基于天地图的辽宁省地震灾害防御信息服务系统关键技术研究

李 伟，李玉森，索 锐，邹 博

（辽宁省地震局，辽宁 沈阳 110034）

0 引言

2015年5月15日发布的第五代区划图GB18306-2015《中国地震动参数区划图》[1]（以下简称“新区划图”）于2016年6月1日施行。本项目以宣贯第五代“新区划图”为工作核心，结合基础地理信息和辽宁省地震灾害防御地理信息，为机关事业单位、企业团体、个人提供辽宁省内地震灾害防御信息的查询和管理，提供网站查询和手机应用两种方式。为编制辽宁省社会经济发展规划、国土利用规划、防震减灾规划、城乡规划等工作提供基础依据，是最大限度减轻地震灾害损失，为全面建成小康社会保驾护航的有效举措。

本系统的创新点之一在于应用最新的开源WebGIS技术，结合辽宁省地震灾害防御地理信息，提供第五代“新区划图”宣贯工作，提供灾害防御信息的查询管理；创新点之二是移动互联网技术，编制基于WebGIS的手机应用软件，连接互联网服务器，实现网站同样的功能，为更广泛的管理部门、科研机构以及企业提供灾害信息的查询。系统采用通用语言开发，利用的开源模块支持性好。开发的源代码遵循开放源代码协议。

1 需求分析

系统以集成化基础性工作、覆盖服务为特征的震害防御公共管理和服务系统与技术平台，提供一批防震减灾实用技术，全面推进地震安全示范工程建设，使得社会公众防震减灾意识进一步提高，城乡地震灾害防御能力全面提升。震害防御服务系统各业务功能的主要需求目标是：

（1）提供第五代“新区划图”查询，通过经纬度坐标、建（构）筑物以及街道小区查询方式，给出当前场地的地震动峰值加速度、地震动加速度反应谱特征周期、地震动加速度反应谱等技术指标。

（2）提供辽宁省地震地质图，包括地震震中分布图、辽宁省地质图、辽宁省活动断裂图等基础图件的查询。

（3） 提供各城镇、乡村建（构） 筑物的抗震性能评价。

（4） 提供辽宁省地震地质灾害图查询，包括砂土液化、滑坡或崩塌、大型水库等信息的查询。

（5） 提供《中华人民共和国防震减灾法》、《辽宁省防震减灾条例》等法律法规，提供防灾减灾救灾科普知识的宣传。

（6） 提供我省目前国家级和省级防震减灾科普示范区、科普示范校、科普示范小区的查询，提供各城市避难场所查询。

（7） 收集整理并推荐适合辽宁省的建筑物抗震民居设计图，提供农居震害防御技术查询，有助于提高农村防御地震灾害意识，提高农村民居抗震防灾能力。

2 技术思路

辽宁省地震灾害防御社会服务系统采用B/S架构，WebGIS平台作为前台，后台数据库支撑，软件架构如图1所示。

图1 软件架构Fig.1 The software architecture

WebGIS客户端：运行Javascripte客户端脚本，与WebGIS服务器进行通讯。是整个系统的表示层，进行查询等功能。

WebGIS服务器：接受客户端HTTP请求，对各种栅格地图、矢量地图、地震“新区划图”等数据进行处理并渲染，通过HTTP应答返回给客户端。

数据库：存储栅格地图、矢量地图和地震“新区划图”等数据。

接口程序：负责与其他系统的接口，读取其他系统的数据库或提供的输入数据，将数据存储与本地数据库中。接受客户端请求，直接从其他系统获取结果返回给客户端。

3 功能设计

按照技术路线，租用云端服务器作为WebGIS服务器。安装Ubuntu linux server操作系统，配置并部署 Geoserver、Apache、OpenLayers等软件及插件。根据需求分析，设计系统功能如下：

