面向公眾的地震災(zāi)情發(fā)布與獲取系統(tǒng)研發(fā)

董翔

面向公眾的地震災(zāi)情發(fā)布與獲取系統(tǒng)研發(fā)

董翔

董翔，山東省地震應(yīng)急搜救中心應(yīng)急指揮技術(shù)部副主任，工程師，主要從事地震信息服務(wù)與地震應(yīng)急領(lǐng)域的研究工作。2014年畢業(yè)于中國(guó)科學(xué)技術(shù)大學(xué)，獲碩士學(xué)位。作為山東省地震應(yīng)急信息服務(wù)科技創(chuàng)新團(tuán)隊(duì)帶頭人，先后全面參與了山東省地震局“十五”和“社會(huì)服務(wù)工程”項(xiàng)目的建設(shè)。主持和承擔(dān)了10余項(xiàng)科研項(xiàng)目，其中國(guó)家科技支撐計(jì)劃子專題2項(xiàng)、中國(guó)地震行業(yè)專項(xiàng)子專題1項(xiàng)，中國(guó)地震科技星火計(jì)劃項(xiàng)目1項(xiàng)。榮獲中國(guó)地震局防震減災(zāi)科技成果三等獎(jiǎng)2項(xiàng)；取得軟件著作權(quán)5項(xiàng)。

項(xiàng)目研發(fā)背景

當(dāng)強(qiáng)烈地震發(fā)生時(shí)，快速有效地獲得災(zāi)情信息，可以在震后應(yīng)急救援中起到非常重要的決策支持作用。近年來(lái)隨著智能手機(jī)的普及和移動(dòng)互聯(lián)網(wǎng)的發(fā)展，以微博、微信為代表的新媒體平臺(tái)逐漸在抗震救災(zāi)中發(fā)揮著越來(lái)越重要的作用，使得移動(dòng)互聯(lián)網(wǎng)在一定程度上改變著抗震救災(zāi)的進(jìn)程。

本研究探討如何利用移動(dòng)互聯(lián)網(wǎng)、云平臺(tái)、LBS（Location Based Service，定位服務(wù)又叫移動(dòng)位置服務(wù)）和GIS技術(shù)，搭建一個(gè)地震災(zāi)情發(fā)布與獲取平臺(tái)，平臺(tái)包含災(zāi)情信息的采集、傳輸、處理、發(fā)布等各個(gè)環(huán)節(jié)，使得震后廣大社會(huì)公眾和志愿者能夠參與進(jìn)來(lái)，將文字、圖片、視頻等形式的地震災(zāi)情信息快速、及時(shí)傳遞到抗震救災(zāi)指揮部，為抗震救災(zāi)的行動(dòng)部署提供參考和依據(jù)，反饋的災(zāi)情信息也可為廣大民間救援隊(duì)提供及時(shí)、準(zhǔn)確的信息支持服務(wù)。

要使公眾和志愿者能夠積極參與地震災(zāi)情的報(bào)告，應(yīng)把握服務(wù)主導(dǎo)的原則，在公眾上報(bào)信息前提供震情信息速報(bào)服務(wù)，公眾提供信息后給予災(zāi)情信息反饋服務(wù)。具體操作流程如下：首先，在微信和微博平臺(tái)提供地震速報(bào)服務(wù)，使得用戶能夠第一時(shí)間了解地震發(fā)生的位置和大概的影響情況。然后，建立兼容各類移動(dòng)終端的災(zāi)情收集系統(tǒng)，在提供信息的同時(shí)附加災(zāi)情上報(bào)入口，利用移動(dòng)社交網(wǎng)絡(luò)信息快速傳播的特性，廣泛收集災(zāi)區(qū)的震感、災(zāi)情等信息。最后，在信息處理結(jié)束后給予災(zāi)情簡(jiǎn)報(bào)等信息反饋服務(wù)。

項(xiàng)目研究?jī)?nèi)容

地震速報(bào)信息和震區(qū)基本情況的快速發(fā)布技術(shù)地震災(zāi)情信息的獲取、處理、展示和發(fā)布技術(shù)

