張媛劉亢陳華杰甄林鋒

地震應(yīng)急救援地理支撐平臺及應(yīng)用案例

張媛1劉亢1陳華杰2甄林鋒2

地震應(yīng)急救援是一項跨部門、多學科、多領(lǐng)域的系統(tǒng)工程，需要快速的應(yīng)急響應(yīng)能力。本文基于我國地震應(yīng)急救援現(xiàn)狀和業(yè)務(wù)需求，提出了地震應(yīng)急救援地理支撐平臺建設(shè)構(gòu)想。地震應(yīng)急救援地理支撐平臺以地震空間數(shù)據(jù)庫為基礎(chǔ)數(shù)據(jù)支撐，以專業(yè)的地震分析模型、先進的GIS地理平臺技術(shù)為技術(shù)保障，以地圖為主要信息載體，為地震應(yīng)急救援中各類受眾人員提供專業(yè)、權(quán)威的災(zāi)情信息。

地震應(yīng)急救援 GIS 地理支撐平臺 應(yīng)用模式

1 引言

地震以其突發(fā)性和巨大的破壞性給人類生存安全、社會經(jīng)濟發(fā)展和社會穩(wěn)定帶來了嚴重的危害。我國是一個地震多發(fā)國家，自二十世紀以來，我國大陸已經(jīng)經(jīng)歷了五個地震活躍期【1】，特別是進入21世紀以來，2008年的“汶川地震”、2010年的“玉樹地震”、2013年的“蘆山地震”，這些大震都給當?shù)厝嗣袢罕妿砹酥卮蟮娜松韨龊拓敭a(chǎn)損失，也給我國地震預測預報、防震減災(zāi)、應(yīng)急救援工作提出了新的要求。在防震減災(zāi)工作體系中，監(jiān)測預報是基礎(chǔ)，震災(zāi)預防是重點，應(yīng)急救援是關(guān)鍵【2】。地震應(yīng)急救援工作的根本宗旨在于搶救生命、減少損失，需要專業(yè)的人員、先進的裝備，更需要科學的指揮決策。

GIS（Geographic Information System，地理信息系統(tǒng)）是一門圍繞空間數(shù)據(jù)的采集、管理、分析、制圖展開研究的學科。GIS技術(shù)在地震應(yīng)急救援中的應(yīng)用可追溯到20世紀90年代【3】。經(jīng)過幾十年的發(fā)展，GIS在地震災(zāi)后統(tǒng)計、災(zāi)后專題圖制作、地震模型分析、指導災(zāi)后應(yīng)急救援工作等方面發(fā)揮了重大的作用【4】。當前隨著計算機技術(shù)、測繪技術(shù)、遙感技術(shù)的迅猛發(fā)展，GIS技術(shù)正朝著3S集成化、實用化、平臺化的方向發(fā)展。本文基于GIS地理平臺技術(shù)，闡述了地震應(yīng)急救援地理支撐平臺的建設(shè)構(gòu)想，建設(shè)一個整合各類資源、具有開放接口、人人都能使用、共享協(xié)同的應(yīng)急地理支撐平臺將極大提高地震應(yīng)急救援工作的效率、有力保障地震應(yīng)急救援工作的科學決策、提升地震應(yīng)急救援工作的管理水平。

