明小娜，周　洋，盧永坤

(云南省地震局，昆明　650224)

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云南地震災情速報系統(tǒng)設計探討

明小娜，周洋，盧永坤

(云南省地震局，昆明650224)

摘要：探討構建云南地震災情速報系統(tǒng)的設計方案，提出了地震災情速報系統(tǒng)的整體設計方案，闡述了系統(tǒng)建設的目標、系統(tǒng)的總體框架、技術流程、主要功能和關鍵技術，并通過對原型系統(tǒng)測試,驗證了方案的可行性。

關鍵詞：地震現(xiàn)場；災情速報；災情展布；系統(tǒng)設計

0引言

破壞性地震發(fā)生后，能夠在第一時間全面掌握災區(qū)信息，是應急救援和抗震救災快速決策部署(重點搜救區(qū)域的確定、救援力量的科學調(diào)配、救援物資的分發(fā)等)的基礎。聶高眾等[1]從數(shù)據(jù)獲取的角度，以震后災情數(shù)據(jù)的掌握程度為標尺，將地震發(fā)生后的時間分為黑箱期、灰箱期和白箱期3個時段，分析了各時段災情數(shù)據(jù)量和災情掌握程度對救災決策及效果的影響。通過震后被埋壓人員救出時間與救活率的統(tǒng)計關系表明：獲救生存率隨時間推移，救活率降低，至震后48 h，救活率僅達33.7%。由此可見，加強震后0～48 h的災情數(shù)據(jù)獲取尤其重要。

在災情信息獲取方面，傳統(tǒng)的災情收集工作一般是通過現(xiàn)場調(diào)查后，以電話文件等形式上報，這種方式雖然能滿足準確性要求，但是卻嚴重滯后[2]。國內(nèi)學者在這一方面進行了深入研究，總結起來包括兩大階段。第一階段：充分利用GSM進行文字信息的上報，例如福建省地震局提出了基于手機短信的地震災情速報系統(tǒng)，該系統(tǒng)在福建2007年“3·13”順昌4.7級地震、2008年“3·06”寧德古田4.6級地震中發(fā)揮了重要作用[3]；中國地震臺網(wǎng)中心利用短信息技術，結合GPRS、GPS、GIS技術實現(xiàn)基于短消息的地震災情獲取，建成12322地震災情短信息速報平臺[4]；江蘇省地震局提出使用GSM進行災情速報的方法[5]。這種采用普通手機或者普通手持終端能夠快速上報文字信息，但是信息的豐富度卻受到限制。第二階段：隨著計算機技術、移動通信技術及3S等技術的發(fā)展，有學者提出利用智能終端研建災情信息收集系統(tǒng)。四川省地震局基于PDA建設了主要面向四川省“三網(wǎng)一員”的災情速報系統(tǒng)，該系統(tǒng)在2013年“4·20”蘆山7.0級地震震后10 min內(nèi)收集上報了110多條涵蓋震感、人員傷亡、通信信息、房屋破壞等災害類別的有效信息，有效縮短了災情黑箱期[6]；新疆維吾爾自治區(qū)地震局基于Android平臺的災情速報系統(tǒng)在2014年“2·12”新疆于田7.3級地震中實現(xiàn)了災情的快速上報和獲取[7]；江蘇省基礎地理信息中心建設了基于SuperMap GIS的江蘇省地震災情應急采集系統(tǒng)[8]；南京工業(yè)大學測繪學院利用ArcGIS Mobile技術基于PDA設計和開發(fā)了移動地震災情速報系統(tǒng)[9]。借助智能終端和移動通信網(wǎng)絡，地震現(xiàn)場工作人員可以更加高效地開展應急指揮和現(xiàn)場調(diào)查工作，地震災情調(diào)查的時效性有了進一步提高。目前，國內(nèi)學者更加關注在第二階段基礎上，發(fā)展移動智能決策技術。

云南地處印度板塊和歐亞板塊碰撞帶東側，是我國現(xiàn)代地殼運動和地震活動最劇烈的地區(qū)之一，地震活動頻度高、震級大、分布廣、災害重[10]。據(jù)資料記載，從1992—2014年云南地區(qū)共發(fā)生M≥5.0破壞地震88次，造成1 199人死亡， 44 517人受傷，經(jīng)濟損失573.55億元。目前，云南省仍依賴傳統(tǒng)工作模式，借助電話與州、市地震局聯(lián)系獲取災情信息，這種方式一方面不利于發(fā)揮災區(qū)上報災情的主動性，另一方面收集的災情信息內(nèi)容粗略，表達不規(guī)范。為此，本文探討構建云南地震災情速報系統(tǒng)，旨在震后較短時間內(nèi)快速采集、編輯以及上傳地震災情信息，實現(xiàn)以現(xiàn)場實景信息為基礎的災情分析研判，為地震應急指揮決策提供可靠依據(jù)。