項(xiàng)目研究目標(biāo)

在微信、微博開(kāi)放平臺(tái)的基礎(chǔ)上，開(kāi)發(fā)一套地震災(zāi)情發(fā)布與獲取系統(tǒng)，實(shí)現(xiàn)地震應(yīng)急時(shí)面向社會(huì)公眾的震情發(fā)布、災(zāi)情收集、災(zāi)情處理、災(zāi)情展示、災(zāi)情發(fā)布等一系列任務(wù)，最終產(chǎn)出帶地理位置信息的災(zāi)情數(shù)據(jù)庫(kù)，為抗震救災(zāi)指揮部快速判斷地震影響范圍和受災(zāi)情況提供參考和依據(jù)，同時(shí)也為志愿者和民間救援隊(duì)提供信息支持。

在系統(tǒng)的架構(gòu)設(shè)計(jì)上，充分考慮震時(shí)高并發(fā)訪問(wèn)的峰值服務(wù)能力和平時(shí)運(yùn)維成本的平衡。關(guān)鍵業(yè)務(wù)系統(tǒng)采用分布式消息和緩存平臺(tái)，采用REST架構(gòu)將核心業(yè)務(wù)服務(wù)資源化，在可靈活擴(kuò)展資源的公有云平臺(tái)上部署。當(dāng)訪問(wèn)量突然增長(zhǎng)時(shí)可以及時(shí)擴(kuò)展硬件資源提高服務(wù)能力，在平峰時(shí)釋放硬件資源節(jié)約運(yùn)行成本，從而達(dá)到按需使用的目的。

項(xiàng)目實(shí)施成果

1.地震速報(bào)信息發(fā)布系統(tǒng)

地震速報(bào)信息發(fā)布系統(tǒng)采用C#語(yǔ)言編寫(xiě)，用于同步EQIM系統(tǒng)產(chǎn)出的地震速報(bào)信息，并在第一時(shí)間發(fā)布，告知公眾地震的三要素信息。具體實(shí)現(xiàn)為一個(gè)運(yùn)行在 Windows平臺(tái)上的系統(tǒng)服務(wù)，部署在一個(gè)可同時(shí)連接行業(yè)網(wǎng)與互聯(lián)網(wǎng)的信息同步服務(wù)器上，實(shí)現(xiàn)開(kāi)機(jī)自動(dòng)啟動(dòng)進(jìn)行服務(wù)，連接EQIM 系統(tǒng)，接收地震速報(bào)和正式報(bào)信息，并根據(jù)信息類別（AU、ER、CC、CD）進(jìn)行不同的處理?？傮w架構(gòu)如圖所示。

地震速報(bào)信息發(fā)布系統(tǒng)總體架構(gòu)圖

微博消息發(fā)布界面

震區(qū)基本情況圖文消息

系統(tǒng)主要由地震信息接收和地震信息處理兩部分組成。地震信息接收模塊在系統(tǒng)服務(wù)啟動(dòng)時(shí)自動(dòng)運(yùn)行，實(shí)時(shí)監(jiān)聽(tīng) EQIM 系統(tǒng)的地震信息，并進(jìn)行地震數(shù)據(jù)的預(yù)處理和新地震信息的廣播工作；地震信息處理模塊在系統(tǒng)服務(wù)啟動(dòng)時(shí)向地震信息接收模塊注冊(cè)，接收其發(fā)布的新地震廣播信息，進(jìn)行地震速報(bào)信息的發(fā)布并通知震區(qū)基本情況生產(chǎn)系統(tǒng)啟動(dòng)產(chǎn)出相關(guān)的基礎(chǔ)信息。

①微博發(fā)布

目前平臺(tái)發(fā)布微博賬號(hào)為新浪微博的@魯震快訊和騰訊微博的@地震災(zāi)情發(fā)布與獲取，自動(dòng)發(fā)布帶地理位置信息的地震自動(dòng)速報(bào)和正式速報(bào)微博。用戶在看到地震速報(bào)微博時(shí)，單擊消息來(lái)源或?yàn)?zāi)情上報(bào)入口即可直接跳轉(zhuǎn)到災(zāi)情收集系統(tǒng)上報(bào)災(zāi)情信息。