2 地震應(yīng)急救援發(fā)展現(xiàn)狀及需求【5】【6】

地震應(yīng)急救援工作從時間性上來講具有突發(fā)性強、需要快速反應(yīng)的特點；從工作內(nèi)容上來講，包括災(zāi)情研判、應(yīng)急救援力量的調(diào)動投放、現(xiàn)場救援工作的開展、各類信息的獲取處理等，都需要有序、快速、高效地進行。我國在經(jīng)歷了多個“五年”計劃的地震應(yīng)急指揮系統(tǒng)建設(shè)及近幾年重大地震的磨煉，地震應(yīng)急救援的信息獲取及處理能力、應(yīng)急響應(yīng)及處置能力、綜合保障能力都得到了提高，也出臺了一系列政策法律法規(guī)，初步建設(shè)成了較為完善的地震應(yīng)急救援體系。但是我國的地震應(yīng)急救援體系起步較晚，而地震應(yīng)急救援本身是一項跨部門、多學科、多領(lǐng)域的綜合性復雜工作，從近幾年的重大地震應(yīng)急救援情況來看，也暴露出了一些不足或薄弱環(huán)節(jié)。有研究人員將我國與美國、日本等發(fā)達國家在地震應(yīng)急管理方面進行了對比，指出在應(yīng)急機制、組織體系、科技保障、應(yīng)急預案形式、法律體系方面都有待進一步健全和完善【7】。本文接下來將結(jié)合地震應(yīng)急救援的業(yè)務(wù)需求，重點分析GIS平臺技術(shù)在地震應(yīng)急救援工作中的作用。

2.1 地震空間數(shù)據(jù)庫建設(shè)需求

地震空間數(shù)據(jù)庫是地震應(yīng)急救援重要的基礎(chǔ)數(shù)據(jù)之一。地震空間數(shù)據(jù)庫包

括：基礎(chǔ)地理數(shù)據(jù)庫、人口經(jīng)濟分布數(shù)據(jù)、學校醫(yī)療機構(gòu)分布數(shù)據(jù)、消防救援力量分布數(shù)據(jù)、地質(zhì)構(gòu)造數(shù)據(jù)、路網(wǎng)數(shù)據(jù)、鐵路數(shù)據(jù)等等。地震空間數(shù)據(jù)的建設(shè)是一項浩大持續(xù)的系統(tǒng)工程，需要國家、省、市、縣甚至鄉(xiāng)鎮(zhèn)各級地震、政府部門一起投入建設(shè)。在地震空間數(shù)據(jù)庫建設(shè)中，GIS技術(shù)是一項核心技術(shù)，在空間數(shù)據(jù)的入庫、存儲、更新、管理及分發(fā)應(yīng)用等各方面，都需要GIS技術(shù)的支持。

2.2 地震應(yīng)急災(zāi)情信息處理需求【8】

地震應(yīng)急災(zāi)情信息是地震應(yīng)急救援的核心要素。地震應(yīng)急災(zāi)情信息來自各個方面，有地方上報的傷亡數(shù)據(jù)、航空及遙感衛(wèi)星拍攝的震區(qū)影像數(shù)據(jù)、救援隊員現(xiàn)場獲取的數(shù)據(jù)等等。這些數(shù)據(jù)多而雜亂，需要綜合已建成的地震空間數(shù)據(jù)庫，經(jīng)過精確專業(yè)處理，提取出有效信息，也就是從數(shù)據(jù)向信息轉(zhuǎn)變，制作成信息產(chǎn)品，為應(yīng)急救援指揮決策服務(wù)，并及時向社會公眾發(fā)布。因此需要一個綜合的平臺來整合地震空間數(shù)據(jù)庫及各類地震應(yīng)急災(zāi)情信息，而地圖是一個必不可少的載體，可以用來承載地震應(yīng)急救援中各類信息，所謂“一圖勝千言”。

2.3 地震應(yīng)急救援專題應(yīng)用搭建需求

上節(jié)提到了地震應(yīng)急救援過程中從各類地震應(yīng)急數(shù)據(jù)提取信息產(chǎn)品，要實現(xiàn)這一過程，需要各類專題應(yīng)用系統(tǒng)的支持。這其中，包括地震應(yīng)急救援快速制圖系統(tǒng)、災(zāi)情研判系統(tǒng)、動態(tài)標繪系統(tǒng)、信息發(fā)布系統(tǒng)、重大災(zāi)情專題應(yīng)用、地震專業(yè)分析模型應(yīng)用系統(tǒng)等等。這些應(yīng)用系統(tǒng)不是每遇到一次地震就重新搭建，而是基于應(yīng)用系統(tǒng)模板通過簡單配置實現(xiàn)快速搭建。應(yīng)用人員需要做的就是設(shè)定震區(qū)空間數(shù)據(jù)、導入各類災(zāi)情數(shù)據(jù)進行專業(yè)的分析，為地震應(yīng)急救援提供保障。

