郭 燕，陳思穎，石硯斌

(1.防災科技學院，河北 三河 065201;2.哈爾濱工程大學經濟管理學院，黑龍江哈爾濱 150001)

0 引言

近年來，我國汶川地震、玉樹地震、蘆山地震等，都造成了巨大的人員傷亡和財產損失［1］，利用信息技術有效進行地震應急管理成為降低地震災害損失的重要手段［1］。隨著Web2.0 自媒體時代的到來，傳統(tǒng)的數(shù)據(jù)存儲與處理方式、信息交互方式已不能完全滿足地震應急管理的需要，地震信息共享平臺對云計算的需求應運而生?，F(xiàn)階段對于地震信息系統(tǒng)的研究主要集中在以下幾方面:地震信息共享平臺的構建［2］，地震臺網(wǎng)數(shù)據(jù)實時速報［3］，借助信息系統(tǒng)進行防震減災輔助決策與地震應急管理［4－6］，在地震現(xiàn)場，利用應急指揮救援以及輔助決策系統(tǒng)進行統(tǒng)一應急協(xié)調［7－9］，基于信息系統(tǒng)進行地震災害損失評估等［7，10］。對于云計算在地震災害管理方面應用的研究，美國一家名為 Early Warning Labs 的地震監(jiān)測初創(chuàng)公司正在考慮運用云計算進行地震預警，其正在與美國政府合作開發(fā)一款 Quake Alert 的地震預警系統(tǒng)［11］;歐洲各國、日本、韓國以及新加坡等國家的政府機構也都已逐步開始采用云計算技術方案［12］;我國學者主要研究了云計算在地震應急信息獲取、地震應急救援輔助以及地震災害損失評估中的應用［9，10，13］，總體而言，基于云計算技術的地震信息共享平臺還有待構建。

1 云計算技術概述

1.1 云計算定義

現(xiàn)階段，對于云計算的定義有多種解釋，在眾多定義中，被廣泛接受的是美國國家標準與技術研究院(NIST)給出的定義:云計算是一種按使用量付費的模式，這種模式提供可用的、便捷的、按需的網(wǎng)絡訪問，進入可配置的計算資源共享池(資源包括網(wǎng)絡，服務器，存儲，應用軟件等服務)，這些資源能夠被快速提供，只需投入很少的管理工作，或與服務供應商進行很少的交互［14］。

可信云(Trusted Clouds)主要指的是云計算的可信性，對于客戶而言，判斷一個云服務提供商提供的云計算服務是否可信，可以依據(jù)該服務是否以客戶預期的方式達到預期的目標［15］。

1.2 云計算分類

云計算從服務方式角度來劃分，可以分為公有云(Public Clouds)，私有云(Private Clouds)與混合云(Hybrid Clouds)［14］。公有云通常指云服務供應商為公眾提供開放的計算、存儲等服務。私有云指的是云服務供應商將私有云部署在防火墻內，為某個特定的組織提供相應的服務。相對而言，公有云有比較強的靈活擴展性和經濟性，私有云有較高的可靠性和安全性?；旌显埔部梢钥醋魇菙U展至公有云的私有云?；旌显瓶梢宰屗接袛?shù)據(jù)中心和公有云同時參與服務，可以在用戶需要時調用網(wǎng)絡外部資源。

云計算按照服務層次可以分為三個層次，基礎設施即服務(Infrastructure as a service，縮寫為IaaS)，平臺即服務(Platform as a service，縮寫為PaaS)，軟件即服務(Software as a service，縮寫為SaaS)［16］。

IaaS，消費者可以通過Web 訂購完善的計算機基礎設施服務。如:租用Web 硬件服務器、數(shù)據(jù)庫服務器、負載均衡器、CPU 以及虛擬網(wǎng)絡等其他的計算機資源。PaaS，軟件開發(fā)人員可以通過Web 方式訂購云計算服務供應商提供的操作系統(tǒng)、應用開發(fā)環(huán)境等平臺級產品，可以在不購買服務器的情況下開發(fā)新的應用程序。SaaS，軟件運營商將其開發(fā)的應用軟件部署在自己的服務器上，消費者可以在Web 上訂購運營商運行在云計算基礎設施上的應用軟件，并提供給終端用戶，通過獲取服務的多少和時間長短向應用軟件廠商支付費用，而無需進行軟件維護。

