gis的發(fā)展趨勢與數(shù)字地震應(yīng)急救災(zāi)的實(shí)現(xiàn)技術(shù)

1、第 2 】 卷 第 1期 2 0 1 1年 1月計(jì) 算 機(jī) 技 術(shù) 與 發(fā) 展 COMP UT ERTECHNOL OGYANDDEVEL OP MENTVo 1 ． 2 lNo ． 1J a n ．2 0 1 1GIS的發(fā) 展 趨 勢 與數(shù) 字地震 應(yīng) 急救 災(zāi) 的 實(shí)現(xiàn)技 術(shù) 李 東平 ， 姚 遠(yuǎn) ( 1 ． 浙江省地震局 ， 浙江 杭州 I3 1 0 0 1 3 ；2 ． 杭 州市國內(nèi)經(jīng)濟(jì)合作辦公 室， 浙江 杭州 3 1 0

2、 0 1 3 )摘 要 ： 隨著數(shù)字地球( D i g i t a lE a r t h ) 的提出與實(shí)施， G I S的發(fā)展 已經(jīng)進(jìn)入成熟期， 數(shù)據(jù)多維化 ( 3 D & 4 DG I S ) 、 平臺(tái) 網(wǎng)絡(luò)化 ( We bG I S ) 、 集成化成為 G I S的發(fā)展方向。G I S 新技術(shù)應(yīng)用于數(shù)字地震應(yīng)急救災(zāi)， 可以在后方逼真地模擬地震現(xiàn)場， 為指揮 者提供更豐富和更直觀的救援信息， 為現(xiàn)場救援提供強(qiáng)大的技術(shù)支持， 為

3、指揮員決策提供更科學(xué)的決策模型。文 中就建 設(shè)一個(gè)數(shù)字地震應(yīng)急救災(zāi)系統(tǒng)提供了方法和理論支持 ， 并在系統(tǒng)建設(shè)中作了些初步探索 ， 應(yīng)用 G I S新技術(shù)與數(shù)字地震應(yīng) 急救災(zāi)結(jié)合建設(shè)一個(gè)信息平 臺(tái)。關(guān)鍵 詞 ： 地震應(yīng) 急 ； G I S ； 應(yīng)急 指揮 中圖分類號(hào) ： T P 3 9 3 ； P 2 0 8文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼： A文章編號(hào) ： 1 6 7 3 - 6 2 9 X( 2 0 l 1 ) 0 1 - 0 2 1 4 - 0 4T r

4、 e n d so fGI SDe v e l o p m e n ta n dTe c h n i q u ef o rDi g i t a l i z e dEa r t h q u a k eDi s a s t e rRe l i e fL IDo n g — p i n g， YAO Yu a n( 1 ． S e i s m o l o g i c a lB u r e a uo fZ h e j i a n g ， Ha

5、 n g z h o u310 0 1 3 ， C h i n a ；2 ． Ha n g z h o uD o me s t i cE c o n o mi cC o o p e r a t i o nO f ic e ， H a n g z h o u3 1 0 0 1 3 ， C h i n a )Ab s t r a c t： W i t ht h ep r o p o s a la n da p p l i c a t i o

6、 no fDi g i t a lEa r t h， t h ed e v e l o p me n to fGI Sh a se n t e r e dt hema t u r es t a g e ．Th eMo b i l eGI Sa n dt h eGr idGI Sa r ed e v e l o p i n gr a p i d l y．Th e3 D& 4D GI S， t h eW e b GI Sa n d

7、t h ei n t e g r a t e d GI Sa r et h en e w d i r e c t io no ft h ed e v e l o p me n to fG I S ． T h ea p p l i c a t i o no fn e wGI St e c h n o l o g yi nd i g i t a le a r t h q u a k ee me r g e n c yr e s c u

8、ema ys i mu l a t er e a l i s t i cs c e n eo fe a r t h q u a k e ．F o rt h ec o mm a n d e r s ，i tm a yp r o v i d emo r er i c h e ra n di n t u i t i o n i s t i cr e s c u ei n f o r ma t i o n ．Fo rt hes i t er e