图2 系统功能设计图Fig.2 The system function design

《中国地震动参数区划图》查询功能，通过经纬度坐标、建（构）筑物以及街道小区查询方式，给出当前场地的地震动峰值加速度、地震动加速度反应谱特征周期、地震动加速度反应谱等技术指标；地震地质背景查询，包括辽宁地区强震震中分布图、辽宁省构造地质图的查询；次生灾害源查询，包括砂土液化、滑坡或崩塌、大型水库等信息的查询；城市震害预测结果查询，因为辽宁省震害预测工作资料老旧，仅提供了沈阳市震害预测评价结果供查询；应急避难场所查询，提供各城市避难场所、小学中学、医院等应急避难场所的查询；相关法律法规查询，提供《中华人民共和国防震减灾法》、《辽宁省防震减灾条例》等法律法规，提供防灾减灾救灾科普知识的宣传；典型民居设计图查询；收集整理并推荐丹东地区村镇抗震民居设计图（砖混和框架）、农村民宅抗震构造详图供查询；关于我们即系统的相关信息。系统的功能设计基本满足需求分析要求。

4 编程实现

在硬件平台基础上，对软件开发环境进行了调研与选择。HTTP服务器选用Apache，作为世界上最流行的HTTP服务器，开源免费，功能强大；选择GeoServer[2]作为WebGIS服务器，OpenLayers[3]作为WebGIS的开发平台，OpenLayers是基于Javascript[4]语言架构的一个客户端WebGIS系统，支持多种数据格式，开源免费，开发方便，表现力强；选用Javascript作为开发语言，Javascript主要用来开发前台WebGIS客户端。下面是本系统使用到的开源组件和软件简介。

4.1 Openlayers

本系统客户端采用OpneLayers组件开发，OpenLayers是一个用于开发WebGIS客户端的JavaScript包。OpenLayers实现访问地理空间数据的方法都符合行业标准，支持Open GIS协会制定的 WMS（Web Mapping Service） 和WFS（Web Feature Service） 等网络服务规范，支持“天地图”等网络地图服务。

4.2 GeoServer

本系统使用GeoServer作为WebGIS服务，GeoServer是OpenGIS Web服务器规范的 J2EE实现，利用 GeoServer可以方便的发布地图数据，允许用户对特征数据进行更新、删除、插入操作，通过 GeoServer可以比较容易的在用户之间迅速共享空间地理信息。

4.3 天地图

本系统采用“天地图[5]”作为地理底图。“天地图”是国家测绘地理信息局建设的地理信息综合服务网站。它是“数字中国”的重要组成部分，是国家地理信息公共服务平台的公众版。“天地图”的目的在于促进地理信息资源共享和高效利用，提高测绘地理信息公共服务能力和水平，改进测绘地理信息成果的服务方式，更好地满足国家信息化建设的需要，为社会公众的工作和生活提供方便。

通过JavaScript语言开发以及安卓系统的打包，完成了辽宁省地震灾害防御信息系统的Web页面以及基于安卓的APP，图2即是“新区划图”的查询页面及计算结果。

图3 第五代区划图及查询结果Fig.3 The Fifth Seismic Zoning Map and the query results

5 结论

“新区划图”的颁布实施为编制社会经济发展规划、国土利用规划、防震减灾规划、城乡规划等工作提供基础依据，是最大限度减轻地震灾害损失，为全面建成小康社会保驾护航的有效举措。全面做好新区划图的宣贯工作，符合当前形势下国家和社会尤其辽宁省对地震安全的迫切需求。

系统提供了可依赖的基础地理信息、专业信息及空间分布关系，为管理者提供了可以操作的电子地图，建立城市综合减灾信息管理系统奠定了基础；本系统为城乡管理提供基础地理图件和各种综合图件，以及各种调查数据和统计信息，可以更有效地对城乡地区进行现代化管理；本系统基础数据库中的各类海量信息和城市电子地图，可以为公众了解抗震防灾信息，也是一套综合信息查询系统。