基于GIS的城市地震應(yīng)急指揮技術(shù)系統(tǒng)設(shè)計與實現(xiàn)

向姣姣

摘 ? 要：本文以城市地震應(yīng)急指揮技術(shù)系統(tǒng)設(shè)計與實現(xiàn)為研究對象，探討了基礎(chǔ)數(shù)據(jù)庫建設(shè)思路和系統(tǒng)功能，包括災(zāi)情上報、城市地震快速評估與動態(tài)跟蹤、地震應(yīng)急指揮及輔助決策、地震應(yīng)急基礎(chǔ)數(shù)據(jù)庫管理等，實踐證明，系統(tǒng)可對廣東境內(nèi)發(fā)生的各類地震事件進(jìn)行快速響應(yīng)、災(zāi)情快速評估，提出初步的應(yīng)急救災(zāi)輔助決策意見及各種災(zāi)情專題圖，為設(shè)區(qū)市政府開展地震應(yīng)急指揮、災(zāi)情快速處置提供有力的支撐平臺。

關(guān)鍵詞：GIS ?城市 ?應(yīng)急 ?指揮 ?系統(tǒng) ?設(shè)計 ?實現(xiàn)

中圖分類號：P315.9 ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? 文獻(xiàn)標(biāo)識碼：A ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? 文章編號：1674-098X（2019）07（b）-0074-02

地震作為突發(fā)性災(zāi)難事件，具有范圍廣、強(qiáng)度大、震源淺的特點(diǎn)，造成的人員傷亡居群災(zāi)之首。建設(shè)城市地震應(yīng)急技術(shù)系統(tǒng)可以在震后第一時間獲得地震震情、快速評估災(zāi)情損失，提供一系列科學(xué)的救災(zāi)及調(diào)度方案給決策者參考，在未接到上級命令前先期進(jìn)行必要的抗震救災(zāi)工作。

國家級地震應(yīng)急指揮技術(shù)系統(tǒng)、區(qū)域級地震應(yīng)急指揮技術(shù)系統(tǒng)、地市級地震應(yīng)急指揮技術(shù)系統(tǒng)與現(xiàn)場地震應(yīng)急指揮技術(shù)系統(tǒng)形成了多層次、全方位的中國地震應(yīng)急指揮技術(shù)系統(tǒng)體系（見圖1）。

該體系結(jié)合了國家、省、地市級的救災(zāi)力量，提高了政府應(yīng)對地震的能力。地市級地震應(yīng)急指揮技術(shù)系統(tǒng)本著“災(zāi)情上報、應(yīng)急指揮為目的、基礎(chǔ)數(shù)據(jù)為依托、現(xiàn)場信息為基礎(chǔ)”的原則，當(dāng)?shù)卣鸢l(fā)生時，迅速啟動地市級地震應(yīng)急指揮技術(shù)系統(tǒng)，系統(tǒng)根據(jù)地震應(yīng)急基礎(chǔ)數(shù)據(jù)庫及一系列專業(yè)模型對地震的影響范圍、人員傷亡、經(jīng)濟(jì)損失等情況進(jìn)行預(yù)評估，并得出抗震救災(zāi)輔助決策報告及一系列的災(zāi)區(qū)專題圖，輔助決策者進(jìn)行先期的救災(zāi)活動。

1 ?基礎(chǔ)數(shù)據(jù)庫建設(shè)

數(shù)據(jù)庫格式采用“區(qū)域級抗震救災(zāi)指揮部地震應(yīng)急基礎(chǔ)數(shù)據(jù)庫格式規(guī)范”的格式。與國家級及區(qū)域指揮中心地震應(yīng)急數(shù)據(jù)庫保持一致的數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)，方便以后交換或更新數(shù)據(jù)庫。數(shù)據(jù)庫包含基礎(chǔ)地理數(shù)據(jù)、社會經(jīng)濟(jì)和人口等統(tǒng)計數(shù)據(jù)、地震行業(yè)基礎(chǔ)數(shù)據(jù)、工程地震資料數(shù)據(jù)、災(zāi)害影響背景數(shù)據(jù)、震時各方聯(lián)絡(luò)數(shù)據(jù)、地震應(yīng)急預(yù)案數(shù)據(jù)等42大類數(shù)據(jù)共71項數(shù)據(jù)表。

2 ?系統(tǒng)功能

城市地震應(yīng)急技術(shù)系統(tǒng)主要由城市災(zāi)情獲取及上報子系統(tǒng)、地市級地震快速評估與動態(tài)跟蹤系統(tǒng)、地市級地震應(yīng)急指揮輔助決策系統(tǒng)、地市級地震基礎(chǔ)數(shù)據(jù)庫管理系統(tǒng)構(gòu)成（見圖2）。

2.1 災(zāi)情上報子系統(tǒng)

