地震应急辅助决策系统设计与应用

王辉山++林岩钊++吴楠楠

DOI：10.16661/j.cnki.1672-3791.2017.22.014

摘 要：该文以现有的各类地震应急指挥技术系统为基础，利用三维地理信息技术、WebGIS技术等先进的计算机技术，设计出一个能够在震后灾情采集、空间信息可视化管理、地震影响场三维展现、损失快速评估等功能于一体的辅助决策系统。地震发生时，前方救援人员可以通过移动端系统实时上报灾情，查询评估信息，后方指挥部决策人员可以通过后方服务端预判灾情结果、实时查询震区灾情、完成指挥决策、部署救援力量。

关键词：地震应急 辅助决策 设计

中图分类号：P20 文献标识码：A 文章编号：1672-3791（2017）08（a）-0014-03

随着计算机信息及网络技术的发展，各级政府部门为震后辅助决策所需的基础资料已较为完备，尤其是具备展现直观地震分布的空间可视化数据和震后台站仪器生产的数据。目前地震预警与烈度速报系统已进入实用化推广普及阶段，能够为震后救灾快速提供具有较强科学依据的参考信息。

目前在地震应用系统中缺乏一个可以真正结合GIS进行震后灾情采集、空间信息可视化管理、地震影响场三维展现、损失快速评估、等功能于一体的辅助决策系统。系统主要满足震后地震现场应急人员通过本地区移动通信网络或无线网络与省级中心后台服务端系统双向动态通信，实现震后快速对震害预测结果、应急预案、辅助决策、应急通讯录等查询，并可将地震现场实时灾情快速上报给应急指挥部的服务端（地震三维电子沙盘），为地震应急指挥提供科学依据。根据《福建省“十三五”规划》中“推进城乡防震减灾、地质灾害防治”、“支持救灾物资储备库、应急避灾场所等基础设施和救灾应急能力建设”等指导精神及相关指导文件，福建省地震局着力构建本机构地震辅助决策管理体系，有效应对福建省地震局救灾的辅助决策，进而建立基于移动终端的辅助决策系统，对于提高地震公共安全，保障和谐社会建设具有重要意义。

在地震应急时，发布的信息不仅要为后方指挥决策服务，还要为前方的救援人员服务，该文主要研究在原有应急指挥技术系统的基础上，借鉴目前相关领域专家提出的多种灾情我国已经发灾情获取与研判方法等多种灾情获取方法[1-2]，建设一套基于移动终端的地震应急辅助决策系统则可以为救援人员提供随时随地的服务，使地震救援指挥服务的终端得到了进一步的延伸与扩展[3]。

1 辅助决策系统设计思路

1.1 地理信息系统在地震中的应用

（1）实现地理空间数据与地震相关数据整合。通过行政区划代码，不仅使地理数据库空间字段与地震相关数据关联，而且实现地理空间数据与地震属性数据的整合，以便进行区域地震相关数据的查询、统计分析等。

（2）應用地理信息系统等相关技术建设震后现场灾情信息采集的辅助决策移动终端，采集现场灾情文字、图片、视频短片，传回服务端。

（3）通过地理信息系统技术实现地震要素信息基于地理空间的可视化表达，不仅是二维形式展现，而且以三维电子沙盘形式展现其立体影响效果，无论是地震模拟演练还是真实地震影响范围都可直观展现。同时，通过电子地图可以逐级浏览各个区域的相关地震要素信息，通过地理信息系统特有的专题图表现形式直观地查看相关地震要素信息的空间分布情况，从多维角度获取地震对地震分布进行数据探索，获取深层次的隐含信息。

（4）实现各类地震要素信息基于地理信息的集成。辅助决策移动终端以基于地理位置采集震后灾情信息为主要业务，三维电子沙盘系统以展现地震影响场为主线，通过地理信息系统集成展现各类地震要素信息（现场烈度、预报信息、应急数据等），充分考虑地理位置信息在统计中的作用与影响。

（5）通过地理信息系统技术对震后自救具备辅助作用。地震救援的黄金时间是发生地震后的72 h之内，在此期间，如何有效组织各部门协同搜寻幸存者、抢救贵重物资是关键，通过建立辅助决策移动终端实现震后地震应急人员在20 min内完成震后快速评估结果查询，30 min内实现灾区地震灾情快速上报，同时实现个性化定制和离线使用，辅助部门间共同进行震后自救。