9、l i e f ，i tma yp r o v i d ep o we r f u lt e c h n o l o g i c a ls u p p o r t ．F o rt hec o mma n d e r ，i tma yp r ov i d emo r ei n t e l l i g e n td e c i s i o n -ma ki n gmo d e 1 ．I nt h i sp a p e r ，b u i l

10、d i n gad i g i t a le a r t h q u a k ee me r -g e n c yr e l i e fs y s t e m p r o v i d e sme t ho d sa n dt he o r et i c a l s u p p o r t ， a n dc o n s t r u c t i o ni nt hes y s t e m m a d es o mee x p l o

11、r a t i o n ．Ke ywo r d s： e a r t h q u a k ee me r g e n c y； GI S； e a r t h q u a k ee me r g e n c yc o mma n d i n g0 前 言 ‘地理信息系統(tǒng) ( 簡稱 G I S ) ， 是與采集、 貯存 、 管理 、分析和描述 與空問和地理分布有關(guān)的數(shù)據(jù) 的空 間信息 系統(tǒng) ， 地理信息是指 與所研究對(duì) 象 的空 間地理

12、分 布有 關(guān) 的信息 0。G I S可以方便 地對(duì) 空間數(shù)據(jù) 進(jìn)行采集 、分析 、 管理 、 輸 出等 ， 并具有 區(qū)域分析、 多種要素分析和 動(dòng)態(tài)預(yù)測的能力。地理信息系統(tǒng) 已廣泛地應(yīng)用于應(yīng)急 救援 、 災(zāi)害損 失預(yù)測 、 政府管理和軍事等與地理坐標(biāo)相 關(guān) 的有關(guān)領(lǐng)域。進(jìn)入 2 1 世紀(jì) 以 來 ， 數(shù)字 地球 ( D i g i t a lE a r t h ) 的概 念被提出并得 以實(shí)施 。多媒體技術(shù)、 空 間技術(shù) 、 虛擬實(shí) 景

13、 、 數(shù)字測繪技術(shù) 、 數(shù)據(jù)倉 庫技術(shù) 、 通訊技 術(shù)得 到突破 收稿 日期 ： 2 0 1 0 — 0 4 一 J 9 ； 修回 日期 ： 2 0 1 0 — 0 7 — 1 7基金項(xiàng) 目： 溫州市社會(huì)發(fā)展 科學(xué)研 究項(xiàng) M( $ 2 0 0 8 0 0 3 5 )作者簡介： 李東平( 1 9 7 6 一 ) ， 男 ， 高級(jí)工程師 ， 碩 { ： ， 研究 療 向?yàn)?地理 信息系統(tǒng) 、 地震應(yīng)急指揮芍。性進(jìn)展 ， G I S的發(fā) 展

14、 已經(jīng) 進(jìn) 入 成 熟 期 ， 數(shù) 據(jù) 多 維 化 ( 3 D & 4 DG I S ) 、 平 臺(tái) 網(wǎng)絡(luò)化 ( We bG I S ) 、 集 成 化成 為 G I S的發(fā)展方 向。l網(wǎng)格 GI S網(wǎng)格 G I S是 以網(wǎng)格 為平 臺(tái)的 G I S ， 是 網(wǎng)格及 網(wǎng)格 計(jì)算技術(shù)與 G I S 相 結(jié)合 而形 成 的新 技術(shù) ， 它是 指在 網(wǎng) 格環(huán)境下 為各種地理信息科 學(xué)應(yīng)用提供 G I S的基本功 能( 如分析 工具 、

15、 制 圖功 能 ) 、 分 布式計(jì) 算和 空 間數(shù)據(jù) 管理的空間信息管理系統(tǒng)。它本質(zhì)上是一個(gè)基于網(wǎng)絡(luò) 的分布式空間信息管理與服 務(wù)系統(tǒng) ， 能實(shí)現(xiàn) 空 間設(shè)計(jì) 管理 、 分布式協(xié)同作 業(yè) 、 網(wǎng)上 發(fā)布 、 代 理信息 應(yīng)用 服務(wù) 等多種功能 。網(wǎng)格 G I S可以為空 間信息應(yīng)用提供 一個(gè)強(qiáng)大 的空 間數(shù)據(jù)管理和信息處理基 礎(chǔ)設(shè)施 ， 確保來 自任 何空 間 信息源 的信息經(jīng)過處理 能應(yīng) 用在 任何 時(shí)候 ， 在 任何地 ·

