基于天地圖的遼寧省地震災(zāi)害防御信息服務(wù)系統(tǒng)關(guān)鍵技術(shù)研究

李 偉，李玉森，索 銳，鄒 博

（遼寧省地震局，遼寧 沈陽 110034）

0 引言

2015年5月15日發(fā)布的第五代區(qū)劃圖GB18306-2015《中國地震動參數(shù)區(qū)劃圖》[1]（以下簡稱“新區(qū)劃圖”）于2016年6月1日施行。本項目以宣貫第五代“新區(qū)劃圖”為工作核心，結(jié)合基礎(chǔ)地理信息和遼寧省地震災(zāi)害防御地理信息，為機(jī)關(guān)事業(yè)單位、企業(yè)團(tuán)體、個人提供遼寧省內(nèi)地震災(zāi)害防御信息的查詢和管理，提供網(wǎng)站查詢和手機(jī)應(yīng)用兩種方式。為編制遼寧省社會經(jīng)濟(jì)發(fā)展規(guī)劃、國土利用規(guī)劃、防震減災(zāi)規(guī)劃、城鄉(xiāng)規(guī)劃等工作提供基礎(chǔ)依據(jù)，是最大限度減輕地震災(zāi)害損失，為全面建成小康社會保駕護(hù)航的有效舉措。

本系統(tǒng)的創(chuàng)新點(diǎn)之一在于應(yīng)用最新的開源WebGIS技術(shù)，結(jié)合遼寧省地震災(zāi)害防御地理信息，提供第五代“新區(qū)劃圖”宣貫工作，提供災(zāi)害防御信息的查詢管理；創(chuàng)新點(diǎn)之二是移動互聯(lián)網(wǎng)技術(shù)，編制基于WebGIS的手機(jī)應(yīng)用軟件，連接互聯(lián)網(wǎng)服務(wù)器，實現(xiàn)網(wǎng)站同樣的功能，為更廣泛的管理部門、科研機(jī)構(gòu)以及企業(yè)提供災(zāi)害信息的查詢。系統(tǒng)采用通用語言開發(fā)，利用的開源模塊支持性好。開發(fā)的源代碼遵循開放源代碼協(xié)議。

1 需求分析

系統(tǒng)以集成化基礎(chǔ)性工作、覆蓋服務(wù)為特征的震害防御公共管理和服務(wù)系統(tǒng)與技術(shù)平臺，提供一批防震減災(zāi)實用技術(shù)，全面推進(jìn)地震安全示范工程建設(shè)，使得社會公眾防震減災(zāi)意識進(jìn)一步提高，城鄉(xiāng)地震災(zāi)害防御能力全面提升。震害防御服務(wù)系統(tǒng)各業(yè)務(wù)功能的主要需求目標(biāo)是：

（1）提供第五代“新區(qū)劃圖”查詢，通過經(jīng)緯度坐標(biāo)、建（構(gòu)）筑物以及街道小區(qū)查詢方式，給出當(dāng)前場地的地震動峰值加速度、地震動加速度反應(yīng)譜特征周期、地震動加速度反應(yīng)譜等技術(shù)指標(biāo)。

（2）提供遼寧省地震地質(zhì)圖，包括地震震中分布圖、遼寧省地質(zhì)圖、遼寧省活動斷裂圖等基礎(chǔ)圖件的查詢。

（3） 提供各城鎮(zhèn)、鄉(xiāng)村建（構(gòu)） 筑物的抗震性能評價。

（4） 提供遼寧省地震地質(zhì)災(zāi)害圖查詢，包括砂土液化、滑坡或崩塌、大型水庫等信息的查詢。

（5） 提供《中華人民共和國防震減災(zāi)法》、《遼寧省防震減災(zāi)條例》等法律法規(guī)，提供防災(zāi)減災(zāi)救災(zāi)科普知識的宣傳。