②微信發(fā)布

用戶可關(guān)注@中國(guó)地震臺(tái)網(wǎng)中心災(zāi)情發(fā)布與獲取公眾服務(wù)號(hào)，并可設(shè)置訂閱地震速報(bào)消息和地震基本情況消息。當(dāng)系統(tǒng)接收到地震速報(bào)信息后，自動(dòng)判斷地震影響范圍，向影響范圍內(nèi)的用戶和訂閱用戶發(fā)送地震速報(bào)消息，同時(shí)引導(dǎo)用戶報(bào)告震感和災(zāi)情。用戶點(diǎn)擊自動(dòng)速報(bào)消息，可直接進(jìn)入震感上報(bào)系統(tǒng)界面，單擊正式速報(bào)消息，可直接進(jìn)入災(zāi)情上報(bào)系統(tǒng)界面。

2.震區(qū)基本情況生產(chǎn)系統(tǒng)

震區(qū)基本情況生產(chǎn)系統(tǒng)采用Python語(yǔ)言編寫(xiě)，可根據(jù)地震發(fā)生位置和震級(jí)大小，從后臺(tái)基礎(chǔ)數(shù)據(jù)庫(kù)中提取地震所在地區(qū)的基本情況，自動(dòng)產(chǎn)出圖文形式的地震基礎(chǔ)信息。產(chǎn)出內(nèi)容包括震中位置、地震構(gòu)造、地形地貌、人口建筑、震中附近居民地和天氣情況等民眾普遍關(guān)注的信息，可以為震后初期應(yīng)急決策和民間救援隊(duì)的行動(dòng)提供參考和依據(jù)。為了保證產(chǎn)出效率，系統(tǒng)基于Celery的分布式任務(wù)調(diào)度框架實(shí)現(xiàn)產(chǎn)出內(nèi)容的并行計(jì)算產(chǎn)出，保障信息的產(chǎn)出速度。

①地震信息：從EQIM接收到的地震速報(bào)信息及震中位置圖。

②地震構(gòu)造信息：地震所在地震帶的名稱、衰減關(guān)系、影響范圍等信息及帶影響范圍的遙感影像圖。

③地形地貌信息：地震影響范圍內(nèi)的海拔高程信息、海拔提醒及地形地貌圖。

④震區(qū)基本情況信息：地震影響區(qū)域人口密度、影響人數(shù)、各類型建筑結(jié)構(gòu)比例信息。

⑤受影響區(qū)縣信息：分區(qū)縣受影響的人口信息及所在區(qū)縣老舊房屋比例信息。

⑥震中附近居民地信息：距震中最近的省會(huì)、地市、區(qū)縣距離及地震影響范圍內(nèi)的居民地列表。

⑦天氣信息：震中所在地區(qū)的實(shí)時(shí)天氣和最近三天天氣預(yù)報(bào)。

3.地震災(zāi)情信息收集系統(tǒng)

地震災(zāi)情信息收集系統(tǒng)采用Html5編寫(xiě)，可適配Android、iOS、WP等各類移動(dòng)終端，具有地理位置定位功能，通過(guò)圖形化交互界面，用戶通過(guò)簡(jiǎn)單的單擊和輸入即可快速生成規(guī)范的災(zāi)情速報(bào)信息，通過(guò)網(wǎng)絡(luò)上傳災(zāi)情內(nèi)容及圖片信息。為了保障地震應(yīng)急時(shí)的高并發(fā)訪問(wèn)，系統(tǒng)使用MongoDB數(shù)據(jù)庫(kù)和Redis緩存，并在共有云平臺(tái)上進(jìn)行部署。

地震災(zāi)情信息收集系統(tǒng)