利用圖片采集設(shè)備、GPS定位儀、海事衛(wèi)星便攜式通信終端、便攜機(jī)，在遭到地震襲擊時，及時將地震破壞情況快速傳遞到地震應(yīng)急指揮部及當(dāng)?shù)卣?，能獲取區(qū)域抗震救災(zāi)指揮部的快速響應(yīng)信息及救災(zāi)命令。GPS定位儀用于測定現(xiàn)場人員的經(jīng)緯度方位，海事衛(wèi)星便攜式通信終端一方面可以在當(dāng)?shù)赝ㄐ啪W(wǎng)絡(luò)遭到破壞時利用海事衛(wèi)星作為通信電話使用，另一方面可將現(xiàn)場拍攝的照片及時傳回到應(yīng)急指揮中心，供指揮者了解災(zāi)情及決策參考。

2.2 城市地震快速評估與動態(tài)跟蹤系統(tǒng)

在地震快速評估系統(tǒng)中輸入地震三要素，系統(tǒng)根據(jù)地震應(yīng)急基礎(chǔ)數(shù)據(jù)庫數(shù)據(jù)和專業(yè)模型，計算出地震的影響范圍、人員傷亡、經(jīng)濟(jì)損失、次生災(zāi)害情況，并形成災(zāi)情報告文檔，并可以根據(jù)修正后的參數(shù)進(jìn)行動態(tài)評估。主要功能包括地理信息瀏覽、地震快速評估、災(zāi)情報告產(chǎn)出、現(xiàn)場信息跟蹤處理、災(zāi)情文檔管理、評估結(jié)果二次修正、系統(tǒng)日志等功能模塊。

（1）災(zāi)區(qū)范圍顯示。系統(tǒng)結(jié)合地震災(zāi)害評估模型、GIS空間查詢和分析技術(shù)可以快速計算出災(zāi)區(qū)的范圍并以可視化的方式顯示評估計算結(jié)果。包括：①破壞性地震影響范圍顯示。②災(zāi)區(qū)分布。系統(tǒng)可以在地圖上突出顯示災(zāi)區(qū)所在的縣鄉(xiāng)鎮(zhèn)行政區(qū)劃范圍。③地震地質(zhì)背景等資料信息。系統(tǒng)采用GIS空間查詢定位技術(shù)，通過對采取范圍的地圖圖層進(jìn)行疊加分析，可以為工作人員提供災(zāi)區(qū)的活動斷裂等地震地質(zhì)背景資料信息。

（2）人員傷亡和經(jīng)濟(jì)損失查詢顯示。系統(tǒng)根據(jù)災(zāi)區(qū)基礎(chǔ)地理信息數(shù)據(jù)庫，結(jié)合評估計算模型和GIS空間分析技術(shù)，可以給出破壞性地震造成的人員死亡、受傷、無家可歸的人數(shù)及人員分布情況、直接經(jīng)濟(jì)損失情況，各評估計算結(jié)果精確到鄉(xiāng)鎮(zhèn)，展示了人員傷亡和經(jīng)濟(jì)損失的分布情況。

（3）災(zāi)害規(guī)模。根據(jù)地震的震級以及快速評估產(chǎn)生的人員傷亡和直接經(jīng)濟(jì)損失情況，初步確定該地震屬于一般破壞性地震、嚴(yán)重破壞性地震或造成特大損失的嚴(yán)重破壞性地震，供指揮者參考并及時采取相應(yīng)的地震應(yīng)急方案。

（4）災(zāi)情報告。系統(tǒng)給出可以上報的有關(guān)地震固定格式的災(zāi)情報告，內(nèi)容包含震中經(jīng)緯度、宏觀震中、人員傷亡和經(jīng)濟(jì)損失。

（5）快速評估結(jié)果修正。系統(tǒng)提供災(zāi)情動態(tài)跟蹤評估功能。根據(jù)地震震源參數(shù)校正、選擇不同地區(qū)的衰減關(guān)系模型、修正各類建筑物破壞比、動態(tài)修正災(zāi)情快速評估結(jié)果，為指揮者提供更加接近事實的地震災(zāi)害損失評估。

（6）災(zāi)情文檔管理。地震應(yīng)急快速響應(yīng)和實現(xiàn)過程中，形成的震情資料、災(zāi)情資料、地震災(zāi)害快速評估及動態(tài)修正結(jié)果等文字、圖件等信息進(jìn)行分類存儲管理，以供查詢。

（7）數(shù)據(jù)計算。數(shù)據(jù)庫與系統(tǒng)軟件相對獨(dú)立，數(shù)據(jù)可動態(tài)更新，系統(tǒng)軟件直接調(diào)用基礎(chǔ)數(shù)據(jù)庫的資料信息，進(jìn)行計算。

2.3 地震應(yīng)急指揮及輔助決策系統(tǒng)

