云南省地震时空情势分析系统设计与实现

庄晓蓉　孙梦竹　刘娜　王加胜

摘要：利用地理信息技术和地震评估模型分析地震时空分布特征，建立地震展示平台，对历史地震分布特征的研究和地震应急救援具有重要意义，可为相关部门提供决策参考。针对云南地震频发的特点，本文开发设计了云南省地震时空情势分析系统，该系统具有密度分析、热点分析、州市统计分析等功能。基于云南省1970-2015年Ms≥3.0等历史地震数据，利用该系统对云南省历史地震进行时空情势分析。结果表明：云南省有70%的州市处于地震高频区，仅有怒江、曲靖、文山、西双版纳和临沧五个州市地震发生次数相对较少，且发生的地震均在中强震以下。

关键词：GIS；时空情势分析；地震分析系统；椭圆模型；断层距模型

1引言

地震是自然现象，但对人类来说是一种自然灾害，地震及其引起的次生灾害往往会造成大量的财产损失和人员伤亡，会阻碍社会经济的发展。我国被全球活动性最强的两大地震带即环太平洋地震带和欧亚地震带包围，受太平洋、印度洋和菲律宾海三大板块的挤压，其地震活动具有强度大、频度高、震源浅和分布广的特点，是全球震灾严重的国家之一。据统计，我国有近1/3以上的疆土、近1/2的城市和近66万以上人口的特大城市位于Ⅶ度以上的高地震烈度区。据姜宁等人对中国近20年的地震（Ms≥4.5）统计，得出我国地震活动高频区集中于台湾、西藏、新疆、青海、云南和四川。

云南省位于印度板块与欧亚板块俯冲带东侧，地质构造复杂，构造运动强烈，地震活动频繁，灾害严重，是中国多震省份之一，具有频度高、强度大、分布广和受灾重的特点搠，仅1995-2015年（Ms≥4.5）间就发生中强震81次。目前对地震的研究多数是基于历史地震数据分析大区域的地震时空分布特征，或者根据区域历史地震数据进行回归分析得出相应的评估模型。目前在线运行的地震系统基本是快速应急评估系统和灾情速报系统，如曹彦波等人通过评估模型库的建立和应急对策建议模板的设计，利用COM技术将模型库与GIS系统进行无缝集成，研发了云南地震应急快速评估软件，实现震后地震影响场速判，人员伤亡、经济损失评估、专题图输出、对策建议生成等功能；明小娜等人基于Android系统构建云南地震灾情速报系统，破坏性地震发生后，供灾情速报员或相关应急救援人员快速采集和发送地震灾害信息；赵云基于Spfing+Ibafis开发了地震局灾情收集与分类统计信息发布平台。基于历史地震数据进行区域化的地震时空分布特征的研究系统较少见，通过输入历史地震点数据，快速地进行历史地震空间分布、密度分析、热点分析、州市震级频次统计等时空分析，并结合专家模型绘制烈度范围，能快速、有效、直观的展示出历年地震发生的高频区及受灾范围和重建情况。因此对云南省历史地震活动的研究是有必要的，能帮助当地政府及时改善区域及周边的应急准备能力，有针对性的加强薄弱地区应急物资的储备和相关防范知识的宣传。

目前，GIS技术已被广泛应用于灾害应急预案、犯罪分析、公共健康、地级管理、交通应用和精准农业等领域，在自然资源管理领域GIS也显示了其优越性。例如，自然灾害评估、土地利用规划、海滨带监控、野生生物栖息地分析和林木管理等。同时，在地震研究领域也发挥着强大的作用，如在地震前的分析预报、地震灾害预测和地震发生后的地震影响范围分析、灾情预估、灾情速报和地震分布特征等。随着GIS技术的发展，GIS技术被应用于各个领域，因此利用该技术对云南省历史地震点进行时空分布特征的研究是可行的。

本文拟利用GIS技术，将GIS空间分析过程编写为一系列的分析工具，采用C#、Pvthon开发语言，在Visual Studio 2010开发平台上结合Arc Engine10.2进行二次开发集成云南省地震时空情势分析系统。

2系统原理

GIS空间分析是指以地理事物的空间位置、空间形态、空间格局和空间关系为基础，以地理学为依托，空间运算为特征，提取新的空間信息的过程，其通过空间数据和空间模型的联合分析来挖掘地理事物的潜在信息。

2.1密度分析

密度分析是通过对离散点或线数据进行插值，计算出栅格像元周围领域内输入要素密度的过程。根据插值原理不同，可分为核密度分析、点密度分析和线密度分析。后两者方法分别适用于点状要素和线状要素，而核密度适用于两种要素类的密度计算，其区别在于前者需要指定领域以便计算各输出像元周围像元的密度。