó)內(nèi)學(xué)者更加關(guān)注在第二階段基礎(chǔ)上，發(fā)展移動(dòng)智能決策技術(shù)。

云南地處印度板塊和歐亞板塊碰撞帶東側(cè)，是我國(guó)現(xiàn)代地殼運(yùn)動(dòng)和地震活動(dòng)最劇烈的地區(qū)之一，地震活動(dòng)頻度高、震級(jí)大、分布廣、災(zāi)害重[10]。據(jù)資料記載，從1992—2014年云南地區(qū)共發(fā)生M≥5.0破壞地震88次，造成1 199人死亡， 44 517人受傷，經(jīng)濟(jì)損失573.55億元。目前，云南省仍依賴傳統(tǒng)工作模式，借助電話與州、市地震局聯(lián)系獲取災(zāi)情信息，這種方式一方面不利于發(fā)揮災(zāi)區(qū)上報(bào)災(zāi)情的主動(dòng)性，另一方面收集的災(zāi)情信息內(nèi)容粗略，表達(dá)不規(guī)范。為此，本文探討構(gòu)建云南地震災(zāi)情速報(bào)系統(tǒng)，旨在震后較短時(shí)間內(nèi)快速采集、編輯以及上傳地震災(zāi)情信息，實(shí)現(xiàn)以現(xiàn)場(chǎng)實(shí)景信息為基礎(chǔ)的災(zāi)情分析研判，為地震應(yīng)急指揮決策提供可靠依據(jù)。

1系統(tǒng)建設(shè)目標(biāo)

地震災(zāi)情快速上報(bào)是應(yīng)急工作的關(guān)鍵環(huán)節(jié)，總結(jié)反思?xì)v次地震的經(jīng)驗(yàn)與教訓(xùn)，我們認(rèn)為快速、準(zhǔn)確、全面地了解災(zāi)情對(duì)地震應(yīng)急救援工作至關(guān)重要。筆者所在的工作團(tuán)隊(duì)依托移動(dòng)通信、數(shù)據(jù)庫(kù)、地理信息等技術(shù)成果，基于Android系統(tǒng)構(gòu)建云南地震災(zāi)情速報(bào)系統(tǒng)，以期破壞性地震發(fā)生后，供災(zāi)情速報(bào)員或相關(guān)應(yīng)急救援人員快速采集和發(fā)送地震災(zāi)害信息，信息經(jīng)匯總、處理后可為前、后方的各級(jí)指揮部提供科學(xué)決策依據(jù)，合理分配救災(zāi)資源，以便高效、迅速地派遣應(yīng)急救援隊(duì)伍，調(diào)撥救災(zāi)物資，從而最大限度減輕破壞性地震造成的人員傷亡和經(jīng)濟(jì)損失。該系統(tǒng)由智能移動(dòng)端和服務(wù)器端2部分組成，移動(dòng)端采集地震災(zāi)情信息，包括災(zāi)情地點(diǎn)、災(zāi)情的嚴(yán)重程度、災(zāi)情圖片、音視頻等信息，服務(wù)器端接收移動(dòng)端上傳的災(zāi)情，并在百度地圖上顯示。系統(tǒng)設(shè)計(jì)簡(jiǎn)單易用，用于各州、市、縣地震工作人員快速上報(bào)災(zāi)情。

2系統(tǒng)總體設(shè)計(jì)

