基于地質(zhì)災(zāi)害的預(yù)防信息與決策支持系統(tǒng)設(shè)計及應(yīng)用

劉祥紅

（中化地質(zhì)鄭州巖土工程有限公司，河南 鄭州 450000）

地質(zhì)災(zāi)害指的是一種由于外界環(huán)境改變或者人為的干擾從而產(chǎn)生的地質(zhì)現(xiàn)象，常常處于不斷的變化中，且其時時刻刻都處于活躍的狀態(tài)，因此想對地質(zhì)災(zāi)害預(yù)防信息進行決策無疑是很難的，因為其變化性常常導(dǎo)致決策過程中受大量數(shù)據(jù)干擾，目前常規(guī)的地質(zhì)災(zāi)害預(yù)防決策系統(tǒng)是以GIS技術(shù)為基礎(chǔ)的[1]，根據(jù)該技術(shù)定位地質(zhì)災(zāi)害的區(qū)域，輸入相關(guān)信息，從而進行地質(zhì)災(zāi)害預(yù)防信息與決策處理。簡單來說，該系統(tǒng)可以以信息的處理為基礎(chǔ)，利用相關(guān)技術(shù)定位空間信息，采集信息數(shù)據(jù)，將其儲存?zhèn)鬏敚瑥亩a(chǎn)生預(yù)警。系統(tǒng)中的信息模塊的功能是收集和管理數(shù)據(jù)，提供不同的查詢方式以滿足不同部門和用戶的需求，為各級政府和相關(guān)部門提供決策支持，該系統(tǒng)中的網(wǎng)絡(luò)程序可以作為地質(zhì)災(zāi)害防治傳輸、災(zāi)害信息公開，以及信息實時處理等各類問題的基本保障[2]。已有學(xué)者在地質(zhì)災(zāi)害防治與決策支持的計算機研究方面進行了測試，為本文的研究奠定了相應(yīng)的基礎(chǔ)。

1 硬件設(shè)計

（1）ArcIMS定位器。ArcIMS是ESRI最新的第二代互聯(lián)網(wǎng)地理空間定位器。它的結(jié)構(gòu)是為了滿足在Internet上提供地理數(shù)據(jù)和服務(wù)的要求而設(shè)計的。ArcIMS定位器的多層次結(jié)構(gòu)由表示層、邏輯層等組成，并可以進行實時通信。

（2）DSS處理器。通過將知識庫和管理組件添加到DSS處理器的結(jié)構(gòu)中來開發(fā)支持系統(tǒng)。DSS處理器充當(dāng)流程管理和控制的基礎(chǔ)，強調(diào)在決策過程的各個階段均提供智能支持，指導(dǎo)并解決配置上的問題。因此，提高決策過程的智能化水平是DSS處理器研究的目標(biāo)。DSS處理器智能處理需要利用多種方式來實現(xiàn)，AI是智能化的常用工具，利用其實現(xiàn)智能化還需要利用DSS的輔助以及基于新AI技術(shù)的Agent。還有一種就是使用數(shù)據(jù)庫字段，利用新工具，建造數(shù)據(jù)倉庫實現(xiàn)在線分析和處理，還可以利用知識挖掘技術(shù)來實現(xiàn)整體智能，從而利用不同的技術(shù)來實現(xiàn)DSS處理器的集成，使DSS處理器作為一個整體進行協(xié)調(diào)，實現(xiàn)系統(tǒng)的整體決策支持行為。

2 軟件設(shè)計

（1）采集地質(zhì)災(zāi)害的預(yù)防信息。數(shù)據(jù)信息管理程序的主要功能是地質(zhì)災(zāi)害防治信息采集，還可以對地質(zhì)災(zāi)害預(yù)防的各類信息進行錄入、存儲、管理、查詢、顯示和更新，在功能上通過信息集來進行管理，從而實現(xiàn)數(shù)據(jù)的錄入與編輯、系統(tǒng)庫的編輯等。該信息集由6個子模塊組成，這些模塊共同瀏覽和搜索查詢，來實現(xiàn)數(shù)據(jù)輸出[3]。信息集實現(xiàn)了目錄樹窗口所代表的數(shù)據(jù)信息結(jié)構(gòu)管理，是整個子程序信息數(shù)據(jù)管理的核心。通過構(gòu)建數(shù)據(jù)源目錄樹來反映數(shù)據(jù)信息及其相關(guān)關(guān)系，利用多層結(jié)構(gòu)來實現(xiàn)地質(zhì)災(zāi)害預(yù)防信息采集。

