基于天地图的互联网地震灾情快速获取与处理系统设计与实现1

帅向华 刘 钦 甄 盟 冯 蔚

（中国地震台网中心，北京 100036）

基于天地图的互联网地震灾情快速获取与处理系统设计与实现1

帅向华 刘 钦 甄 盟 冯 蔚

（中国地震台网中心，北京 100036）

互联网是信息的最大和最广泛应用的载体，互联网已经成为地震灾情快速获取的一个重要渠道。本文介绍了基于天地图的互联网地震灾情获取与处理系统的总体结构、技术流程和功能设计与实现。该系统采用的GIS开发平台是ArcEngine，数据库是SQLServer，互联网数据服务平台采用开源的天地图。

互联网 地震灾情 灾情获取 GIS 天地图

引言

我国的地震灾情获取一直存在瓶颈问题，其主要表现为几个原因，一是我国幅员辽阔，发震区域地形复杂；二是发震区域气象条件复杂；三是灾情获取手段不足；四是灾情处理能力有限。随着互联网技术的飞速发展和人们对互联网依赖性的逐步提高，互联网已经成为信息的最广泛载体，地震之后，互联网上会迅速出现各种各样的与此次地震相关的信息。互联网无疑也应该是地震灾情获取的重要渠道之一，研究基于互联网的地震灾情获取与处理系统，对于实现从互联网主动快速获取地震灾情信息具有非常重要的意义，作为地震灾情获取的重要手段之一，能够为地震发生之后的不同时段，包括地震应急的黑箱期、灰箱期和白箱期提供非常有用的信息支持。但是其中还存在很多值得研究和商榷的问题，需要我们不断努力探索和研究，为地震应急指挥以及其它灾害和公共事件的应急指挥提供技术研究基础。

基于互联网的灾情获取方法国内外已有相关研究。美国USGS基于网络的社区烈度调查系统，通过互联网平台，依据修订的麦氏烈度表不同烈度的判别指标，以电子问卷的形式调查地震有感范围区网民对地震的感知情况，最后通过汇总和统计，给出以邮政编码为统计单元的社区烈度结果（USGS，2012；胡素平等，2012）；国内基于网络的山东地震灾情收集分析处理系统，借助网络资源，把人们对地震的感觉和看到的建筑物震害程度以及地表破坏和生命线破坏现象迅速地收集、处理和分析，快速验证和修正地震应急指挥系统基于地震应急数据库给出的地震影响和灾情评估结果（董翔等，2007）。上述这些互联网灾情获取技术是通过网民上报的方式进行的，信息源得不到保证。作者通过地震行业专项研究了基于互联网主动获取地震灾情信息的地震灾情网络媒体获取与处理模型，实现地震灾情的主动获取与快速处理及文本信息的空间化（帅向华等，2013）。该模型所定义的地震灾情分为9类，分别为震情信息、有感范围、人员伤亡、房屋破坏、交通中断、通信中断、断水断电、次生灾害、经济损失。本文介绍基于该模型实现的计算机系统的设计和功能实现，为该模型和系统的业务应用提供平台服务。

1 系统设计

1.1 总体结构设计

系统采用B/C/S结构进行设计，以ArcEngine作为GIS开发平台，以天地图作为互联网地图平台和地图数据资源，以SQLServer作为数据库。系统体系结构如图1所示。

依据系统业务应用需求、组织管理体系、网络工作环境、系统安全保障与数据交换的需要，系统以统一数据库规范为基础，体系总体结构采用多层次异构系统。主要包括系统支持软件、基础支持平台、业务运行平台、集成业务系统。

系统支持软件提供系统业务运行所需公用运行环境，包括操作系统、数据库服务器、应用服务器、GIS服务器和Web服务器等。

图1 系统总体结构图Fig. 1 Overall structure of the system

基础支持平台为本系统运行管理与基本服务软件，其中地图服务采用国家权威的“天地图”。“天地图”是国家测绘地理信息局建设的地理信息综合服务网站，“天地图”运行于互联网、移动通信网等公共网络，以门户网站和服务接口两种形式向公众、企业、专业部门、政府部门提供24小时不间断“一站式”地理信息服务。各类用户可以通过“天地图”的门户网站进行基于地理位置的信息浏览、查询、搜索、量算，以及路线规划等各类应用；也可以利用服务接口调用“天地图”的地理信息服务，并利用编程接口将“天地图”的服务资源嵌入到已有的各类应用系统（网站）中，并以“天地图”的服务为支撑开展各类增值服务与应用，从而有效缓解地理信息资源开发利用中技术难度大、建设成本高、动态更新难等突出问题（李志刚等，2012）。