2.4 地震應(yīng)急救援工作機制建設(shè)需求

地震應(yīng)急救援工作需要多個部門協(xié)同工作，不管是前方救援、指揮還是后方的決策、保障。如何整合現(xiàn)有資源，促進信息共享，實現(xiàn)橫向互聯(lián)縱向互通，最大程度的發(fā)揮資源價值是地震應(yīng)急救援工作機制建設(shè)面臨的問題。要實現(xiàn)多部門協(xié)同工作，誠然政策法規(guī)建設(shè)、體系健全不可或缺，但是先進科技技術(shù)保障也是必不可少。當前，先進通信技術(shù)、移動互聯(lián)技術(shù)、云計算技術(shù)迅猛發(fā)展，使得以前不可實現(xiàn)的困難變成可能，也為地震應(yīng)急救援多部門協(xié)同工作提供了必要條件。

2.5 地震應(yīng)急救援受眾分析

地震應(yīng)急救援工作受眾主要包括：指揮決策部門、現(xiàn)場救援人員、專業(yè)分析人員、社會公眾、災(zāi)區(qū)群眾等。各類受眾人員在地震應(yīng)急救援中處于不同的位置，扮演著不同角色，對地震應(yīng)急救援信息有著不同的需求。指揮決策部門需要詳實的災(zāi)情資料和專業(yè)的分析結(jié)果，以便做出科學決策，合理部署救援力量和物資；救援人員則需要獲得明確的救援任務(wù)安排，第一時間到達受災(zāi)最嚴重的地區(qū)開展救援工作，并將現(xiàn)場情況及時反饋給應(yīng)急指揮中心；專業(yè)分析人員則根據(jù)獲取的各類數(shù)據(jù)基于專業(yè)的地震分析模型進行分析，制作各類信息產(chǎn)品；社會公眾需要獲得權(quán)威的災(zāi)情信息，以根據(jù)自身能力提供力所能及的幫助；災(zāi)區(qū)群眾也需要權(quán)威的災(zāi)情信息，以獲取自己失散親人的信息，反饋自身當前最需要的物品等。

3 地震應(yīng)急救援地理支撐平臺建設(shè)

GIS地理平臺技術(shù)具有整合、開放、普適、協(xié)同四大特點，并且呈應(yīng)用多端化、資源云端化趨勢。以GIS地理平臺技術(shù)為核心建設(shè)地震應(yīng)急救援地理支撐平臺，十分切合地震應(yīng)急救援工作的需求。下文將從平臺的定位、架構(gòu)、應(yīng)用模式等方面進行闡述。

3.1 平臺定位

3.1.1 地震應(yīng)急救援各類數(shù)據(jù)資源整合平臺

地震應(yīng)急救援地理支撐平臺集基礎(chǔ)地理數(shù)據(jù)、地震專業(yè)數(shù)據(jù)、救援力量數(shù)據(jù)、人口經(jīng)濟數(shù)據(jù)、興趣點數(shù)據(jù)于一體，通過GIS服務(wù)器軟件發(fā)布成標準Web服務(wù)。平臺提供統(tǒng)一身份認證機制，平臺用戶通過認證后可以快速檢索、瀏覽各類資源，讓所有數(shù)據(jù)在平臺上一目了然，為領(lǐng)導分析決策、業(yè)務(wù)人員辦公制圖提供基礎(chǔ)GIS數(shù)據(jù)支撐。