通過評估子系統(tǒng)完成災(zāi)害評估后可通過消息通知的方式自動觸發(fā)應(yīng)急指揮系統(tǒng)產(chǎn)生輔助決策。地震發(fā)生后，觸發(fā)地震應(yīng)急指揮及輔助決策系統(tǒng)，根據(jù)所發(fā)地震損失評估結(jié)果及地震應(yīng)急基礎(chǔ)數(shù)據(jù)庫結(jié)合專業(yè)模型，快速產(chǎn)生供地震現(xiàn)場指揮人員參考的輔助決策報告。

通過本系統(tǒng)進(jìn)行交互的震區(qū)專題查詢顯示。主要功能有：地圖交互操作、讀入（地震快速評估結(jié)果）數(shù)據(jù)、輔助計算及數(shù)據(jù)生成、輸出報告、生成專題圖。

（1）顯示基于烈度范圍的災(zāi)區(qū)專題圖，專題圖分辨率為300DPI。具體包括震區(qū)重點(diǎn)目標(biāo)分布圖、震區(qū)歷史地震目錄分布圖、震區(qū)地質(zhì)災(zāi)害分布圖、震區(qū)危險源專題圖、震區(qū)斷裂分布圖、震區(qū)交通分布圖、震區(qū)水庫分布圖、震區(qū)人口分布圖、震區(qū)經(jīng)濟(jì)分布圖、震區(qū)次生災(zāi)害源分布圖、震區(qū)DEM圖等。專題圖下方有以數(shù)據(jù)表形式給出的各種專題災(zāi)情信息。（2）輸出輔助決策意見PPT文檔，其中包括道路通行建議、救援力量的分別情況、醫(yī)院的分布情況。（3）完成地圖配置和地震相關(guān)專題圖靈活定制。（4）以專題圖形式顯示查詢地震災(zāi)害相關(guān)信息，包括空間信息和屬性信息的雙向查詢。（5）實現(xiàn)專題圖分類儲存和管理。（6）應(yīng)急預(yù)案生成。

2.4 地震應(yīng)急基礎(chǔ)數(shù)據(jù)庫管理系統(tǒng)

在數(shù)據(jù)庫和地理信息系統(tǒng)的支持下，按照地震系統(tǒng)確定的統(tǒng)一的建庫標(biāo)準(zhǔn)和數(shù)據(jù)規(guī)范，建立適合于地市的應(yīng)急指揮基礎(chǔ)數(shù)據(jù)庫管理系統(tǒng)。

利用城市地震應(yīng)急基礎(chǔ)數(shù)據(jù)庫管理系統(tǒng)實現(xiàn)對地震應(yīng)急基礎(chǔ)數(shù)據(jù)的管理，可以對空間數(shù)據(jù)、屬性數(shù)據(jù)進(jìn)行查看及編輯處理。

（1）實現(xiàn)數(shù)據(jù)匹配，建立拓?fù)潢P(guān)系。使空間數(shù)據(jù)具備拓?fù)湟恢滦?，同時實現(xiàn)空間數(shù)據(jù)與屬性數(shù)據(jù)的匹配。

（2）數(shù)據(jù)庫管理系統(tǒng)具有實時查詢檢索、修改、標(biāo)準(zhǔn)化顯示輸出的功能，具有數(shù)據(jù)更新接口、數(shù)據(jù)庫同各種應(yīng)用軟件數(shù)據(jù)標(biāo)準(zhǔn)接口等，具有統(tǒng)一的管理界面。

（3）通過數(shù)據(jù)庫管理使各類數(shù)據(jù)達(dá)到層間匹配。在數(shù)據(jù)顯示中，須按照比例尺的不同自動顯示數(shù)據(jù)內(nèi)容。

（4）通過空間位置和屬性信息進(jìn)行互相查詢。

（5）生成專題圖及實現(xiàn)編輯功能。

3 ?結(jié)語

地市級地震應(yīng)急指揮技術(shù)系統(tǒng)可對廣東境內(nèi)發(fā)生的各類地震事件進(jìn)行快速響應(yīng)、災(zāi)情快速評估，提出初步的應(yīng)急救災(zāi)輔助決策意見及各種災(zāi)情專題圖，為設(shè)區(qū)市政府開展地震應(yīng)急指揮、災(zāi)情快速處置提供有力的支撐平臺。

顯著提升了設(shè)區(qū)市的地震應(yīng)急指揮能力，有力地促進(jìn)了廣東省的防震減災(zāi)工作。目前廣州、佛山、肇慶等市局參與完成了市級地震應(yīng)急指揮技術(shù)系統(tǒng)建設(shè)，在2014年10月23日廣東省肇慶市懷集縣3.5級地震中，指揮技術(shù)系統(tǒng)快速產(chǎn)出了初步的災(zāi)評報告及一系列輔助決策信息和災(zāi)情專題圖，在地震應(yīng)急指揮中發(fā)揮了一定作用。

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