（6） 提供我省目前國家級和省級防震減災(zāi)科普示范區(qū)、科普示范校、科普示范小區(qū)的查詢，提供各城市避難場所查詢。

（7） 收集整理并推薦適合遼寧省的建筑物抗震民居設(shè)計圖，提供農(nóng)居震害防御技術(shù)查詢，有助于提高農(nóng)村防御地震災(zāi)害意識，提高農(nóng)村民居抗震防災(zāi)能力。

2 技術(shù)思路

遼寧省地震災(zāi)害防御社會服務(wù)系統(tǒng)采用B/S架構(gòu)，WebGIS平臺作為前臺，后臺數(shù)據(jù)庫支撐，軟件架構(gòu)如圖1所示。

圖1 軟件架構(gòu)Fig.1 The software architecture

WebGIS客戶端：運(yùn)行Javascripte客戶端腳本，與WebGIS服務(wù)器進(jìn)行通訊。是整個系統(tǒng)的表示層，進(jìn)行查詢等功能。

WebGIS服務(wù)器：接受客戶端HTTP請求，對各種柵格地圖、矢量地圖、地震“新區(qū)劃圖”等數(shù)據(jù)進(jìn)行處理并渲染，通過HTTP應(yīng)答返回給客戶端。

數(shù)據(jù)庫：存儲柵格地圖、矢量地圖和地震“新區(qū)劃圖”等數(shù)據(jù)。

接口程序：負(fù)責(zé)與其他系統(tǒng)的接口，讀取其他系統(tǒng)的數(shù)據(jù)庫或提供的輸入數(shù)據(jù)，將數(shù)據(jù)存儲與本地數(shù)據(jù)庫中。接受客戶端請求，直接從其他系統(tǒng)獲取結(jié)果返回給客戶端。

3 功能設(shè)計

按照技術(shù)路線，租用云端服務(wù)器作為WebGIS服務(wù)器。安裝Ubuntu linux server操作系統(tǒng)，配置并部署 Geoserver、Apache、OpenLayers等軟件及插件。根據(jù)需求分析，設(shè)計系統(tǒng)功能如下：

圖2 系統(tǒng)功能設(shè)計圖Fig.2 The system function design

《中國地震動參數(shù)區(qū)劃圖》查詢功能，通過經(jīng)緯度坐標(biāo)、建（構(gòu)）筑物以及街道小區(qū)查詢方式，給出當(dāng)前場地的地震動峰值加速度、地震動加速度反應(yīng)譜特征周期、地震動加速度反應(yīng)譜等技術(shù)指標(biāo)；地震地質(zhì)背景查詢，包括遼寧地區(qū)強(qiáng)震震中分布圖、遼寧省構(gòu)造地質(zhì)圖的查詢；次生災(zāi)害源查詢，包括砂土液化、滑坡或崩塌、大型水庫等信息的查詢；城市震害預(yù)測結(jié)果查詢，因為遼寧省震害預(yù)測工作資料老舊，僅提供了沈陽市震害預(yù)測評價結(jié)果供查詢；應(yīng)急避難場所查詢，提供各城市避難場所、小學(xué)中學(xué)、醫(yī)院等應(yīng)急避難場所的查詢；相關(guān)法律法規(guī)查詢，提供《中華人民共和國防震減災(zāi)法》、《遼寧省防震減災(zāi)條例》等法律法規(guī)，提供防災(zāi)減災(zāi)救災(zāi)科普知識的宣傳；典型民居設(shè)計圖查詢；收集整理并推薦丹東地區(qū)村鎮(zhèn)抗震民居設(shè)計圖（磚混和框架）、農(nóng)村民宅抗震構(gòu)造詳圖供查詢；關(guān)于我們即系統(tǒng)的相關(guān)信息。系統(tǒng)的功能設(shè)計基本滿足需求分析要求。

4 編程實現(xiàn)