2.1　系統(tǒng)總體框架

云南地震災(zāi)情速報(bào)系統(tǒng)的總體框架為3層架構(gòu)(圖1)，即表現(xiàn)層、中間層、應(yīng)用服務(wù)層。其中，表現(xiàn)層是客戶端的承載層，負(fù)責(zé)與用戶的交互，完成災(zāi)情數(shù)據(jù)收集、災(zāi)情點(diǎn)展示；中間層一方面接收智能移動(dòng)終端發(fā)送的災(zāi)情數(shù)據(jù)和其他功能請(qǐng)求，經(jīng)過(guò)轉(zhuǎn)換和打包后轉(zhuǎn)發(fā)至應(yīng)用服務(wù)層，另一方面，接收應(yīng)用服務(wù)層返回的信息，經(jīng)過(guò)信息壓縮后，傳遞至智能移動(dòng)終端，完成表現(xiàn)層與服務(wù)層的通信。數(shù)據(jù)通信方式有3種，一是使用4G/3G網(wǎng)絡(luò)連接，主要用來(lái)傳輸災(zāi)情信息或數(shù)據(jù)量比較大的圖片信息；二是通過(guò)海事衛(wèi)星，在災(zāi)區(qū)通訊部分中斷的情況下傳輸災(zāi)情信息時(shí)使用；三是其他方式，比如通過(guò)USB連接或者紅外藍(lán)牙等設(shè)備先將信息發(fā)送到電腦再通過(guò)Internet上傳到服務(wù)器。應(yīng)用服務(wù)層集成了通訊控制、災(zāi)情數(shù)據(jù)處理、分析和表達(dá)的功能模塊，可通過(guò)中間層將相關(guān)結(jié)果返回給表現(xiàn)層。采用3層結(jié)構(gòu)，可以使各層相互保持獨(dú)立，有利于解決負(fù)載平衡問(wèn)題。

圖1　系統(tǒng)總體框架

2.2　系統(tǒng)數(shù)據(jù)流程

云南地震災(zāi)情信息速報(bào)系統(tǒng)的總體技術(shù)思路：將云南省地震局及省內(nèi)各州市、縣、鄉(xiāng)鎮(zhèn)擁有智能移動(dòng)終端的“三網(wǎng)一員”定義為災(zāi)情速報(bào)人員。地震發(fā)生后，省應(yīng)急指揮中心根據(jù)震中區(qū)和震級(jí)大小計(jì)算災(zāi)情速報(bào)員范圍，并以短信方式發(fā)送災(zāi)情收集的短信通知，災(zāi)情速報(bào)員收到該短信后通過(guò)智能移動(dòng)終端以文字、圖片的形式記錄所在地區(qū)的受災(zāi)情況，通過(guò)數(shù)據(jù)壓縮處理后借助網(wǎng)絡(luò)發(fā)送至服務(wù)器端，服務(wù)器端解壓數(shù)據(jù)、甄別數(shù)據(jù)的有效性、解析數(shù)據(jù)，在地圖上展示災(zāi)情點(diǎn)。當(dāng)然，這些災(zāi)情數(shù)據(jù)可進(jìn)一步延伸應(yīng)用，如借助 GIS 技術(shù)進(jìn)行數(shù)據(jù)分析，制作災(zāi)區(qū)災(zāi)情空間分布圖，并結(jié)合云南基礎(chǔ)數(shù)據(jù)，生成應(yīng)急救援輔助決策報(bào)告。系統(tǒng)從數(shù)據(jù)流的角度看，分為發(fā)送災(zāi)情數(shù)據(jù)獲取請(qǐng)求、數(shù)據(jù)采集、數(shù)據(jù)處理和數(shù)據(jù)應(yīng)用4個(gè)階段(圖2)。

圖2　系統(tǒng)數(shù)據(jù)流程圖

3關(guān)鍵技術(shù)環(huán)節(jié)

3.1　災(zāi)情采集和傳輸

云南地震災(zāi)情速報(bào)系統(tǒng)通過(guò)在智能終端上部署自行開發(fā)的嵌入式采集軟件實(shí)現(xiàn)災(zāi)情信息采集，采集的主要內(nèi)容包括：GPS位置信息、災(zāi)情文本信息和圖片信息。嵌入式采集軟件是基于Android開發(fā)的。Android終端與服務(wù)器端使用HTTP協(xié)議通信，部分重要數(shù)據(jù)通過(guò)Java.net包中URLEncoder進(jìn)行數(shù)據(jù)編碼加密；Android終端通過(guò)請(qǐng)求服務(wù)器端的Servlet進(jìn)行災(zāi)情文本信息和災(zāi)情圖片信息的傳送，服務(wù)器端通過(guò)實(shí)現(xiàn)了HttpRequestHandler的Servlet進(jìn)行HTTP的request請(qǐng)求的接收和應(yīng)答，當(dāng)服務(wù)器端Servlet響應(yīng)完成，表明災(zāi)情信息上傳成功。