3.1.2 地震應(yīng)急救援快速制圖和發(fā)布平臺

平臺提供應(yīng)急救援快速制圖模板，基于平臺提供的在線制圖功能或企業(yè)級集成插件，可以快捷地制作出一份應(yīng)急救援專題地圖，并發(fā)布成在線地圖分享給地震應(yīng)急救援工作人員，滿足各方對地震應(yīng)急救援快速制圖、共享的需求。

3.1.3 地震應(yīng)急救援多方協(xié)作地理支撐平臺

基于平臺提供的組織機構(gòu)管理、成果內(nèi)容管理及分享機制，可以實現(xiàn)跨部門跨業(yè)務(wù)的協(xié)同工作，為地震應(yīng)急救

援提供強有力的空間數(shù)據(jù)及技術(shù)支撐。

3.1.4 地震應(yīng)急救援GIS應(yīng)用快速搭建平臺

地震應(yīng)急救援地理支撐平臺是一個開放的平臺，提供了業(yè)務(wù)應(yīng)用系統(tǒng)快速搭建接口，通過簡單配置即可創(chuàng)建豐富多樣的應(yīng)用系統(tǒng)。同時也可以通過Web端、移動端標準開發(fā)接口定制專業(yè)的地震應(yīng)急救援應(yīng)用系統(tǒng)。

3.1.5 日常專題圖制作與共享平臺

基于平臺提供的各類基礎(chǔ)地理數(shù)據(jù)和地震空間數(shù)據(jù)，可以用來制作日常使用的地震數(shù)據(jù)統(tǒng)計圖、分布圖等專題圖表，并通過平臺分享給中國地震局系統(tǒng)內(nèi)成員，分享工作成果的同時提升工作效率。

3.1.6 面向社會的信息查詢平臺

基于平臺提供的各類權(quán)威、專業(yè)的數(shù)據(jù)，社會公眾，包括災(zāi)區(qū)群眾，能夠獲取到震后最為關(guān)心，而且最為詳實的震情信息，有利于震后自救互救工作的開展，某種程度上減輕災(zāi)區(qū)混亂狀況的發(fā)生。

3.2 平臺架構(gòu)設(shè)計

地震應(yīng)急救援地理支撐平臺架構(gòu)分為數(shù)據(jù)層、軟件層、平臺層和應(yīng)用層四個方面，如圖1所示。

數(shù)據(jù)層：包含了地震應(yīng)急救援業(yè)務(wù)所需的各類數(shù)據(jù)，如基礎(chǔ)地理數(shù)據(jù)庫、人口經(jīng)濟數(shù)據(jù)庫、興趣點庫、地震專業(yè)數(shù)據(jù)庫、救援力量數(shù)據(jù)庫等。數(shù)據(jù)層實際就是地震空間數(shù)據(jù)庫，依托GIS專業(yè)的地理數(shù)據(jù)庫模型，將各類地震相關(guān)的空間數(shù)據(jù)抽象成點、線、面、體、表等進行存儲，并建立有效的更新管理機制，保障數(shù)據(jù)的準確性和時效性。

軟件層：主要包含專業(yè)的GIS制圖軟件和服務(wù)發(fā)布軟件，實現(xiàn)對地震空間數(shù)據(jù)管理分析，并制作成專題圖，發(fā)布成地圖服務(wù)。

平臺層：平臺層包含了各類專題成果數(shù)據(jù)服務(wù)（矢量、柵格、影像等）、空間分析服務(wù)、地震專業(yè)分析模型服務(wù)、在線地圖、在線應(yīng)用程序等。地理支撐平臺門戶網(wǎng)站是統(tǒng)一資源訪問入口，統(tǒng)一身份認證保障了平臺資源安全。