地震災(zāi)情展示系統(tǒng)界面

①災(zāi)情標(biāo)準(zhǔn)：對(duì)災(zāi)情信息的數(shù)據(jù)類型、數(shù)據(jù)編碼、數(shù)據(jù)格式、數(shù)據(jù)字典及數(shù)據(jù)組織與處理的基本要求進(jìn)行規(guī)范，并根據(jù)規(guī)范進(jìn)行災(zāi)情上報(bào)系統(tǒng)圖形界面的設(shè)計(jì)。

②災(zāi)情定位：可根據(jù)基站、GPS、網(wǎng)絡(luò)等信息確定用戶位置，定位失敗也可在地圖上通過(guò)簡(jiǎn)單的三次逐級(jí)縮放單擊確定精確的位置。

③災(zāi)情上報(bào)：通過(guò)調(diào)用云平臺(tái)的REST接口，實(shí)現(xiàn)災(zāi)情信息和災(zāi)情圖片信息壓縮編碼和上報(bào)。

4.地震災(zāi)情信息處理與展示系統(tǒng)

地震災(zāi)情信息處理基于ArcGIS平臺(tái)，使用ArcPy實(shí)現(xiàn)用戶上報(bào)震感信息的插值和處理，產(chǎn)出用戶上報(bào)震感所對(duì)應(yīng)烈度的分布圖。

災(zāi)情信息展示系統(tǒng)是收集到的災(zāi)情信息的綜合展示平臺(tái)，可以顯示系統(tǒng)收集到的災(zāi)情信息及查看與某一次地震相關(guān)的災(zāi)情信息。通過(guò)查看災(zāi)情詳情可以了解災(zāi)情類別、影響程度以及照片情況。系統(tǒng)采用B/S架構(gòu)，支持多種移動(dòng)終端，兼容性強(qiáng)，將震情和災(zāi)情信息顯示在Google Maps底圖上，并進(jìn)行關(guān)聯(lián)，單擊地震圖標(biāo)可獲得與此相關(guān)聯(lián)的災(zāi)情信息。

青海門(mén)源6.4級(jí)地震震感分布圖

5.微信消息處理和災(zāi)情發(fā)布系統(tǒng)

微信消息處理系統(tǒng)是針對(duì)微信公眾平臺(tái)開(kāi)發(fā)的后臺(tái)消息處理系統(tǒng)，通過(guò)微信高級(jí)功能中開(kāi)發(fā)模式的切換，接收用戶針對(duì)公眾平臺(tái)的各類操作，實(shí)現(xiàn)用戶命令響應(yīng)、菜單命令響應(yīng)、用戶反饋信息記錄、用戶分組自動(dòng)切換等功能。該系統(tǒng)采用Java語(yǔ)言進(jìn)行開(kāi)發(fā)，容器為Jetty，數(shù)據(jù)庫(kù)采用MongoDB的NoSQL數(shù)據(jù)庫(kù)并使用Redis作為緩存，目前部署于地震應(yīng)急公共信息服務(wù)平臺(tái)所在的云引擎中。系統(tǒng)由微信消息模塊、微信接口操作模塊、微信處理核心模塊、數(shù)據(jù)庫(kù)操作模塊和消息處理實(shí)現(xiàn)模塊等部分組成。

①微信消息模塊：封裝微信平臺(tái)的各類標(biāo)準(zhǔn)消息，包括文本、圖片、語(yǔ)音、視頻、地理位置、鏈接等普通消息和關(guān)注、掃描二維碼，上報(bào)地理位置，自定義菜單等事件消息。

②微信接口操作模塊：封裝微信平臺(tái)的各類REST形式的操作接口，包括獲取鑒權(quán)信息、用戶分組管理、用戶菜單管理等操作接口。

③微信處理核心模塊：包括請(qǐng)求過(guò)濾器、微信處理模塊及SSL加密網(wǎng)絡(luò)訪問(wèn)、系統(tǒng)配置、XML產(chǎn)出模塊配置、接口簽名校驗(yàn)等各類基礎(chǔ)功能支持。其中核心功能為請(qǐng)求過(guò)濾器，其攔截所有的請(qǐng)求，并根據(jù)請(qǐng)求類型，將具體信息分發(fā)到微信處理模塊。微信處理模塊可根據(jù)系統(tǒng)配置文件生成具體的消息處理結(jié)構(gòu)，同時(shí)實(shí)現(xiàn)用戶發(fā)送消息和系統(tǒng)反饋消息的保存。