3.2　災(zāi)情分類與地圖表達(dá)

地震后，后方應(yīng)急指揮人員十分關(guān)注地震現(xiàn)場(chǎng)災(zāi)情信息，如何較為準(zhǔn)確地表達(dá)地震災(zāi)情信息，讓災(zāi)情速報(bào)員能準(zhǔn)確、快速采集災(zāi)情并發(fā)送給后方，而后方又能較為準(zhǔn)確的解析災(zāi)情內(nèi)涵是災(zāi)情速報(bào)系統(tǒng)設(shè)計(jì)的關(guān)鍵內(nèi)容。為此，本文以人的感覺(jué)、房屋破壞情況和人員傷亡情況為衡量指標(biāo)，將地震災(zāi)情分為無(wú)震感或震感輕；震感強(qiáng)，無(wú)破壞；有破壞，無(wú)傷亡；破壞重，有傷亡四類，并采用數(shù)字代碼1、2、3、4進(jìn)行表示[11]。這種分類方法非常易于被災(zāi)情速報(bào)員掌握。在地圖表達(dá)上，根據(jù)災(zāi)情信息中的經(jīng)緯度坐標(biāo)，通過(guò)調(diào)用百度地圖的公共接口，在百度地圖中繪制災(zāi)情采集點(diǎn)，采用綠色、黃色、橙色和紅色表達(dá)災(zāi)害嚴(yán)重程度，并借助圖片鏈接展示現(xiàn)場(chǎng)災(zāi)情。通過(guò)災(zāi)情分類，有效避免因個(gè)人認(rèn)知差異產(chǎn)生的災(zāi)情描述不完整、不準(zhǔn)確、不規(guī)范的現(xiàn)象，提高了災(zāi)情信息的真實(shí)性，有利于指揮人員能夠從視覺(jué)感官上直觀地了解災(zāi)情。

4系統(tǒng)功能設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)

云南地震災(zāi)情速報(bào)系統(tǒng)智能移動(dòng)終端提供災(zāi)情速報(bào)員基礎(chǔ)信息管理、災(zāi)情數(shù)據(jù)采集與編輯(采集現(xiàn)場(chǎng)多媒體信息)、災(zāi)情數(shù)據(jù)上傳和下載，并提供災(zāi)情數(shù)據(jù)的本地緩存功能。①災(zāi)情速報(bào)員基礎(chǔ)信息管理：災(zāi)情速報(bào)員可登陸移動(dòng)終端災(zāi)情速報(bào)系統(tǒng)，維護(hù)本人登陸密碼、手機(jī)號(hào)碼等相關(guān)資料；②自動(dòng)定位功能：災(zāi)情速報(bào)員開啟本機(jī)GPS功能模塊并啟動(dòng)移動(dòng)終端災(zāi)情速報(bào)應(yīng)用程序，即可自動(dòng)獲取當(dāng)前點(diǎn)的經(jīng)緯度信息；③災(zāi)情收集功能：災(zāi)情速報(bào)員調(diào)查所轄區(qū)域內(nèi)地震造成的總體破壞，根據(jù)實(shí)際情況錄入災(zāi)情信息，同時(shí)利用拍照功能將調(diào)查點(diǎn)的震情災(zāi)情拍照保存；④災(zāi)情編輯上傳功能：災(zāi)情速報(bào)員可查看已錄入的災(zāi)情信息，并對(duì)信息進(jìn)行編輯、上傳。