业务运行支持平台为构成系统的主要功能模块，主要包括空间定位与分组、信息处理、信息分类、查询统计、存储管理、专题图显示等。

集成业务系统为依据项目总体需求对系统各项功能进行集成而形成的若干子系统并总集成为整个系统。子系统依据其任务要求集成所需要的功能模块和系统其它资源。同一功能模块可被多个子系统调用。

1.2 系统技术流程设计

1．系统技术流程设计如图2所示。

图2 系统技术流程Fig. 2 Flow chart of the system

按照信息的流转分为信息收集、信息处理和信息服务三个部分。系统入口为地震触发，通过地震三要素来进行系统触发，信息收集主要利用人工智能的方式，多策略地完成对信息的收集和下载工作，同时提供本地信息的录入接口，实现对网络资源和现场资源的集中使用，收集到的信息保存到原始网络地震灾情数据库中；信息处理主要是对采集到的信息，进行地址去重、主体内容提取、关键词提取及文档摘要、内容去重、内容分类后，将信息保存于地震灾情分类数据库表中，然后对这些信息进行地名提取和文档信息的空间化处理，将此信息保存于地震网络灾情空间化处理结果库表中；信息服务主要是为各级用户提供信息浏览和查询的综合展示服务平台，实现信息的空间化展示、信息综合和综合灾情文档产出。

1.3 数据库设计

1.3.1 数据库表设计

系统数据库采用SQLServer2005数据库作为基础信息的存储。数据可分为静态基础类数据和动态更新类数据。动态更新数据有地震事件记录数据、互联网抓取的灾情信息数据、处理后的各类灾情数据。静态基础数据有地名提取基础数据、灾情分类数据。图3给出了静态基础类数据和动态更新类数据的具体分类情况。

图3 数据分类说明Fig. 3 Data classification and description

新闻类数据存储表：存储从新闻网页抓取的与本次地震相关的内容，存放的是未经过处理的原始数据。

论坛社区类数据存储表：存储从论坛网页抓取的与本次地震相关的内容，存放的是未经过处理的原始数据。

博客类数据存储表：存储从博客网页抓取的与本次地震相关的内容，存放的是未经过处理的原始数据。

地震事件：记录每次地震事件的时空参数，同时系统各项内容以地震事件的方式进行组织。

地震灾情分类表：按照地震灾情分类字典对每次地震所收集到的网络地震灾情进行分类的网络灾情信息分类结果表。

地名表：全国地名库，按照省、地市、县、乡镇四级行政级别构建地名表。

地名取值范围表：按照不同震级构建距离震中不同取值范围的地名取值范围表。

震例震中地名表：历史震例的震中地名表。

地震灾情分类字典表：按照震情信息、有感范围、人员伤亡、房屋破坏、交通中断、通信中断、断水断电、次生灾害、经济损失9种灾情分类建立的基于网络用户习惯的地震灾情分类词汇表。

1.3.2 各类数据间的关系

各类网络抓取的灾情信息通过灾情分类代码与分析处理结果数据进行关联，各类数据处理结果按照地震事件组织，通过事件ID进行关联，其关系如图4所示。

图4 数据关系图Fig. 4 Chart of data relationship

1.4 系统产出设计

地震发生之后，各类信息在网络上出现的时间顺序表现出一定的规律，因此，为充分利用网络资源，并及时提供网络灾情信息服务，系统产出采用不同时段的网络灾情汇集报告来表现，并为各有关地震应急单位提供服务，该报告被命名为网络地震灾情快报。网络地震灾情快报按照信息产出的时间设计为两个阶段的报告，分别为第一阶段的网络地震灾情快报和第二阶段的网络地震灾情快报。

其中，第一阶段的网络地震灾情快报的信息种类较少，表现形式主要是文字和表格。包括地震参数（包括中国地震台网和USGS实时数据）、数据来源、有感范围、房屋破坏情况、人员伤亡和震情信息。由于有感范围涉及的地名信息数据跨度较大，因此，对于有感范围采取按照震级大小来确定有感范围的地名级别的原则进行有感范围地名的表示，震级越大，地名的行政级别越高，震级越小，地名的行政级别越低。5.0级及以下地震有感范围表达至县级或乡镇级，5.0—6.4级地震有感范围表达至县级，6.5—7.4级地震有感范围表达至地市级，7.5级以上地震有感范围表达至省级。第二阶段的网络地震灾情快报的信息种类基本包括了所定义的灾情信息种类，表现形式包括文字、表格和地图图片。信息类型包括地震参数（包括中国地震台网和USGS实时信息）、数据来源、有感范围、房屋破坏情况（含破坏情况空间分布图）、人员伤亡（含伤亡空间分布图）、生命线工程破坏、地震地质灾害、其他次生灾害、灾害空间分布综合图、经济损失和震情信息。有感范围的取值方法与第一阶段的报告相同。