16、 2 l 6·計(jì)算機(jī)技術(shù)與發(fā)展 第 2 1 卷 達(dá)到成熟應(yīng)用的只有 2 ． 5 維 ( 準(zhǔn)三維 ) G I S ， 所謂 的 2 ． 5維功能 ， 也只是相對(duì)傳統(tǒng) G I S 多 了屬性值 ， 而不是真正 的空 間坐標(biāo)值 。真正 意 義 上 的 3 D G I S ， 是 空間中某一點(diǎn) 的屬性 值是 獨(dú)立 于 X Y 的 自變量即三維空 間 中的 z坐 標(biāo)值 圈。 目前 相 對(duì) 成 熟 的 技 術(shù) 有 V RML 、J a

17、v a 3 D、G e o V R ML等 利用三維 G I S 、 無 線 網(wǎng)絡(luò) 傳 輸 技 術(shù) ， 建 立 基 于 海 量 數(shù) 據(jù) 的 3 D 地 理 信 息 平 臺(tái)。在三維 G I S 平 臺(tái)支持 下 ， 指揮 員 可 迅 速 從 地 震速報(bào) 信息 損失 、 人員傷亡、 次生災(zāi) 害進(jìn)行快速評(píng) 估 ， 并對(duì)這 些損 失的空間分布進(jìn)行判斷和描述 ( 見圖 2 ) 。地震速報(bào)快速 響應(yīng)觸 發(fā)系統(tǒng) 地震應(yīng)急響皮 快速評(píng)估系統(tǒng) 地 震 應(yīng)

18、急 指 揮 管 理 系 統(tǒng) } · —f地 震 現(xiàn) 場 系 統(tǒng)＼二 地震應(yīng)急 信息發(fā)布系統(tǒng) 地震應(yīng)急jJ揮命令系統(tǒng) II 地震應(yīng)急輔助決策系統(tǒng) II 地震災(zāi)害動(dòng)態(tài)評(píng)估系 統(tǒng) 應(yīng)急指 揮與反 饋基干G I S 的應(yīng)急基礎(chǔ)數(shù)揶庫系統(tǒng) 數(shù)據(jù)庫 中調(diào) 出事 發(fā)地點(diǎn) 的 3 D地理信 息地 圖 ， 三維 建 筑模型 ， 指揮 員可以根據(jù)現(xiàn)場 的地 形、 交通 、 救 災(zāi)設(shè)施 和物資分布及建筑 情況進(jìn)行分 析并 作 出正 確 的決策

19、，合理安排前進(jìn)路線、 交通管制 、 物資分配 ， 必 要時(shí)進(jìn)行 人群疏散范 圍確定。還可針對(duì)震 區(qū)情況 ， 對(duì) 部分重要 目標(biāo) ( 如 政 府機(jī) 關(guān) 、 重點(diǎn) 文物 保 護(hù)單 位 、 人 群 密集 場 所、 危 險(xiǎn)源等 ) 進(jìn)行重點(diǎn)數(shù)據(jù)采樣 ， 建 立更 加完整評(píng)估 模型。三 維 G I S在 地 震 應(yīng) 急 指 揮 中應(yīng) 用 越 來 越 廣 泛 。地震應(yīng)急指揮系統(tǒng)可以在基礎(chǔ)數(shù)據(jù)庫 的支持下對(duì) 部分重 要 大型水 庫 下游及 周 邊建

20、立 3 D地 理信 息平 臺(tái)， 在抗震分析和震害預(yù)測成果 以及震 害統(tǒng) 計(jì)分析 的 基礎(chǔ)上 ， 綜合堤壩結(jié)構(gòu)類 型、 抗震 設(shè)防水平 、 建設(shè)年代 、使用現(xiàn)狀 、 場地條件、 抗震設(shè)防水平 以及所遭受地震作 用等因素 ， 建立各類堤壩 的地 震破壞 等級(jí) 的快速判 斷 模型。并根據(jù)可能發(fā)生 的大壩垮 壩做 出必要預(yù)警 ， 依 據(jù) 3 D地理信息平 臺(tái)， 給出下 游淹沒時(shí)間和面 積數(shù)據(jù) ，為指揮者提供指揮依據(jù)。4G I S新技術(shù)在數(shù)字救災(zāi)

