叶燎原,　彭双云，2,　杨　昆，2

(1. 云南师范大学 党委办公室，云南 昆明 650500； 2. 西部资源环境GIS技术教育部工程研究中心，云南 昆明 650500)

一、引　言

地震及其次生灾害一直以来都是人类面临的严重自然灾害之一，可以说人类自诞生以来都在与地震灾害做着艰苦的生存斗争。随着社会文明进程的不断进步和科学技术水平的飞速发展，人们防治地震灾害的意识、手段和方法也得到了巨大的提升。[1]就近而言，自地理信息系统(Geographic Information System，简称GIS)从20世纪50年代提出以来，该技术已经被广泛而深入地应用于地震灾害的防治进程，经过近60年的学科和技术发展，地理信息系统技术在地震区划、地震易损性分析、地震危险性分析、抗震防灾对策和震后救灾等方面有着独特而卓越的作用，这也使得这项新型信息技术已经成为当今世界进行地震灾害信息化防治中不可或缺的信息技术手段。许多经济发达和地震多发的国家或地区，诸如美国、日本和欧洲诸国等早在20世纪就已经开展了地理信息系统在地震灾害防治中的研究和应用，并且取得了丰硕的成果和经验，形成了一定的应用规模。[2]

我国也是一个地震灾害多发和频发的地区，而且随着20世纪90年代以后，我国大陆地区明显进入了第五次地震活动高峰期，各种大大小小的地震灾害为我国的经济发展带来了阻碍，给人民生命财产造成了损失，严重影响了我国的经济发展进程和社会安定团结的局面，可以说我国的地震防治工作迫在眉睫。[3]为了促进我国防震减灾的效果，国家地震局和相关部门提出了我国防震减灾的十年目标，并且在“九·五”和“十·五”中明示了将GIS作为我国防震减灾的重要信息技术手段，以提高我国地震灾害防治的整体效果。[4]城镇地区由于人口与建筑密度非常大，当地震发生时所带来的灾害尤为严重。地震发生时，作为地震应急部门在短时间内几乎无法获取地震现场的任何信息，无法获悉详细的地震灾害情况，然而灾情信息对于灾后的救援起着至关重要的作用。城镇地震快速评估系统的主要目的是在震后短时间内无法获取地震现场任何信息的情况下，对地震灾害进行快速评估，得出相应的多媒体报告和文字报告，以便进行救灾调度。

二、系统总体结构

(一)系统总体框架

城镇地震快速评估系统建设的目的是：在以GIS技术为软件支撑平台，地震局现有通信网络为硬件支撑平台，各种地震基础及专题的空间和非空间数据为数据支撑的前提下，通过信息化的手段保证在地震发生时快速准确地进行灾害评估。[5]基于此目的系统总体构架如图1所示：

图1　系统总体框架

从上述需求分析可以看出，为系统提供信息支撑的空间数据库庞大而丰富，是系统运转的中心。它涉及多种专题数据，由多级比例尺和多种业务信息的空间以及非空间数据组成，这对系统的数据管理能力提出了较高功能和性能要求，所选用的数据库支撑系统必须能够满足对空间和非空间数据的一体化管理、存储和编辑能力，提供诸如事务处理和数据历史版本管理的功能，这样才能达到系统对性能的基本要求。同时，系统应用部分也是分部门、分级别提供服务的，如何做好各系统间的功能交换接口和系统管理是实现上述需求的关键所在。

(二)系统业务流程

快速系统的整个业务流程可以分解为以下几个步骤：1、系统的快速响应是应急指挥的第一步；2、输入地震相关信息绘制等震线，等震线是进行其他查询统计分析的基础；3、将等震线绘制的闭合面与图层进行空间叠加、缓冲区分析，查询并统计出地震影响的各种信息，在此基础上按等震线衰减模型分析地震破坏程度，划分出受灾程度区(重灾区、中等灾区、轻灾区)，在此基础上结合相关信息(如建筑物抗震能力、地质结构等)和评估模型对经济损失、人口伤亡、建筑物损害进行评估。

(三)数据库设计

根据软件系统功能要求，进行数据库设计，数据收集、整理、入库等。为满足在GIS环境下对城镇地区的地震灾害进行快速评估，需要的数据涉及基础数据和专题数据两大类。基础数据主要包括：行政村、街区、水库、河流、交通主干道、交通枢纽、公园绿地等；专题数据主要包括：医院、学校、消防、通信枢纽、武装力量、供水与污水处理、各种监测站点、危险源、重点目标、油气管线等。

三、系统功能的设计与实现

(一)基本功能模块

基本功能模块实现对地震信息的空间显示控制、空间距离面积量算等功能，主要实现地图放大、缩小、漫游、地物属性标注、地图打印输出、图例显示编辑以及简单的图形编辑等常用功能。该模块的功能具体细化见下表：

表1　基本功能模块表

图2系统界面

(二)震害显示模块

震害显示模块主要实现对地震发生地的快速定位显示，以及烈度影响场方向、尺度、强度的快速判定方法研究[6]，其功能详述如下表：

表2　震害显示模块表

图3系统震害显示界面

(三)空间信息查询模块

信息查询功能实现属性信息对空间信息的查询及通过图形间的叠加、缓冲等图形操作对属性信息的查询等功能。

表3　空间信息查询模块

图4　系统属性查询界面

(四)损失评估模块

该功能模块对可能发生的震害进行预测，发现各地区建筑物和构建物抗震性能的薄弱环节，从而制定合理的抗震对策和减灾防震措施。减灾最终的宗旨是破坏性地震发生后，能够快速准确地做出决策，并采取相应措施，在尽可能短的时间内制定出拯救灾民生命和减少财产损失的减灾部署方案。[7]要做到这一点，给出有效的震后灾害快速评估就具有重要的意义。该模块根据震后不同烈度影响场的情况，计算统计人员伤亡、经济损失、各类房屋建筑物的损失，并根据现场反馈回来的信息，动态修正各受灾参数并进行动态评估。具体功能如下表所示：

表4　损失评估模块

烈度影响场能直观看出地震强度范围，同时它也是计算建筑物破坏面积、生命线破坏程度等的基础。对经济损失、人员伤亡、建筑物破坏情况的评估都需要根据地震等级、建筑物抗震能力、地震区地质情况等因素构建相应的评估模型进行计算。

图5　地震损失评估界面

结论

本系统的目的是解决震后短时间内无法获取地震现场任何信息的情况下，对地震灾害进行盲估，得出灾情简报、快速评估报告、震区基本信息和对策建议报告，为上级领导提供快速辅助决策依据，使各个部门在地震发生后第一时间快速响应，提高救灾抢险的工作效率，使人员伤亡和经济损失降到最低。

[参考文献]

[1]王晓青,丁香 等.2006-2020年中国大陆地震灾害损失预测研究[R].2006.

[2]王晓青,丁香 等.基于GIS的地震现场灾害损失评估系统[J].自然灾害学报,2004，(1).

[3]周进军,李洪泉 等.地震灾害综合应急能力评估研究[J].中国安全生产科学技术,2009，(5).

[4]王晓青,丁香 等.四川汶川8级大地震灾害损失快速评估研究[J],地震学报,2009，(31).

[5]杨昆,李永强 等.基于ArcGIS的地震灾害应急决策支持系统的设计与实现[J].地震研究,2006,(2).

[6]王晓青,邵辉成 等.地震速报参数不确定性的应急灾害损失快速评估模型[J],地震工程与工程振动,2003，(6).

[7]李西,周光全 等.地震灾害损失评估软件开发[J].地震研究,2009，(1).