應(yīng)用層：基于平臺提供的各類APIs、APP、SDKs，搭建基于地震應(yīng)急救援業(yè)務(wù)需求的應(yīng)用程序，例如災(zāi)情研判系統(tǒng)、災(zāi)情動態(tài)標繪系統(tǒng)、救援力量分布系統(tǒng)、快速制圖系統(tǒng)等，這些系統(tǒng)通過標準開發(fā)接口訪問平臺資源，提升平臺應(yīng)用能力。

3.3 平臺應(yīng)用模式

地震應(yīng)急救援地理支撐平臺服務(wù)的用戶包括社會公眾、救援人員、行業(yè)專業(yè)用戶、指揮決策人員、平臺維護/開發(fā)人員、專業(yè)數(shù)據(jù)處理及制圖人員等。在地震應(yīng)急救援時，通過衛(wèi)星遙感、無人機航飛、現(xiàn)場救援人員、地震監(jiān)測臺網(wǎng)等獲取第一手地震災(zāi)情數(shù)據(jù)，并存儲到平臺數(shù)據(jù)庫中；專業(yè)數(shù)據(jù)處理及制圖人員通過GIS數(shù)據(jù)處理軟件、平臺快速制圖系統(tǒng)、專業(yè)地震分析系統(tǒng)等對災(zāi)情數(shù)據(jù)進行加工處理，制作成應(yīng)急災(zāi)情信息產(chǎn)品并通過GIS服務(wù)器軟件發(fā)布成服務(wù)；信息產(chǎn)品可以直接提供給指揮決策人員，輔助決策分析，同時還可以通過平臺維護人員或開發(fā)人員搭建專題在線地圖、專題應(yīng)用系統(tǒng)，提供給社會公眾、救援人員/行業(yè)應(yīng)用人員、指揮決策人員；社會公眾從中獲取最新的災(zāi)情信息和救援進展，指揮決策人員則一方面獲取有價值的參考信息，另一方面做出部署決策，指揮各方力量開展救援，救援人員獲取最新信息的同時按照統(tǒng)一指揮部署，積極開展救援，行業(yè)應(yīng)用人員根據(jù)自

己專業(yè)知識分析災(zāi)情，提供多領(lǐng)域、多學科的分析結(jié)果，彌補不足。在這一應(yīng)用過程中，涉及到各種數(shù)據(jù)資源的整合、多部門的協(xié)同工作、涵蓋了各類用戶的需求。平臺總體應(yīng)用模式如圖2所示。

圖1 地震應(yīng)急救援地理支撐平臺架構(gòu)圖

圖2 地震應(yīng)急救援地理支撐平臺應(yīng)用模式

4 平臺案例

案例1：基于ArcGIS 在線平臺的尼泊爾地震專題應(yīng)用

2015年4月25日14時11分，尼泊爾（北緯28.2度，東經(jīng)84.7度）發(fā)生了8.1級特大地震，給當?shù)厝嗣駧砹酥卮蟮娜藛T和財產(chǎn)傷亡。Esri公司（美國）獲知災(zāi)情后，基于部署在亞馬遜云環(huán)境中的公有云GIS平臺，快速搭建了尼泊爾地震專題應(yīng)用（http://nepalem. maps.arcgis.com/home/）。如圖3所示。

Esri公司（美國）搭建的尼泊爾地震專題應(yīng)用制作了一系列專題應(yīng)用，例如建筑物損毀專題圖、人員傷亡專題圖、救援行動等。這些專題應(yīng)用，基于平臺提供的基礎(chǔ)地圖服務(wù)、在線制圖服務(wù)、應(yīng)用模板，制作了一幅幅直觀明了的地圖，讓指揮決策人員、救援工作人員、社會公眾可以很清晰了解到災(zāi)情信息。