21、中的實(shí)現(xiàn) 4 ． 1以 G I S為平臺(tái)地震應(yīng)急指揮 系統(tǒng)建設(shè) 東部某省地震應(yīng) 急指揮 系統(tǒng) 以 G I S為平 臺(tái) ， 以地 震災(zāi)害救援?dāng)?shù)據(jù)庫 為基 礎(chǔ)、 以地震災(zāi) 害救援分 析模型 為主要 手段 ， 建立地震災(zāi)害應(yīng)急指揮決 策系統(tǒng)平 臺(tái)。地震應(yīng) 急指揮技術(shù)系統(tǒng)以千兆 網(wǎng)為網(wǎng)絡(luò)平 臺(tái)和建 立地震應(yīng)急快速響應(yīng)系統(tǒng)。當(dāng)破壞性地震發(fā)生后， 該 系統(tǒng)通過主動(dòng)或被動(dòng)觸發(fā)控制機(jī)制 ， 啟 動(dòng)快速 響應(yīng) 、 地 震災(zāi)害損失快速評(píng)估 、 決策指揮輔助

22、信息等系統(tǒng) ， 在一 定的基礎(chǔ)數(shù)據(jù) 、 專業(yè)計(jì)算模型 的基礎(chǔ)上 ， 對(duì)災(zāi) 區(qū)的經(jīng)濟(jì) 圖2 基 于 G I S的省級(jí)地震應(yīng)急指揮 系統(tǒng)體 系圖地震應(yīng)急指揮技術(shù)系統(tǒng)通過對(duì)地震救援 相關(guān)信息 的科學(xué)管理 ， 提供地震 災(zāi)害緊急救 援狀況及需 求分析 功能 ， 提供救援決策建議 ， 實(shí)現(xiàn)地震救援指揮的生產(chǎn)與 管理。系統(tǒng) 以直觀、 科學(xué)的數(shù)據(jù)及預(yù)案 、 決策建議 為基 礎(chǔ) ， 為地震救援提供 有效 的信息與輔 助決策支持 。系 統(tǒng)平臺(tái) 以 C ／

23、 S結(jié)構(gòu) 為主 ， B ／ S 結(jié)果 為輔 ， 提供靈 活、 直 觀的信息管理與瀏覽 、 查詢方式。由兩大部分組成 ：( 1 ) 地震應(yīng) 急快速響應(yīng)與災(zāi) 害評(píng)估 。通過地震監(jiān)測和震情跟 蹤 ， 監(jiān)視破壞性 地震 的發(fā) 生 ， 一旦有緊急情況立 即響應(yīng) ， 對(duì) 地震事件可能造成 的 損失和人員傷亡情況進(jìn)行預(yù) 評(píng)估 ， 同時(shí)還 可 以根據(jù)不 斷獲得的新情況進(jìn)行地震災(zāi) 害動(dòng)態(tài)評(píng)估 和地震趨勢的 動(dòng)態(tài)跟蹤 ；( 2 ) 地震應(yīng)急指揮及輔助決策。

24、在應(yīng)急快速響應(yīng)部分 給出的結(jié)果表 明需要進(jìn)入緊 急狀態(tài) 、 進(jìn)行抗震救災(zāi)指 揮工作 時(shí)， 即啟動(dòng)該項(xiàng) 功能 ，為有關(guān)政府部 門進(jìn)行抗震救災(zāi)指揮工作 提供技術(shù)手段 和信息支持。主要功能包括： 地震緊急救援相關(guān)信息的管理，G I S 、 R S 與現(xiàn)場信息相結(jié)合的輔助決策圖件， 地震緊急救援狀態(tài)分析與建議 ， 地震 緊急救援需求分析 與建議 ，地震現(xiàn)場救援 方案 的生成與管理 等。地震發(fā)生之后 ， 通過地 震災(zāi)害 緊急救援狀況 分析 與決策