在硬件平臺基礎(chǔ)上，對軟件開發(fā)環(huán)境進(jìn)行了調(diào)研與選擇。HTTP服務(wù)器選用Apache，作為世界上最流行的HTTP服務(wù)器，開源免費(fèi)，功能強(qiáng)大；選擇GeoServer[2]作為WebGIS服務(wù)器，OpenLayers[3]作為WebGIS的開發(fā)平臺，OpenLayers是基于Javascript[4]語言架構(gòu)的一個客戶端WebGIS系統(tǒng)，支持多種數(shù)據(jù)格式，開源免費(fèi)，開發(fā)方便，表現(xiàn)力強(qiáng)；選用Javascript作為開發(fā)語言，Javascript主要用來開發(fā)前臺WebGIS客戶端。下面是本系統(tǒng)使用到的開源組件和軟件簡介。

4.1 Openlayers

本系統(tǒng)客戶端采用OpneLayers組件開發(fā)，OpenLayers是一個用于開發(fā)WebGIS客戶端的JavaScript包。OpenLayers實現(xiàn)訪問地理空間數(shù)據(jù)的方法都符合行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)，支持Open GIS協(xié)會制定的 WMS（Web Mapping Service） 和WFS（Web Feature Service） 等網(wǎng)絡(luò)服務(wù)規(guī)范，支持“天地圖”等網(wǎng)絡(luò)地圖服務(wù)。

4.2 GeoServer

本系統(tǒng)使用GeoServer作為WebGIS服務(wù)，GeoServer是OpenGIS Web服務(wù)器規(guī)范的 J2EE實現(xiàn)，利用 GeoServer可以方便的發(fā)布地圖數(shù)據(jù)，允許用戶對特征數(shù)據(jù)進(jìn)行更新、刪除、插入操作，通過 GeoServer可以比較容易的在用戶之間迅速共享空間地理信息。

4.3 天地圖

本系統(tǒng)采用“天地圖[5]”作為地理底圖?！疤斓貓D”是國家測繪地理信息局建設(shè)的地理信息綜合服務(wù)網(wǎng)站。它是“數(shù)字中國”的重要組成部分，是國家地理信息公共服務(wù)平臺的公眾版?！疤斓貓D”的目的在于促進(jìn)地理信息資源共享和高效利用，提高測繪地理信息公共服務(wù)能力和水平，改進(jìn)測繪地理信息成果的服務(wù)方式，更好地滿足國家信息化建設(shè)的需要，為社會公眾的工作和生活提供方便。

通過JavaScript語言開發(fā)以及安卓系統(tǒng)的打包，完成了遼寧省地震災(zāi)害防御信息系統(tǒng)的Web頁面以及基于安卓的APP，圖2即是“新區(qū)劃圖”的查詢頁面及計算結(jié)果。

圖3 第五代區(qū)劃圖及查詢結(jié)果Fig.3 The Fifth Seismic Zoning Map and the query results

5 結(jié)論

“新區(qū)劃圖”的頒布實施為編制社會經(jīng)濟(jì)發(fā)展規(guī)劃、國土利用規(guī)劃、防震減災(zāi)規(guī)劃、城鄉(xiāng)規(guī)劃等工作提供基礎(chǔ)依據(jù)，是最大限度減輕地震災(zāi)害損失，為全面建成小康社會保駕護(hù)航的有效舉措。全面做好新區(qū)劃圖的宣貫工作，符合當(dāng)前形勢下國家和社會尤其遼寧省對地震安全的迫切需求。

系統(tǒng)提供了可依賴的基礎(chǔ)地理信息、專業(yè)信息及空間分布關(guān)系，為管理者提供了可以操作的電子地圖，建立城市綜合減災(zāi)信息管理系統(tǒng)奠定了基礎(chǔ)；本系統(tǒng)為城鄉(xiāng)管理提供基礎(chǔ)地理圖件和各種綜合圖件，以及各種調(diào)查數(shù)據(jù)和統(tǒng)計信息，可以更有效地對城鄉(xiāng)地區(qū)進(jìn)行現(xiàn)代化管理；本系統(tǒng)基礎(chǔ)數(shù)據(jù)庫中的各類海量信息和城市電子地圖，可以為公眾了解抗震防災(zāi)信息，也是一套綜合信息查詢系統(tǒng)。