案例2：澳大利亞維多利亞州火災(zāi)應(yīng)急管理地理平臺

火，是澳大利亞景觀的一個忠實伙伴。而維多利亞州的植被、地形和氣候使其成為世界上最容易引發(fā)叢林大火的地區(qū)之一。2009年夏季維多利亞州遭遇了災(zāi)難性的森林大火，造成了巨大的生命和財產(chǎn)損失。為此，維多利亞州政府總結(jié)經(jīng)驗教訓，制定了一系列政策措施。其中一項重要的舉措就是打造了火災(zāi)應(yīng)急管理地理平臺—eMap，旨在提升維多利亞地區(qū)所有消防機關(guān)的基本運營能力以及協(xié)作能力。平臺界面如圖4所示。

該平臺基于ArcGIS平臺軟件搭建，集成了消防過程中需要的各類實時數(shù)據(jù)資源（氣象數(shù)據(jù)、影像數(shù)據(jù)、車輛與人員數(shù)據(jù)等），能夠為相關(guān)部門提供實時的響應(yīng)視圖；提供了火情預測分析模型；支持多種移動設(shè)備，為外業(yè)人員提供專屬應(yīng)用，可野外離線采集數(shù)據(jù)并打印出圖。通過該平臺，高效地實現(xiàn)了各類火災(zāi)實時信息的共享，通過簡單配置即可定制多種應(yīng)用，極大地提升了維多利亞州消防力量的協(xié)同工作效率。維多利亞

州政府搭建的火災(zāi)應(yīng)急管理地理平臺對于地震應(yīng)急救援地理平臺建設(shè)具有一定的借鑒意義。

圖3 Esri公司（美國）搭建的“4?25尼泊爾”地震專題應(yīng)用

圖4 澳大利亞維多利亞州火災(zāi)應(yīng)急管理地理平臺

5 結(jié)語

地震應(yīng)急救援是一項跨部門、多學科、多領(lǐng)域的系統(tǒng)工程，需要完善的法律法規(guī)、完備的組織管理體系、先進的技術(shù)裝備、過硬的人才隊伍以及先進的科技力量保障。本文基于地震應(yīng)急救援的業(yè)務(wù)需求分析和受眾人員需求分析，提出了基于地震應(yīng)急救援地理支撐平臺建設(shè)構(gòu)想。通過該平臺能夠整合地震應(yīng)急救援中各類數(shù)據(jù)資源，提供專題應(yīng)用模板，能夠快速搭建各類專題應(yīng)用，并分享給組織內(nèi)成員和社會公眾，為應(yīng)急救援指揮決策提供信息支撐。

作者單位：1.中國地震應(yīng)急搜救中心
2.易智瑞（中國）信息技術(shù)有限公司

[1]中國科學院地球環(huán)境研究所，地震基本知識，http://www.ieecas.cn/kxcb/kpdt/200805/t20080513_1662976.html.2008-05-13.

[2]徐德詩，孫雄，陳虹，等.中國地震應(yīng)急救援工作綜述[J].國際地震動態(tài)，2004，(6):1-7.

[3]丁軍，王丹.GIS在地震災(zāi)害調(diào)查中的應(yīng)用[J] 地質(zhì)災(zāi)害和環(huán)境保護，1996，7(2):1-5.

[4]李東平，姚遠.GIS的發(fā)展趨勢與數(shù)字地震應(yīng)急救災(zāi)的實現(xiàn)技術(shù)[J].計算機技術(shù)與發(fā)展,2011,21(1):214-217.

[5]張方浩，李永強，等.省級地震應(yīng)急信息公共服務(wù)平臺設(shè)計探討[J].震災(zāi)防御技術(shù)，2015,10(3):657-663.

[6]徐德詩，黃建發(fā).我國地震應(yīng)急與救援發(fā)展的思考[J].國際地震動態(tài),2006,(10):1-8.

[7]莊麗，高惠瑛，譚黎明.中日美地震應(yīng)急管理模式比較[J].世界地震工程，2009,25(3):97-101.

[8]董曼，楊天青.地震應(yīng)急災(zāi)情信息分類探討[J].震災(zāi)防御技術(shù)，2014,9(4):937-943.