地质资料地震应急服务系统设计与实现

商云涛，孔昭煜，李丹丹，李晓蕾，郭 慧

(1.中国地质调查局发展研究中心，北京 100037；2.全国地质资料馆，北京 100037)

中国几乎拥有着地球上所有的地貌类型，导致在各地貌单元中频发的地质灾害均有发生。近些年来，伴随极端气候多发和人类活动加剧，各种突发地质灾害多发，如地震、泥石流、崩塌、滑坡、台风、洪水等[1]，随着我国经济发展与社会进步，灾害多发造成的损失将会更大，其中地震灾害由于其具有出现的突发性、持续的瞬时性、伤亡的严重性、破坏的残酷性、危害的持续性、影响的广泛性显得尤为突出。自2008年汶川地震发生后，国内先后发生了玉树地震、雅安地震、九寨沟地震等地质灾害，给我国造成了重大人员伤亡和经济损失。很多灾害发生后，一线的救援人员由于没有获取相应的地质资料，导致灾害救援效率较低。所以在地震发生后，如何快速获取灾害信息，开展针对性的应急服务，对尽量减少地震灾害对人们的危害，保障人民的生命和财产安全具有极其重要的意义。

本文通过应用GIS的空间分析技术与地质资料数据特点，开发了地质资料地震应急服务系统。该系统能够实现地震信息的实时获取、地质资料快速集成、地震专题服务形成、服务发布等功能，为更好的服务于地震相关抢险救灾工作者，了解地震地及周边地区的地质环境和水文环境，为救灾工作提供更全面的地质参考服务，更快更准确的为救灾工作减少人员伤亡和经济损失提供资料服务支撑[2]。

1 地质资料应急服务系统定位与作用

1.1 系统定位

地震灾害应急救援涉及的范围广、部门多，导致资料的获取困难[3]，特别是地质资料具有科学性、多源性、多元异构性、多时空尺度和海量等特点[4]，导致地质资料无法被快速发现和高效利用，因此形成一个地质资料快速发现与服务的应急系统是对政府部门在地震应急救灾管理方面的重要补充。通过对地质资料地震应急系统的研究，以全国地质资料馆馆藏资料为基础，探索地震专题数据库建设和地震应急服务系统软件设计、实现及系统的应用，研究具有推广价值的系统应用软件，完善系统建设规范和标准。

1.2 系统作用

基于Web GIS的地震应急服务系统着力与提高防治地质灾害工作，不仅能起到防灾、减灾、救灾的作用，还能有效地支持和推进政府对地质工作的管理。系统集数据存储、管理、专业综合分析和信息传输与发布、信息实时处理与快速决策等功能于一体，构建高效、稳定、安全的网络信息服务平台。便于地震信息资料的科学化管理，保证各种资料的完整性，快速有效的进行各种信息的查询、检索、统计和输出，有助于科学使用地震空间信息和属性信息，为政府防灾减灾和社会经济服务，从而产生巨大的经济效益和社会效益。

2 应急系统框架设计

地质资料地震应急服务系统总体框架如图1所示，其组成主要分为以下几个部分：地震应急数据层、地震应急应用层和地震应急服务层。通过信息流程规范、标准化服务接口、服务协议、服务标准将3个层有机结合起来，确保系统在统一管理、标准规范、安全高效的基础上建设运行。

图1 地质资料地震应急服务系统框架结构图

2.1 地震应急数据层

通过分布式数据库管理系统实现地震震源信息与海量的多源异构应急基础数据的融合，这些基础数据包括震源信息、基础地理信息、地质图、地质资料、元数据等，为各种共享服务、地图服务、资料服务、专题信息关联等提供数据支持。数据库采用基于Oracle/MS SQL Server的ArcSDE大型空间数据库、Oracle/MS SQL Server关系表和文件编目库等结合进行存储，针对不同的数据类型和应用特点采用不同的存储模式。其中，基础地理信息数据库与地质图数据库主要采用Oracle+ArcSDE空间数据引擎，实现了数据的一体化存储管理；震源信息数据库、地质资料数据库与元数据库采用Oracle/MS SQL Server编目+SAN存储的方式进行分布式存储、管理、维护和管理。采用资料数据分布存储与集中存储相互结合的方式，在服务器存储中预先存储部分本地数据，通过该种资料数据存储方式可以进一步加强地震应急服务的自主性，减少对网络带宽的依赖，提高应急响应的能力[5]。同时应急系统可以直接从外部获取符合OGC(开放地理空间信息联盟，Open Geospatial Consortium)的WMS、WMTS WFS标准服务，例如通过直接获取天地图服务、GoogleMap等标准地理信息服务来作为系统展示的底图数据。

2.2 地震应急应用层

地震应急应用层主要包括数据获取、资料集成、专题制作、服务发布、应急分发这5部分，主要以获取的地震震源信息为应急系统启动触发器，以震源信息为检索关键词进行其相关资料数据的检索、集成，实现符合OGC标准的基础地理地图服务、地质图服务的叠加、融合、检索，并向外提供WMS、WMTS、WFS服务接口，使得其他开放平台可以直接调取相关服务。按照地震应急专题模板生成相应的地震专题，审核通过后开展服务的发布与分发工作。