2 地震信息共享平臺概念框架

2.1 地震應急管理相關主體

在地震應急救援中，相關的救援主體主要為抗震救災指揮部、地震工作機構、當?shù)卣块T以及其他的合作機構。隨著移動互聯(lián)網(wǎng)及Web2.0 的發(fā)展，每個民眾在互聯(lián)網(wǎng)中都扮演著“自媒體”的角色，在地震應急管理過程中，發(fā)揮著重要的終端信息交互和輿情導向作用［17］。基于角色的多元化，地震信息共享平臺涉及到的主體由地震工作機構、政府、其他合作機構擴展到民眾，根據(jù)不同主體在地震應急過程中發(fā)揮作用的不同，可以區(qū)別的給予各主體不同的平臺使用權限。

2.2 地震信息共享平臺模塊設計

地震信息共享平臺主要由用戶管理模塊、基礎信息管理模塊、信息發(fā)布模塊、信息采集模塊以及應急指揮模塊組成，如圖1所示。整個平臺從高效信息交互角度入手，以云計算作為基礎架構，體現(xiàn)了大數(shù)據(jù)時代新的信息管理理念。

圖1 地震信息共享平臺功能模塊Fig.1 Functional model of earthquake information sharing platform

2.3 地震應急信息共享流程

基于可信云服務的地震信息共享平臺可以分為日常運營和應急運營兩部分。日常運營主要涉及到地震工作機構內部的工作流程，涉及到的主體較少，流程也比較簡單，私有云服務可以滿足基本的日常運營。而在地震應急過程中，涉及到的應急主體比較多，信息交互頻率也大幅增加，需要借助混合云模式對地震信息共享平臺進行擴展，如圖2所示。

地震發(fā)生后，地震工作機構監(jiān)測到地震三要素，結合震區(qū)的災情狀況，迅速對震情進行評估，啟動相應級別的應急預案。震區(qū)成立抗震救災指揮部，合作機構將地震救援力量和物資儲備信息上報至指揮部，指揮部完成各救援力量的統(tǒng)一協(xié)調和資源調度。隨著應急進程的推移，參與到應急工作中的主體也逐漸增加，此時，各主體之間實時溝通的頻率增大，需要啟動混合云模式，借助公有云可擴展性的特點構筑高效的信息交互平臺，同時，信息發(fā)布也可以在該平臺上進行，比如災區(qū)救援情況的發(fā)布、調度指令的發(fā)布、其他現(xiàn)場情況的發(fā)布等。信息發(fā)布和信息采集除了傳統(tǒng)互聯(lián)網(wǎng)PC 端之外，還可以借助移動互聯(lián)網(wǎng)的APP 應用?；旌显频慕换ツＪ匠尸F(xiàn)出不斷循環(huán)的狀態(tài)，直到地震應急管理過程恢復至日常運營狀態(tài)。

圖2 地震應急信息共享流程Fig.2 Process of earthquake emergency information sharing

3 地震信息共享平臺體系結構

3.1 基于云服務方式的體系結構

基于云服務分類的地震信息共享平臺的的體系結構，可以看作是私有云和公有云共同運作的混合云模式，具體如圖3所示。

對于地震工作機構而言，在平時運營過程中，可以采用私有云的模式。服務器可以內部托管，也可以進行第三方托管?？梢詫⑺接性品湛醋饕粋€內部數(shù)據(jù)共享中心，地震工作人員依據(jù)其擁有的權限通過身份認證讀取數(shù)據(jù)庫數(shù)據(jù)。對于互聯(lián)網(wǎng)用戶，進入地震信息共享平臺需要穿過防火墻，防火墻在很大程度上保證了私有云的運營安全。