2 功能实现

系统的功能按照信息处理阶段进行划分和实现，分别为网络地震灾情抓取子系统、网络地震灾情信息处理子系统、网络地震灾情发布子系统。图5为系统的功能实现框图。

其中，网络地震灾情抓取子系统实现网页监测、网站监测、全网搜索、行业垂直网深度搜索、新闻（博客、论坛、定向）下载、信息汇集和系统后台维护功能等。

系统按照地震专题和设定的关键字等进行相关搜索，搜索成果包括两类：一类是定向搜索结果，主要为USGS地震要素数据（地震时间信息、位置信息、地震深度信息）、民政部网站关于地震专题的人员伤亡与经济损失数据信息、科学数据共享中心关于地震专题的余震数据信息；另一类是元搜索结果，为来自新闻网、论坛、博客的地震震情、灾情原始数据。

图5 系统功能结构图Fig. 5 Structure of the functions in the system

网络地震灾情处理子系统实现地震事件的发布，根据地震时空参数，添加地震事件，以地震发震时刻作为唯一索引条件，从搜索结果中抽取相关信息。对于内容处理则实现地址去重、主要内容提取、关键词提取与全文摘要自动生成、内容去重、内容重分类、文档信息空间化等功能。图6为地震灾情处理后的结果列表展示（部分内容）。

图6 系统实现示例Fig. 6 A case study of the system

网络地震灾情发布子系统实现基于天地图的灾情信息的地图发布、灾情的自动标注与查询展示、地震灾情综合文档信息的自动化处理和产出等。基于地图的展布不仅可以在行政区划图上展示，也可以在遥感地图上进行展示，两种展示方式展示出来的结果可以进行相互补充。

3 结语

本文通过研究天地图应用开发技术、互联网地震灾情处理、灾情信息综合展示技术，设计并实现了基于天地图的互联网地震灾情处理与展示系统。系统的设计和实现具有以下四个方面的特点。

（1）首次利用信息智能搜索技术实现了地震灾情的互联网主动信息获取，利用自然语言处理技术实现灾情信息的自动分类。

（2）利用GIS技术，并基于天地图实现非结构化文档信息的空间化处理，自动提取地名和空间定位。

（3）首次在地震领域引入我国权威的互联网地图——天地图，开展技术应用，为同行业和相关行业的互联网地图应用提供了基础。

（4）实现中国大陆境内破坏性地震的灾情空间分布图和地震灾情分析报告的动态生成。系统7×24小时不间断运行，在接收到地震速报参数后，自动判断启动系统搜索功能，可实时给出搜索结果信息发布给指挥部；并在1小时、2小时，以后每隔6小时产出不同时间段的地震灾情空间分布图和灾情综合分析报告提交指挥部。

董翔，肖兰喜，杜宪宋等，2007. 基于网络的山东地震灾情收集分析处理系统. 华北地震科学，25（3）：6—10.

胡素平，帅向华，2012. 网络地震灾情信息智能处理模型与地震烈度判定方法研究. 震灾防御技术，7（4）：420—430.

李志刚，蒋捷，翟永，王茜，黄蔚，2012. 面向分布式服务聚合的“天地图”总体技术架构. 测绘地理信息，37（5）：13—15.

帅向华，胡素平，郑向向，2013. 地震灾情网络媒体获取与处理模型研究. 自然灾害学报，（3）：178—184.

USGS. Did you feel it[EB/OL]. USA：USGS，2012. http：//earthquake.usgs.gov/earthquakes/dyfi/.

Design and Implementation of Fast Acquisition and Procession System of Earthquake Disaster Situation from Internet Media based on Map World

Shuai Xianghua, Liu Qin, Zhen Meng and Feng Wei

(China Earthquake Networks Center, Beijing 100036, China)

Internet is the largest carrier of the information which is widely used. Internet has become an important channel for quick acquisition earthquake disaster situation. This paper introduces fast acquisition and procession system of earthquake disaster situation from Internet media based on Map world, including the overall structure, technical process and functional design and implementation. In the system GIS Arc Engine is used as the platform, SQL Server is the database management carrier, and the open-source Map world is utilized as Internet data service source.

Internet; Earthquake disaster situation; Disaster situation acquisition; Geographic information system; Map world

帅向华，刘钦，甄盟，冯蔚，2014．基于天地图的互联网地震灾情快速获取与处理系统设计与实现．震灾防御技术，9（3）：

486．

10.11899/zzfy201403151 基金项目 地震行业科研专项（201108002-04）南北地震带大震极灾区速判及灾情展布关键技术研究——地震灾情网络、媒体获取与处理模型研究

2014-04-25

帅向华，女，生于1973年。1998年获得硕士学位，副研究员，硕士研究生导师。主要从事震害预测、地震灾害应急及GIS应用等研究。E-mail：Shuaixhua@sina.com