2.3 地震应急服务层

地震应急服务层是以互联网网页的形式可视化地震灾情，其中展示的最主要内容包括地震震中坐标、震级、影响范围等地震信息，以及相关的地质图在线浏览、调用服务及地质资料的关联、查询、浏览等在线服务。

3 应急系统技术实现

应急系统技术实现路线如图2所示，系统在地震发生后，通过中国地震台网的开放接口获取地震相关信息后，通过数据检索、筛选、集成形成资料与地图服务列表，并根据模板生成专题服务，经审核后在线服务。

图2 地质资料地震应急服务系统技术实现路线图

3.1 地震信息获取

在地震发生之后，由应急系统通过中国地震台网的开放数据接口自动获取其发布的地震信息标准服务，获取相关信息的要求包括：①地震的震中位于中国境内；②地震震级为4级及以上地震；③信息自动获取的时间间隔为30 min/次。

3.2 应急地质资料快速集成

应急系统根据所获取的地震信息，例如震中所在地的名称及震中坐标信息，结合国家行政区划数据库确认震中所在地所属的省、市、县行政区划范围，集合以上关键信息通过元数据库对基础地理信息数据库、地质图数据库和地质资料数据库进行检索，其检索的具体要求如下所述。

1) 地质图检索主要通过对震中坐标进行确认，结合地质图数据库中图幅的空间分布进行集成检索，检索的优先级以比例尺为准，检索顺序为1∶5万、1∶20万、1∶25万、1∶50万标准分幅地质图。检索结果也根据比例尺由大到小进行排列形成列表。

2) 地质资料检索主要通过地名进行检索，其检索的优先级是地震震中所在的乡镇、县市、区市、省。其中在县市这一级别根据中国县市行政区划将周边县市的资料进行地名检索，以这种方式来应对地震发生在行政区交界位置的情况。并对检索结果进行筛选，报告题名中包含灾害、地震、地下水、水环境等关键词的资料优先置顶显示，以此为后续管理员在后期优化专题服务提供便利。完成相关检索后，将检索的元数据列表分类导出。

3.3 应急系统专题服务

根据系统筛选导出的文档资料、地质图服务、元数据列表，利用地震应急系统专题服务模板生成专题服务。其中地震等级为5级以上地震专题服务生成后，系统将通过邮件及短信平台向管理员发出邮件与短信，提醒管理员进行专题服务优化、审核与发布等后续工作。

3.4 网络服务发布

管理员需要登录数字地质资料馆后台管理系统，进入应急专题列表，再根据地震发生地方、时间等实际情况对专题中的数据列表进行筛选排序、重要数据导入和无用数据删除等操作，以此保证专题数据服务的质量。并启动应急专题服务发布审核流程，在经过审核确认后，通过数字地质资料馆后台管理系统进行网络服务发布(图3)。

图3 专题服务网络发布

3.5 应急系统分发服务

专题服务发布完成后，管理员通过全国地质资料馆微信公众号及数字地质资料馆网站为平台发布相关应急服务信息，扩大服务的社会影响，使得更多的用户可以获取相关信息。并且根据应急抢险队伍的数据使用需求进行特定地质资料及图件的公开化处理，为其震后救援、灾情预测、灾后重建等提供应急支持和辅助决策。

4 应急系统功能与实例

该系统在建成后先后提供了20余次应急服务。本文以重庆市武隆县地震为例，在地震发生后，采用B/S结构，借鉴了网站的信息组织方式，基于Web的信息管理和展示方式，采用组件化和模块化设计开发的地质资料地震应急服务系统自动响应，完成了武隆县的地震信息的处理、分析、发布和管理，实现了海量资料数据的高效调度、空间数据与文本资料的融合、网站式的灾情发布，为重庆市武隆县地震自然灾害抢险救灾工作提供服务(图4)。

图4 重庆武隆县地震自然灾害专题服务界面

4.1 在线地图发布对比

地震发生后，第一时间获取地震灾区相关信息，并根据相关信息从基础地理信息数据库和地质图数据库中筛选提取地震灾区相关图件，充分利用GIS的直观、精确地图显示效果，对震中信息、地形图、卫星遥感图，以及不同类型、不同比例尺地质图叠加在一个显示框中，用户可以通过自主勾选，进行地图对比显示分析，帮助用户快速定位震中周边地形、地质、水文和灾害调查信息。

4.2 在线资料浏览与定制下载

通过优化资料元数据标准、发布协议及数据交换接口的深入研究，完善现有的资料检索与筛选机制，实现了地质资料在灾害发生后能够通过地震信息被快速定位，并通过筛选排序后以列表的形式进行发布，用户通过点击相关资料可以进行资料数据的在线浏览。并将灾区相关地质灾害防治资料保密技术处理后，发布于专题服务中，方便灾害救援队伍快速获取相关资料。

5 结 语

地质资料地震应急服务系统实现了真正的信息快速检索、发布、共享功能，与其他开放数据平台均有良好的数据接口，本身可以提供海量的多源异构资料数据的融合与共享功能；具有良好的拓展延伸性，使用符合国内、国际标准的GIS和Web技术，这为开展更广泛的灾害应急提供技术保障。该系统实现了地震灾害救援资料快速获取，让相关部门及时了解地震地及周边地区的地质环境和水文环境，为救灾工作提供更全面的地质参考，更快更准确地投入到救灾工作，减少人员伤亡和经济损失。