面向公众的地震灾情发布与获取系统研发

2017-06-07董翔

城市与减灾 2017年3期

董翔

面向公众的地震灾情发布与获取系统研发

董翔

董翔，山东省地震应急搜救中心应急指挥技术部副主任，工程师，主要从事地震信息服务与地震应急领域的研究工作。2014年毕业于中国科学技术大学，获硕士学位。作为山东省地震应急信息服务科技创新团队带头人，先后全面参与了山东省地震局“十五”和“社会服务工程”项目的建设。主持和承担了10余项科研项目，其中国家科技支撑计划子专题2项、中国地震行业专项子专题1项，中国地震科技星火计划项目1项。荣获中国地震局防震减灾科技成果三等奖2项；取得软件著作权5项。

项目研发背景

当强烈地震发生时，快速有效地获得灾情信息，可以在震后应急救援中起到非常重要的决策支持作用。近年来随着智能手机的普及和移动互联网的发展，以微博、微信为代表的新媒体平台逐渐在抗震救灾中发挥着越来越重要的作用，使得移动互联网在一定程度上改变着抗震救灾的进程。

本研究探讨如何利用移动互联网、云平台、LBS（Location Based Service，定位服务又叫移动位置服务）和GIS技术，搭建一个地震灾情发布与获取平台，平台包含灾情信息的采集、传输、处理、发布等各个环节，使得震后广大社会公众和志愿者能够参与进来，将文字、图片、视频等形式的地震灾情信息快速、及时传递到抗震救灾指挥部，为抗震救灾的行动部署提供参考和依据，反馈的灾情信息也可为广大民间救援队提供及时、准确的信息支持服务。

要使公众和志愿者能够积极参与地震灾情的报告，应把握服务主导的原则，在公众上报信息前提供震情信息速报服务，公众提供信息后给予灾情信息反馈服务。具体操作流程如下：首先，在微信和微博平台提供地震速报服务，使得用户能够第一时间了解地震发生的位置和大概的影响情况。然后，建立兼容各类移动终端的灾情收集系统，在提供信息的同时附加灾情上报入口，利用移动社交网络信息快速传播的特性，广泛收集灾区的震感、灾情等信息。最后，在信息处理结束后给予灾情简报等信息反馈服务。

项目研究内容

地震速报信息和震区基本情况的快速发布技术地震灾情信息的获取、处理、展示和发布技术

项目研究目标

在微信、微博开放平台的基础上，开发一套地震灾情发布与获取系统，实现地震应急时面向社会公众的震情发布、灾情收集、灾情处理、灾情展示、灾情发布等一系列任务，最终产出带地理位置信息的灾情数据库，为抗震救灾指挥部快速判断地震影响范围和受灾情况提供参考和依据，同时也为志愿者和民间救援队提供信息支持。

在系统的架构设计上，充分考虑震时高并发访问的峰值服务能力和平时运维成本的平衡。关键业务系统采用分布式消息和缓存平台，采用REST架构将核心业务服务资源化，在可灵活扩展资源的公有云平台上部署。当访问量突然增长时可以及时扩展硬件资源提高服务能力，在平峰时释放硬件资源节约运行成本，从而达到按需使用的目的。

项目实施成果

1.地震速报信息发布系统

地震速报信息发布系统采用C#语言编写，用于同步EQIM系统产出的地震速报信息，并在第一时间发布，告知公众地震的三要素信息。具体实现为一个运行在 Windows平台上的系统服务，部署在一个可同时连接行业网与互联网的信息同步服务器上，实现开机自动启动进行服务，连接EQIM 系统，接收地震速报和正式报信息，并根据信息类别（AU、ER、CC、CD）进行不同的处理。总体架构如图所示。

地震速报信息发布系统总体架构图

微博消息发布界面

震区基本情况图文消息

系统主要由地震信息接收和地震信息处理两部分组成。地震信息接收模块在系统服务启动时自动运行，实时监听 EQIM 系统的地震信息，并进行地震数据的预处理和新地震信息的广播工作；地震信息处理模块在系统服务启动时向地震信息接收模块注册，接收其发布的新地震广播信息，进行地震速报信息的发布并通知震区基本情况生产系统启动产出相关的基础信息。

①微博发布

目前平台发布微博账号为新浪微博的@鲁震快讯和腾讯微博的@地震灾情发布与获取，自动发布带地理位置信息的地震自动速报和正式速报微博。用户在看到地震速报微博时，单击消息来源或灾情上报入口即可直接跳转到灾情收集系统上报灾情信息。

②微信发布

用户可关注@中国地震台网中心灾情发布与获取公众服务号，并可设置订阅地震速报消息和地震基本情况消息。当系统接收到地震速报信息后，自动判断地震影响范围，向影响范围内的用户和订阅用户发送地震速报消息，同时引导用户报告震感和灾情。用户点击自动速报消息，可直接进入震感上报系统界面，单击正式速报消息，可直接进入灾情上报系统界面。