而在地震發(fā)生后，由于地震工作機構內部相應的數(shù)據(jù)計算量以及外部對其訪問量的猛增，私有云模式并不能有效滿足地震應急需求，因此，地震應急管理過程中采用混合云的模式。在地震應急管理過程中，信息共享平臺會啟動混合云模式。地震工作人員通過VPN 虛擬專用網(wǎng)絡進入信息共享平臺，其他用戶直接通過Internet 進入平臺，地震工作人員、契約合作機構、公眾可以根據(jù)預設的權限訪問相應的數(shù)據(jù)庫;對于終端訪問，可以是傳統(tǒng)互聯(lián)網(wǎng)業(yè)務網(wǎng)站、門戶網(wǎng)站，也可以是移動互聯(lián)網(wǎng)客戶端，如專門的地震信息交互APP，或者微信、微博等擁有大規(guī)模用戶的即時通信軟件。

混合云模式的地震信息共享平臺，將地震工作機構日常運營管理與地震發(fā)生后應急狀態(tài)下的應急管理有機結合起來，在一定程度上既保證了相關信息的安全性，又提升了信息數(shù)據(jù)處理的效率;但是，混合云模式中，尤其在地震應急管理狀態(tài)下，地震工作機構增強了對云服務供應商云計算技術以及云計算基礎設施的依賴，這就要求地震工作機構應認真合理地對云服務供應商進行篩選，以保障服務可靠性。

圖3 基于云服務方式的地震信息共享平臺體系結構Fig.3 Architecture of earthquake information sharing platform based on cloud computing service modes

圖4 基于云服務層次的地震信息共享平臺體系結構Fig.4 Architecture of earthquake information sharing platform based on cloud computing service levels

3.2 基于云服務層次的體系結構

云計算按照服務層次通?？梢苑譃?Iaas，Paas，Saas 三個層次，基于云服務層次的地震信息共享平臺的體系結構，在傳統(tǒng)三層次基礎上，加入了Daas 層次，具體如圖4所示。

針對以上四層服務體系，具體服務內容與不同終端用戶的使用匹配不同，由圖4的連接線可以看出，在地震信息共享平臺中，涉及到的主要用戶有三類，地震工作機構成員、公眾以及合作機構，這三類用戶以及云服務提供商與地震信息共享平臺四層云服務都有相應的連接，也即四層云服務體系對不同的用戶可以提供不同的服務。用戶使用的終端可以是PC 臺式機、筆記本電腦，也可以是在移動互聯(lián)網(wǎng)下使用的其他客戶端設備，尤其是智能手機的應用，在地震發(fā)生后災情獲取以及現(xiàn)場及時溝通過程中發(fā)揮著重要作用。

基于云服務層次的地震信息共享平臺體系，依據(jù)其清晰的分層結構，可以為地震災害管理過程中涉及到的不同主體提供對應的服務，使得從事不同類型工作的主體都可以借助云服務分層次平臺進行信息交互;但是地震災害管理是一個復雜過程，其中往往存在一些角色定位比較模糊的工作類型，針對這種情況，該體系結構分層次平臺與管理主體之間進行匹配的有效性就會受到影響。

5 結論與討論

構建云計算地震信息共享平臺可以在很大程度上提升地震應急管理效率。本文基于可信云服務對地震信息共享平臺進行設計，分別設計了混合云服務方式體系結構以及以IaaS、DaaS、PaaS、SaaS 作為服務層次的體系結構，對于云計算地震信息共享平臺的實施方案，還需進一步研究。

對于可信云服務商的選擇，由于基于可信云服務的地震信息共享平臺的訂購屬于政府采購范圍，平臺上涉及到的數(shù)據(jù)對安全性和私密性要求較高，因此，在購買過程中需要重點考慮供應商的認證情況。2014年7月，我國工業(yè)和信息化部發(fā)布了第一批通過“可信云服務認證”的云服務供應商，地震工作機構在選擇供應商時可以參考該供應商是否通過“可信云服務認證”。對于政府采購而言，通過可信云服務認證在很大程度上說明供應商提供的云服務在質量方面和需求滿足方面有一定的保障。但是，現(xiàn)階段，不同云計算服務供應商提供的接口標準還沒統(tǒng)一，用戶數(shù)據(jù)還難以在不同云服務供應商之間遷移，因此，地震工作機構一旦選擇了某可信云服務供應商為其提供云服務之后，短時間內不宜更換供應商。

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