基于天地图平台的地震应急评估决策系统优劣势浅析

程紫燕，郑树平，牛艳杰

(1.山西省地震局，山西 太原 030021；2.太原大陆裂谷动力学国家野外科学观测研究站，山西 太原 030025)

0 引言

随着互联网技术的飞速发展，在信息化大数据时代，地震行业在电子地图的应用中存在诸多问题，如地图使用标准的统一规范、地图要素不能及时更新、地图应用的涉密限制等问题，从不同程度上限制了业务的开展、信息的交流和面向社会公众的服务[1]。

“天地图”是国家地理信息公共服务平台的公众版。基于天地图平台的地震应急评估决策系统解决了地震应急评估领域地图应用的涉密限制、地图要素不能及时更新等问题，扩展了地震应急服务领域，实现地震应急信息化、现代化，使其成为地震应急信息系统的重要基础和开展地震信息服务的必要支撑，更好地满足国家信息化建设的需要，为政府、社会和公众提供全方位地震科技服务。

1 三种系统概述

山西省地震局应急中心现有三套地震灾害损失计算系统，分别是基于天地图平台的地震应急评估决策系统、基于“十五”项目建设的地震应急评估决策系统和基于公里格网的地震应急辅助决策系统。

十五系统是在“十五”项目建设期间建设完成的地震应急快速响应系统，包括灾情预评估、辅助决策等模块，该系统主要是基于行政区划数据对震后人员伤亡、经济损失等进行灾害评估。

公里格网系统是以公里格网数据为基础，将人口、经济等数据细化到1 km×1 km的格网内，较十五系统提高了数据精度，计算结果也更加准确。

天地图平台系统的震害评估模型与公里格网评估系统相同，但将人口、经济、建筑物等数据细化到各个居民点上，较公里格网数据精度进一步提升，同时将评估相关数据迁移到了以天地图数据为底图的数据平台上，解决了地图应用的涉密限制、底图要素不能及时更新等问题，可更好地对外进行技术服务。

2 天地图系统对比研究方法

在山西省11个地市选取11个地点，模拟六个档次震级的设定地震，使用十五系统、公里格网系统和天地图平台系统分别计算，统计计算速度，统计人员伤亡、经济损失、救援力量及震区影响人数等计算结果，对比分析三种系统之间的差异。

3 天地图与十五系统对比

十五系统与天地图系统在调用数据、模型选取和投影方式方面有很大不同，在计算结果方面也有一些差异，但无数量级的差别，仍可作为参考对照。

(1) 地震影响的面积。投影方式不同造成天地图系统与十五系统影响场面积有所差别。同一震级情况下，十五系统投影面积是按照弧面投影计算所得，计算面积略有差别；天地图系统在投影后进行校正，同一震级面积相同。对比详情如第41页图1所示。

(2) 地震死亡人数。十五系统调用人口数据是将人口平均分配在行政区内，天地图系统的人口数据是基于居民地的人口数据。在影响场内所得死亡人数，天地图系统相对十五系统更准确。对比详情如图2所示。

图1 5级地震影响场面积对比图Fig.1 Comparison diagram of affected field area of an M=5 earthquake

图2 6级地震死亡人数对比图Fig.2 Comparison diagram of the death toll in an M=6 earthquake

(3) 所需救援人数。两套系统选取计算模型不同，得出人数有所差异。十五系统采用基于人员伤亡的救援队伍人数计算模型，天地图为基于各烈度区影响人口数的计算模型。故每组计算结果中，十五系统都略低于天地图系统。对比详情如图3所示。

图3 5.5级地震所需救援人数对比图Fig.3 Comparison diagram of the number of people needing rescue after M=5.5 earthquake

4 天地图与公里格网对比

(1) 地震影响场。公里格网系统和天地图系统地震影响场计算结果一致(见图4 、图5)。

图4 5级地震影响场面积对比图Fig.4 Comparison diagram of affected field area ofan M=5 earthquake

图5 7级地震影响场面积对比图Fig.5 Comparison diagram of affected field area of an M=7 earthquake

(2) 地震死亡人数。天地图系统与公里格网系统选取模型一致，调用的数据有所不同。天地图系统调用的人口数据是基于居民地的人口分布数据，公里格网系统调用的数据是基于公里格网的人口分布数据，故计算结果略有不同。所得死亡人数和受伤人数计算结果相差不大。对比详情如图6、图7所示。

图6 6级地震死亡人数对比图Fig.6 Comparison diagram of the death toll in the M=6 earthquake

图7 6.5级地震受伤人数对比图Fig.7 Comparison diagram of the number of injured in the M=6.5 earthquake

(3) 所需救援人数。天地图系统与公里格网系统选用所需救援人数模型相同，计算所需的救援人数相差不大(见图8)。

图8 5.5级地震救援人数对比图Fig.8 Comparison diagram of the number of rescuers from the M=5.5 earthquake

5 计算时间对比

在不考虑人为因素和服务器性能的前提下，天地图系统计算时间方面优于其他系统。

如图9所示，在天地图系统完成所有评估和辅助决策意见可产出10张专题图；公里格网系统产出6张。十五系统完成所有评估和辅助决策意见的要求下，在计算5级地震时，平均需要10 min，公里格网系统平均需要8 min，天地图系统平均需要1 min；在计算7级地震时，十五系统需要40 min左右，公里格网系统需要13 min左右，天地图系统需要7 min。

造成如上差异的原因包括系统架构不同，调用数据种类、数量不同。十五系统是每次计算地震需重新调用数据再进行计算；天地图及公里格网是提前计算各烈度损失值，再按照影响场进行汇总计算。对比详情如图9所示。

图9 三套系统计算时间对比图Fig.9 Comparison diagram of calculation time of the three systems

6 天地图优劣势分析

经过对比分析，在计算结果方面，天地图系统和公里格网系统相差不大，与十五系统的差别主要是由影

响场投影方式、模型公式等原因造成。十五系统的人数计算方式是将行政区域的人口平均分配到所涉及面积当中，计算结果有部分偏差；公里格网是将人口格网化；天地图平台是选用居民地的数据。所以在计算结果上略有差别。

计算可靠的前提下，天地图系统在计算时间上大大优于十五系统；在出具相同专题图时，也优于公里格网系统，能有效节约计算时间，成为更快地提供震后辅助决策意见的有效平台。

另外，天地图系统所用的是国家地理信息公共服务平台的公众版底图，解决了地图涉密问题，可以有效地面对公众，支撑地震应急工作。但天地图系统也存在数据更新自主掌控程度小，更新周期局限于天地图平台数据的更新速度，更新数据工作量较大。

7 结语

天地图数据平台作为底图平台和地图数据资源，解决了震后地震灾害快速评估中应急产品的地图应用涉密限制、评估系统地图基础数据更新和地图使用标准的统一规范问题，能提供更好的应急产品，为各级政府及社会公众提供优质服务[2-3]。