信息集管理主要通過鼠標(biāo)右鍵快捷菜單實現(xiàn)，完成導(dǎo)入信息集、信息頁面、保存信息集等功能任務(wù)。數(shù)據(jù)信息的錄入和編輯是空間數(shù)據(jù)庫維護數(shù)據(jù)信息的基礎(chǔ)，在面臨各個信息的寫入時需要提前進行處理，將復(fù)雜的圖形和數(shù)據(jù)進行簡化，再將簡化后的數(shù)據(jù)錄入到平臺當(dāng)中，借用MapGIS的大部分基本功能來進行圖形信息轉(zhuǎn)化。除此之外，還需要進行矢量數(shù)據(jù)輸入，以此來將數(shù)據(jù)信息整合。圖形編輯包括點編輯、線編輯、面編輯、圖層處理和拓撲處理五個功能模塊。

（2）搭建決策支持平臺的開發(fā)環(huán)境。本系統(tǒng)設(shè)計的總體目標(biāo)應(yīng)滿足地質(zhì)災(zāi)害“常態(tài)應(yīng)急管理”和“戰(zhàn)斗結(jié)構(gòu)分析”的輔助管理來進行分析和決策，除此之外，在國家從常態(tài)應(yīng)急過渡的聯(lián)動分析功能和地質(zhì)災(zāi)害救援的應(yīng)急管理和決策分析中，必須提前完成應(yīng)急預(yù)案、應(yīng)急檢查、規(guī)劃培訓(xùn)、應(yīng)急協(xié)調(diào)、應(yīng)急管理文件編制等，并滿足為此所需的信息處理和分析功能，作為該平臺的決策措施。充分利用地質(zhì)災(zāi)害的風(fēng)險源監(jiān)測數(shù)據(jù)和應(yīng)急巡查信息，根據(jù)建立的模型進行分析、評估和預(yù)測，對異常情況和風(fēng)險等級進行預(yù)警。一旦出現(xiàn)問題，需要根據(jù)應(yīng)急預(yù)案制定合理的解決方案，結(jié)合地質(zhì)災(zāi)害的動態(tài)變化，立即采取預(yù)防措施。該決策系統(tǒng)的平臺可提供災(zāi)害動態(tài)演變分析、應(yīng)急救援行動方案評估、人員疏散路線、應(yīng)急資源調(diào)度、應(yīng)急救援動態(tài)評估等決策功能平臺，為應(yīng)急指揮人員提供救援指揮決策所需的各種信息和資源，最后分析結(jié)果，實現(xiàn)地質(zhì)災(zāi)害應(yīng)急救援的輔助決策。

（3）設(shè)計決策支持平臺的功能模塊。地質(zhì)災(zāi)害的預(yù)防信息與決策支持系統(tǒng)，基于多個支持模塊，設(shè)計的決策支持平臺功能模塊簡圖如圖1所示。

由圖1可知，基礎(chǔ)信息管理模塊是實現(xiàn)地質(zhì)災(zāi)害應(yīng)急管理和救援行動所需的基礎(chǔ)模塊，可以通過該模塊實現(xiàn)各種信息數(shù)據(jù)的采集，為地質(zhì)災(zāi)害應(yīng)急指揮提供穩(wěn)定的基礎(chǔ)?；A(chǔ)信息管理模塊包括應(yīng)急物資、設(shè)備、材料的內(nèi)外部庫存、空間信息和相關(guān)法律法規(guī)。所有基礎(chǔ)信息管理都需要利用具有兼容性的MIS信息接口，從而實現(xiàn)各級用戶不同權(quán)限管理，分類查詢，以及基礎(chǔ)信息增刪功能。通用應(yīng)急管理模塊用于實現(xiàn)各種通用應(yīng)急管理任務(wù)，如應(yīng)急預(yù)案（應(yīng)急中心建設(shè)規(guī)劃、年度應(yīng)急物資采購計劃、應(yīng)急管理活動計劃）、應(yīng)急預(yù)案管理（各類突發(fā)事件）等。預(yù)案內(nèi)容展示了各類應(yīng)急預(yù)案的執(zhí)行過程以及應(yīng)急預(yù)案的評價標(biāo)準(zhǔn)和專家評價結(jié)果，應(yīng)急預(yù)案的內(nèi)容修訂需要進行權(quán)限設(shè)置（普通用戶只能查看），除此之外還有風(fēng)險影響和注意事項、人員管理等。應(yīng)急救援指揮決策分析模塊用于應(yīng)急救援指揮，應(yīng)急救援指揮平臺界面按時間順序記錄救援指揮過程的各項決策，對各種信息進行動態(tài)結(jié)果查詢，為決策提供有效信息。此外，根據(jù)地質(zhì)災(zāi)害情況，還可以增加或減少應(yīng)急救援人員的數(shù)量，請求外部緊急救援隊的幫助等。