1.2 系统的总体设计思路

（1）以核心数据库为基础。系统数据库包含了地理空间库及灾害损失库，其中地理空间库包含基础地理信息库（由电子沙盘、数字高程、遥感影像等组成），从地震属性库方面可分为：预报与烈度速报产出库、现场灾情库、地震辅助决策库三大类，其中预报与烈度速报产出库包含地震三要素、预警信息、仪器烈度、PGA/PGV/PGD、反应谱0.3/1.0/3.0等数据，现场灾情库包含灾情照片、灾情短片及灾情简要描述等数据，此外还包含交通数据、重大生命线工程数据、应急人员及水库水系等辅助数据。

（2）表现形式多样化。在地震三维电子沙盘中将三维地图场景作为展现地震电子沙盘的底图，在此基础上接入地震属性要素进行联动开发，使系统同时具备地理信息系统的便捷、强大空间分析能力和三维可视化能力；在辅助决策移动终端中集成二维地图底图，在此基础上进行灾情采集。

（3）专题功能。基于轻量级地理信息系统平台，结合基础空间数据库和地震属性数据库，根据地震专题需求定制所需专题功能。

图1为系统的设计思路。

系统将地震属性数据进行实时融合，将三维地理信息、地震基础信息、地震预警与烈度速报产出结果、现场灾情信息进行实时的融合，通过损失快速评估，应用于辅助决策，以开发包含B/S端三维电子沙盘系统、系统后台服务支撑及辅助决策移动终端等形式实现功能。

2 关键技术

综合考虑项目建设单位的信息化现状及需求分析，系统建设建议采用基于Html/JavaScript移动终端的应用展示层，以三维GIS平台（skyline）与spring结合构成的业务逻辑层、以Oracle 11g搭载Oracle Spatial数据引擎构建的数据存储层的总体技术路线，如图2所示。endprint

选择此技术路线具有以下几点优势。

（1）采用三层结构的技术路线，保证了系统具备高性能，系统数据不直接面向用户，而是通过业务逻辑层提供给用户，使系统建设风险大大降低。

（2）应用展示层针对辅助决策移动终端和地震三維电子沙盘等系统采用Html/JavaScript技术，对终端设备及浏览器兼容性强，提高了系统的响应速度及用户交互体验性。

（3）地震电子沙盘系统等业务逻辑层采用技术成熟的三维GIS平台（skyline），辅助决策移动终端采用轻量级GIS平台进行底图加载，有利于快速构建地图场景，不仅在地震电子沙盘系统立体化展现地震地形场景，还可不间断快速上报震区灾情信息；采用spring可使系统保持高效运行。

（4）数据存储层采用Oracle11g及Oracle Spatial，不仅可以存储大量的属性数据，还提供了对地理空间数据的支持，数据检索、并发操作性强。

3 系统实现及应用

该系统的综合运用计算机编程技术、WebGIS技术、三维地理信息系统技术、空间信息网格技术、实时融合技术及计算机网络技术，建设了“一库一服务两系统，一库”即数据库层包含的所有应用库；“一服务”即系统融合了震后快速评估服务及灾情上报服务；“两系统”即后台的三维电子沙盘系统和前方的移动终端系统。两个系统用一条总线串联起来，互联互通，相辅相成。

4 结语

该文通过WebGIS技术及三维地理信息技术实现了地理空间数据、地震应急基础数据库数据及地震信息数据大融合，通过一系列先进成熟的计算机信息技术将基于烈度的灾情评估系统及灾情收集功能集成在一起建立起一个基于移动终端的辅助决策系统。该系统是“地震应急指挥技术系统”的有力补充，特别是辅助决策系统Android/Ios端为整个系统提供了必要的辅助工具，但是软件系统的应用还存在改进升级的空间。存在的问题主要是目前辅助决策电子沙盘目前还需安装三维辅助插件，及软件运行的稳定性、易用性和实用性有待突破性的提高。希望之后通过有力的补充，全面提高该系统的地震应急工作能力。

参考文献

[1] 帅向华，姜立新，侯建盛.面向智能终端的地震应急信息移动发布研究[J].测绘通报，2010（9）：48-50.

[2] 徐敬海，杨燕，邓民宪，等.基于GIS的地震灾情速报与快速判定[J].自然灾害学报，2010，19（4）：141-146.

[3] 帅向华，胡素萍，刘钦，等.地震灾情网络媒体获取与处理模型[J].自然灾害学报，2013，22（3）：178-184.endprint