基于GoogleEarth的山区高速公路地质灾害应急救援系统设计

汪 洋，韩 勇，张顺利，王 磊，高 冉，沈 闹

（武汉理工大学资源与环境工程学院，湖北 武汉 430070）

基于GoogleEarth的山区高速公路地质灾害应急救援系统设计

汪 洋，韩 勇，张顺利，王 磊，高 冉，沈 闹

（武汉理工大学资源与环境工程学院，湖北 武汉 430070）

我国高速公路基本骨架已经形成，高速公路应急救援力度还远远不够，尤其在地势险峻的山区。针对这种现象，分析了山区高速公路常见地质灾害种类及破坏形式，设计开发“基于GoogleEarth的山区高速公路地质灾害应急救援系统”，对提高公路工程地质灾害防治及应急救援的效率和质量具有极其重要的意义。

地质灾害；应急救援；GoogleEarth；高速公路

随着我国高速公路的迅猛发展，高速公路的基础设施正逐步趋于网络化。由于我国地形复杂，在西部和大部分南部地区中，地势险峻，多有高山和险谷，这对高速公路的运营构成了很大的威胁，因此，如何保障高速公路从施工到运营的安全畅通、快捷舒适，就显得尤为重要。

本系统以地质灾害的防灾减灾需求为指引，在“智慧地球”理念的指导下，基于GoogleEarth三维地球浏览客户端平台，以VisualStudio2010为开发平台，C#为编程语言，设计开发“基于GoogleEarth的山区高速公路地质灾害应急救援系统”，提高公路工程地质灾害防治及应急救援的效率和质量，对维护高速公路工程的施工建设和生产运营过程具有十分重大的意义。

1 GoogleEarth简介

GoogleEarth是由美国谷歌公司开发的一款功能强大、并可使用鼠标便捷操作的数字地球软件。GoogleEarth为用户提供了免费的开发组件COM接口，主要有GEAPI和KML文件两种扩展接口。

程序开发者可根据需要在支持COM接口的编程环境中调用相关接口进行二次开发。

GoogleEarthCOMAPI是GoogleEarth以组件形式提供的应用编程接口，开发人员利用它可通过VB、VC等编程语言实现与GoogleEarth的交互，从GoogleEarth获取信息或者向GoogleEarth发送指令。

2 山区高速公路常见地质灾害及破坏形式

公路地质灾害是由地质运动与人类工程活动共同作用，导致的公路及其周围地质环境条件发生变化，对公路的建设或运营造成严重影响的灾害。主要类型包括崩塌、滑坡、泥石流、岩溶塌陷和采空区地面沉陷等。地质灾害造成的重大损失，并不单单指高速公路毁坏的直接损失，更多的是因灾害发生而导致的交通中断，进而引起的一系列问题，给交通运输等行业带来了巨大的损失。山区高速公路地质灾害类型及公路的破坏形式如表1所示。

表1 高速公路地质灾害及其破坏形式

3 系统设计

3.1 需求分析

我国的高速公路建设遍布全国各地，随着我国高速公路里程数的不断增长，我国因地质灾害导致高速公路瘫痪乃至发生人身伤亡的事件不断上升，尤其在我国中西部多山区，因此，设计研发山区高速公路地质灾害应急救援系统十分必要，它能快速地针对发生在山区高速公路上的地质灾害作出响应，迅捷、准确地计算出灾害地点周边的救援力量分布，以及规划其到达灾害地点的最佳路径，并根据已得到的信息给出合理的救援方案。

3.2 框架结构

根据对实际山区高速公路地质灾害的应急救援管理要求，系统的主要功能和关键步骤是通过API函数完成三维地球控件的加载和初始化，功能结构如图1所示。

图1 应急救援系统功能结构图

3.3 设计流程

针对山区高速公路地势复杂及可能发生滑坡、崩塌等地质灾害的特点，通过研究分析高速公路地质应急救援系统、应急资源配置与调度模型的国内外研究现状，设计了救援系统的技术框架，采用Dijkstra算法实现应急救援的最短路径，做到了高效、快速的救援反应和应急行动，应急救援流程图如图2所示。

图2 系统应急救援流程图

图3 高速公路突发事件指标模型

3.4 参数指标的确定

当高速公路上发生地质灾害时，系统需要建立一系列参数指标对事故进行评价管理，同时，更合理地调配应急救援力量和部门，是救援方案的主要依据，其分别为人的指标、车辆指标、路网指标、时间指标和环境指标，如图3所示。

3.5 应急救援的建模分析

应急救援系统最直接的目的就是用最短时间作出应急响应，用最短的时间和最优方案到达事故现场，开展工作，减少经济损失以及人员伤亡。对于突发性的地质灾害，抢时间就是抢财产，就是抢生命。高速公路突发事件应急救援反应过程，按时间的先后顺序可分为发现事件、确认事件、灾情确定、响应事件、信息发布。如图4所示。采用Dijkstra算法实现应急救援的最短路径，做到高效快速的救援反应和应急行动。

图4 应急救援时间建模分析

4 结束语

针对山区高速公路地势复杂及可能发生滑坡、崩塌等地质灾害的情况，对山区高速地质灾害应急救援系统进行了相关研究，分析了山区高速公路地质灾害及其破坏形式，构建山区高速公路地质灾害应急救援系统，将系统分为地质灾害概况、应急识别、救援组织、路径规划、系统管理五个子系统加以实现，提高了救援的效率，实现了尽快恢复高速公路的通行能力，从而提高高速公路的管理水平的目的。

［1］易共才，王彦军.GoogleEarth在公路工程中的应用研究［J］.中外公路，2008，28（01）.

［2］曹栩锋.公路地质灾害应急抢通技术研究［D］.安徽：安徽理工大学，2014.

［3］杨桪.山区公路应急救援力量配置优化模型研究［J］.工程建设，2016（10）.

［4］王威.公路灾害管理系统的研究和开发［D］.西安：长安大学，2012.

［5］王志平.面向服务的县级地质灾害信息管理系统研究［D］.杭州：浙江大学，2014.

［6］杜文.巨灾型突发事件应急救援体系研究［D］.郑州：河南理工大学，2012.

〔编辑：张思楠〕

U459.2

A

10.15913/j.cnki.kjycx.2017.17.120

2095－6835（2017）17－0120－02