（4）建立決策支持平臺的數(shù)據(jù)庫。建設(shè)整個決策支持系統(tǒng)的數(shù)據(jù)庫要從地質(zhì)災(zāi)害預(yù)防信息的具體數(shù)據(jù)出發(fā)，選取數(shù)據(jù)所處的區(qū)域，建立數(shù)據(jù)管理的一般性平臺，將平臺的信息輸入到數(shù)據(jù)庫程序中，進行分組構(gòu)建，將不同類型的信息分成不同的類別排布，方便后續(xù)的處理。通過提供可以管理和監(jiān)控的數(shù)據(jù)庫和各種服務(wù)綜合管理控制平臺，來進行決策支持。數(shù)據(jù)庫管理系統(tǒng)具有可擴展性，同時具有安全性和多語言開發(fā)性等特點，大大簡化了管理的復(fù)雜程度。在決策時可以專注于使用便于開發(fā)和維護的結(jié)構(gòu)化語言來對用戶數(shù)據(jù)庫進行搜索。此外，決策支持平臺分析所需的數(shù)據(jù)信息可分為顯式和隱式兩種。顯式是指決策分析人員在分析決策過程中需要直接了解的數(shù)據(jù)、信息、風(fēng)險檢測數(shù)值、監(jiān)控數(shù)據(jù)等，可以通過軟件系統(tǒng)界面直接查看和記錄。隱式是指瀏覽操作分析人員不需要知道的數(shù)據(jù)信息（例如中間計算結(jié)果，模型計算需要的一些參數(shù)，數(shù)據(jù)字典等）無需提供操作界面。

（5）輸出地質(zhì)災(zāi)害預(yù)防決策信息。GML由OGC組織開發(fā)，可以實現(xiàn)整個決策支持平臺的決策信息輸出，其在使用時需要提前進行數(shù)據(jù)交換，以此來轉(zhuǎn)化空間信息，除此之外，其不注重可視化功能，可以直接實現(xiàn)決策信息的輸出。輸出的第一步就是數(shù)據(jù)整理，然后進行下一步操作來導(dǎo)航Geo文件，type首先要確定的是導(dǎo)入確定的基本元素，并在新創(chuàng)建的圖層中添加實體函數(shù)。使地質(zhì)災(zāi)害防治決策信息可以通過完整的Geo來輸出。

3 實驗

（1）實驗準(zhǔn)備。本文設(shè)計的地質(zhì)災(zāi)害支持決策系統(tǒng)采用混合編程模式，基于虛擬仿真開發(fā)平臺VRP-SDK系統(tǒng)開發(fā)，整合了VRP物理引擎，可開發(fā)逼真的虛擬3D仿真決策支持平臺。分析解算庫則采用Visual Basic編程語言。地質(zhì)災(zāi)害的物理模型則采用3Dmax軟件制作，所制作的物理模型直接導(dǎo)入系統(tǒng)。

（2）實驗結(jié)果與討論。采集X區(qū)域的各個地質(zhì)信息，基于地質(zhì)災(zāi)害的預(yù)防信息進行決策，決策系統(tǒng)的決策界面如下圖2所示。

如圖2可以看出，本文設(shè)計的基于地質(zhì)災(zāi)害的預(yù)防信息與決策支持系統(tǒng)的運行良好，在各個點均能進行正確的決策，運行穩(wěn)定，界面簡潔流暢，決策效率高。

4 結(jié)語

綜上所述，決策支持系統(tǒng)在地質(zhì)災(zāi)害的預(yù)防和救援中都發(fā)揮了很大的作用，通過決策支持系統(tǒng)可以實現(xiàn)對整個地質(zhì)災(zāi)害預(yù)防信息的決策和及時救援，經(jīng)過實驗證明，本文設(shè)計的決策支持系統(tǒng)運行狀態(tài)良好，運行穩(wěn)定，可以準(zhǔn)確高效地進行決策，對我國地質(zhì)災(zāi)害預(yù)防有重要作用，也可以作為其他決策支持系統(tǒng)的參考，但在面臨不同的地理環(huán)境時還需進行優(yōu)化，以滿足其在各個區(qū)域的良好應(yīng)用價值。