2.震区基本情况生产系统

震区基本情况生产系统采用Python语言编写，可根据地震发生位置和震级大小，从后台基础数据库中提取地震所在地区的基本情况，自动产出图文形式的地震基础信息。产出内容包括震中位置、地震构造、地形地貌、人口建筑、震中附近居民地和天气情况等民众普遍关注的信息，可以为震后初期应急决策和民间救援队的行动提供参考和依据。为了保证产出效率，系统基于Celery的分布式任务调度框架实现产出内容的并行计算产出，保障信息的产出速度。

①地震信息：从EQIM接收到的地震速报信息及震中位置图。

②地震构造信息：地震所在地震带的名称、衰减关系、影响范围等信息及带影响范围的遥感影像图。

③地形地貌信息：地震影响范围内的海拔高程信息、海拔提醒及地形地貌图。

④震区基本情况信息：地震影响区域人口密度、影响人数、各类型建筑结构比例信息。

⑤受影响区县信息：分区县受影响的人口信息及所在区县老旧房屋比例信息。

⑥震中附近居民地信息：距震中最近的省会、地市、区县距离及地震影响范围内的居民地列表。

⑦天气信息：震中所在地区的实时天气和最近三天天气预报。

3.地震灾情信息收集系统

地震灾情信息收集系统采用Html5编写，可适配Android、iOS、WP等各类移动终端，具有地理位置定位功能，通过图形化交互界面，用户通过简单的单击和输入即可快速生成规范的灾情速报信息，通过网络上传灾情内容及图片信息。为了保障地震应急时的高并发访问，系统使用MongoDB数据库和Redis缓存，并在共有云平台上进行部署。

地震灾情信息收集系统

地震灾情展示系统界面

①灾情标准：对灾情信息的数据类型、数据编码、数据格式、数据字典及数据组织与处理的基本要求进行规范，并根据规范进行灾情上报系统图形界面的设计。

②灾情定位：可根据基站、GPS、网络等信息确定用户位置，定位失败也可在地图上通过简单的三次逐级缩放单击确定精确的位置。

③灾情上报：通过调用云平台的REST接口，实现灾情信息和灾情图片信息压缩编码和上报。

4.地震灾情信息处理与展示系统

地震灾情信息处理基于ArcGIS平台，使用ArcPy实现用户上报震感信息的插值和处理，产出用户上报震感所对应烈度的分布图。

灾情信息展示系统是收集到的灾情信息的综合展示平台，可以显示系统收集到的灾情信息及查看与某一次地震相关的灾情信息。通过查看灾情详情可以了解灾情类别、影响程度以及照片情况。系统采用B/S架构，支持多种移动终端，兼容性强，将震情和灾情信息显示在Google Maps底图上，并进行关联，单击地震图标可获得与此相关联的灾情信息。

青海门源6.4级地震震感分布图

5.微信消息处理和灾情发布系统

微信消息处理系统是针对微信公众平台开发的后台消息处理系统，通过微信高级功能中开发模式的切换，接收用户针对公众平台的各类操作，实现用户命令响应、菜单命令响应、用户反馈信息记录、用户分组自动切换等功能。该系统采用Java语言进行开发，容器为Jetty，数据库采用MongoDB的NoSQL数据库并使用Redis作为缓存，目前部署于地震应急公共信息服务平台所在的云引擎中。系统由微信消息模块、微信接口操作模块、微信处理核心模块、数据库操作模块和消息处理实现模块等部分组成。

①微信消息模块：封装微信平台的各类标准消息，包括文本、图片、语音、视频、地理位置、链接等普通消息和关注、扫描二维码，上报地理位置，自定义菜单等事件消息。

②微信接口操作模块：封装微信平台的各类REST形式的操作接口，包括获取鉴权信息、用户分组管理、用户菜单管理等操作接口。

③微信处理核心模块：包括请求过滤器、微信处理模块及SSL加密网络访问、系统配置、XML产出模块配置、接口签名校验等各类基础功能支持。其中核心功能为请求过滤器，其拦截所有的请求，并根据请求类型，将具体信息分发到微信处理模块。微信处理模块可根据系统配置文件生成具体的消息处理结构，同时实现用户发送消息和系统反馈消息的保存。

④数据库操作模块：包括操作MongoDB数据库的各类基础模块，实现消息的保存和查询功能。

⑤消息处理实现模块：包括具体的消息处理逻辑和应急信息公共平台接口调用封装。可识别用户的语音和文字命令，并给予相应的查询结果。并可处理用户的二维码扫描消息和菜单单击消息。

微信关注用户分布图

在灾情信息的发布上，项目组与毕雪梅组织的震后政府信息支持工作组合作，在破坏性地震发生后，组织人员进行灾情信息的收集和处理，通过信息的快速获取和有效汇交，经过若干自动或半自动化的分析手段，对灾情信息进行逐条核实，快速整理出有效信息，形成灾情简报，分门别类的传递给各类用户。作为工作组面向公众的发布平台，震后持续发布多期灾情简报信息，为抗震救灾决策和民间救援队伍的行动提供参考。

从微信关注用户分布图可以看出，灾情发布与获取微信的关注用户主要分布在中国地震活动较为活跃的地区。从全球范围来看，国外用户主要集中在北美和欧洲地区，主要为当地的一些地震研究机构人员关注。