④數(shù)據(jù)庫(kù)操作模塊：包括操作MongoDB數(shù)據(jù)庫(kù)的各類基礎(chǔ)模塊，實(shí)現(xiàn)消息的保存和查詢功能。

⑤消息處理實(shí)現(xiàn)模塊：包括具體的消息處理邏輯和應(yīng)急信息公共平臺(tái)接口調(diào)用封裝。可識(shí)別用戶的語(yǔ)音和文字命令，并給予相應(yīng)的查詢結(jié)果。并可處理用戶的二維碼掃描消息和菜單單擊消息。

微信關(guān)注用戶分布圖

在災(zāi)情信息的發(fā)布上，項(xiàng)目組與畢雪梅組織的震后政府信息支持工作組合作，在破壞性地震發(fā)生后，組織人員進(jìn)行災(zāi)情信息的收集和處理，通過(guò)信息的快速獲取和有效匯交，經(jīng)過(guò)若干自動(dòng)或半自動(dòng)化的分析手段，對(duì)災(zāi)情信息進(jìn)行逐條核實(shí)，快速整理出有效信息，形成災(zāi)情簡(jiǎn)報(bào)，分門(mén)別類的傳遞給各類用戶。作為工作組面向公眾的發(fā)布平臺(tái)，震后持續(xù)發(fā)布多期災(zāi)情簡(jiǎn)報(bào)信息，為抗震救災(zāi)決策和民間救援隊(duì)伍的行動(dòng)提供參考。

從微信關(guān)注用戶分布圖可以看出，災(zāi)情發(fā)布與獲取微信的關(guān)注用戶主要分布在中國(guó)地震活動(dòng)較為活躍的地區(qū)。從全球范圍來(lái)看，國(guó)外用戶主要集中在北美和歐洲地區(qū)，主要為當(dāng)?shù)氐囊恍┑卣鹧芯繖C(jī)構(gòu)人員關(guān)注。

成果應(yīng)用情況

面向公眾的災(zāi)情發(fā)布與獲取系統(tǒng)可以為廣大公眾提供地震速報(bào)和基礎(chǔ)信息服支持服務(wù)，同時(shí)收集震區(qū)公眾主動(dòng)上報(bào)的災(zāi)情信息，并提供高質(zhì)量的災(zāi)情信息反饋服務(wù)。

系統(tǒng)上線以來(lái)，共發(fā)布地震速報(bào)微博兩千余條，地震速報(bào)微信消息數(shù)百條，災(zāi)情簡(jiǎn)報(bào)信息數(shù)十條，處理微信后臺(tái)消息60余萬(wàn)條，反饋消息20萬(wàn)余條，共收集到地震災(zāi)情報(bào)告1200余條。發(fā)布的震區(qū)基本情況圖文消息，單條最高達(dá)10萬(wàn)以上的閱讀紀(jì)錄。

上報(bào)災(zāi)情數(shù)量分布圖

災(zāi)情收集系統(tǒng)收集數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)

從地震災(zāi)情信息位置分布圖可以看出，地震災(zāi)情上報(bào)地點(diǎn)主要集中在地震發(fā)生位置及周邊地區(qū)，幾乎每次有感地震均有災(zāi)情信息上報(bào)。從地震災(zāi)情數(shù)量分布圖和用戶活躍度與災(zāi)情數(shù)量對(duì)比可以看出，地震影響越大，震中周圍人口越密集，系統(tǒng)收到的災(zāi)情上報(bào)信息也就越多。

本項(xiàng)目的建設(shè)為社會(huì)公眾提供了一個(gè)上報(bào)災(zāi)情的有效渠道，今后我們將繼續(xù)進(jìn)行后續(xù)功能的完善，以便能更好地服務(wù)社會(huì)，為最大限度減輕地震災(zāi)害損失而不斷努力！