云南地震災(zāi)情速報(bào)系統(tǒng)服務(wù)器端主要實(shí)現(xiàn)地震事件管理、災(zāi)情速報(bào)員信息維護(hù)、地震災(zāi)情解析、災(zāi)情展布、災(zāi)情統(tǒng)計(jì)分析等功能。①地震事件管理功能：地震事件新建，并管理和維護(hù)此次地震獲取的災(zāi)情信息；②災(zāi)情數(shù)據(jù)解析功能：對(duì)移動(dòng)終端上傳的災(zāi)情數(shù)據(jù)進(jìn)行校驗(yàn)、甄別、篩選出符合邏輯的有效災(zāi)情數(shù)據(jù)；③災(zāi)情數(shù)據(jù)展布功能：在百度地圖中繪制災(zāi)情采集點(diǎn)，根據(jù)災(zāi)情程度按不同顏色顯示受災(zāi)情況，當(dāng)鼠標(biāo)點(diǎn)擊某個(gè)災(zāi)情點(diǎn)時(shí)，快捷顯示該災(zāi)情點(diǎn)的關(guān)聯(lián)信息；④災(zāi)情分析功能：根據(jù)不同速報(bào)點(diǎn)的災(zāi)情情況，通過(guò)插值算法得出災(zāi)情等級(jí)，生成災(zāi)情等值線和等值面；⑤災(zāi)情統(tǒng)計(jì)功能：自動(dòng)根據(jù)速報(bào)結(jié)果，統(tǒng)計(jì)災(zāi)情情況，生成地震災(zāi)情收集處理匯總統(tǒng)計(jì)表。

該原型系統(tǒng)移動(dòng)端部署在平板電腦上，服務(wù)器端部署在WIN7臺(tái)式電腦上，經(jīng)模擬地震現(xiàn)場(chǎng)環(huán)境測(cè)試，系統(tǒng)各項(xiàng)功能正常運(yùn)行，達(dá)到系統(tǒng)設(shè)計(jì)效果，滿足震后快速采集災(zāi)情數(shù)據(jù)的要求。云南地震災(zāi)情速報(bào)系統(tǒng)智能移動(dòng)終端災(zāi)情采集界面如圖3a所示，服務(wù)器端災(zāi)情展布界面如圖3b所示。

圖3　云南地震災(zāi)情速報(bào)系統(tǒng)智能移動(dòng)終端災(zāi)情采集界面a和災(zāi)情展布界面b

5結(jié)論與討論

新形勢(shì)下，政府在地震應(yīng)急決策時(shí)對(duì)災(zāi)情信息的準(zhǔn)確性、時(shí)效性要求越來(lái)越高，對(duì)災(zāi)情信息的內(nèi)容要求更加豐富。本系統(tǒng)充分利用云南省分布的“三網(wǎng)一員”作為災(zāi)情速報(bào)員，采用移動(dòng)通信、數(shù)據(jù)庫(kù)、GIS等技術(shù)構(gòu)建云南災(zāi)情速報(bào)系統(tǒng)，在震后較短時(shí)間內(nèi)實(shí)現(xiàn)災(zāi)情快速收集、分析和展布，確保對(duì)災(zāi)情信息的準(zhǔn)確把握，為抗震救災(zāi)指揮部成員單位組織開展地震應(yīng)急救災(zāi)工作提供科學(xué)的依據(jù)。目前，該系統(tǒng)處于試用階段。在實(shí)際應(yīng)用中，由于不同受災(zāi)地域的具體通信狀況和受災(zāi)程度等情況不同，存在網(wǎng)絡(luò)不穩(wěn)定、數(shù)據(jù)上傳不及時(shí)等問(wèn)題，云南地震災(zāi)情速報(bào)系統(tǒng)亟待進(jìn)一步完善和改進(jìn)。

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Design of Earthquake Disaster Rapid Reporting System in Yunnan

MING Xiao-na, ZHOU Yang, LU Yong-kun

(Earthquake Administration of Yunnan Province, Kunming 650224, China)

Abstract:In order to acquire the earthquake-disaster information more efficiently so as to facilitate the rapid, post-earthquake report of the disasters, we built an earthquake disaster rapid reporting system to collect and display the earthquake-disaster information in Yunnan. The design scheme is described including its goal, overall framework, technical processes, main functions, and key techniques. A test on the prototype system proved that the scheme is feasible.

Key words:earthquake site; disaster data collection; disaster data display; system design

作者簡(jiǎn)介：羅蘭格(1941—),男(漢族),河北獻(xiàn)縣人,研究員,主要從事地震綜合預(yù)報(bào)研究.E-mail:luolg@eq-he.ac.cn

收稿日期:2015-09-03

doi:10.3969/j.issn.1003-1375.2015.04.012

中圖分類號(hào):P315.9

文獻(xiàn)標(biāo)志碼:A

文章編號(hào):1003-1375(2015)04-0062-04