1系統(tǒng)建設目標

地震災情快速上報是應急工作的關鍵環(huán)節(jié)，總結反思歷次地震的經(jīng)驗與教訓，我們認為快速、準確、全面地了解災情對地震應急救援工作至關重要。筆者所在的工作團隊依托移動通信、數(shù)據(jù)庫、地理信息等技術成果，基于Android系統(tǒng)構建云南地震災情速報系統(tǒng)，以期破壞性地震發(fā)生后，供災情速報員或相關應急救援人員快速采集和發(fā)送地震災害信息，信息經(jīng)匯總、處理后可為前、后方的各級指揮部提供科學決策依據(jù)，合理分配救災資源，以便高效、迅速地派遣應急救援隊伍，調(diào)撥救災物資，從而最大限度減輕破壞性地震造成的人員傷亡和經(jīng)濟損失。該系統(tǒng)由智能移動端和服務器端2部分組成，移動端采集地震災情信息，包括災情地點、災情的嚴重程度、災情圖片、音視頻等信息，服務器端接收移動端上傳的災情，并在百度地圖上顯示。系統(tǒng)設計簡單易用，用于各州、市、縣地震工作人員快速上報災情。

2系統(tǒng)總體設計

2.1　系統(tǒng)總體框架

云南地震災情速報系統(tǒng)的總體框架為3層架構(圖1)，即表現(xiàn)層、中間層、應用服務層。其中，表現(xiàn)層是客戶端的承載層，負責與用戶的交互，完成災情數(shù)據(jù)收集、災情點展示；中間層一方面接收智能移動終端發(fā)送的災情數(shù)據(jù)和其他功能請求，經(jīng)過轉(zhuǎn)換和打包后轉(zhuǎn)發(fā)至應用服務層，另一方面，接收應用服務層返回的信息，經(jīng)過信息壓縮后，傳遞至智能移動終端，完成表現(xiàn)層與服務層的通信。數(shù)據(jù)通信方式有3種，一是使用4G/3G網(wǎng)絡連接，主要用來傳輸災情信息或數(shù)據(jù)量比較大的圖片信息；二是通過海事衛(wèi)星，在災區(qū)通訊部分中斷的情況下傳輸災情信息時使用；三是其他方式，比如通過USB連接或者紅外藍牙等設備先將信息發(fā)送到電腦再通過Internet上傳到服務器。應用服務層集成了通訊控制、災情數(shù)據(jù)處理、分析和表達的功能模塊，可通過中間層將相關結果返回給表現(xiàn)層。采用3層結構，可以使各層相互保持獨立，有利于解決負載平衡問題。

圖1　系統(tǒng)總體框架

2.2　系統(tǒng)數(shù)據(jù)流程

云南地震災情信息速報系統(tǒng)的總體技術思路：將云南省地震局及省內(nèi)各州市、縣、鄉(xiāng)鎮(zhèn)擁有智能移動終端的“三網(wǎng)一員”定義為災情速報人員。地震發(fā)生后，省應急指揮中心根據(jù)震中區(qū)和震級大小計算災情速報員范圍，并以短信方式發(fā)送災情收集的短信通知，災情速報員收到該短信后通過智能移動終端以文字、圖片的形式記錄所在地區(qū)的受災情況，通過數(shù)據(jù)壓縮處理后借助網(wǎng)絡發(fā)送至服務器端，服務器端解壓數(shù)據(jù)、甄別數(shù)據(jù)的有效性、解析數(shù)據(jù)，在地圖上展示災情點。當然，這些災情數(shù)據(jù)可進一步延伸應用，如借助 GIS 技術進行數(shù)據(jù)分析，制作災區(qū)災情空間分布圖，并結合云南基礎數(shù)據(jù)，生成應急救援輔助決策報告。系統(tǒng)從數(shù)據(jù)流的角度看，分為發(fā)送災情數(shù)據(jù)獲取請求、數(shù)據(jù)采集、數(shù)據(jù)處理和數(shù)據(jù)應用4個階段(圖2)。

圖2　系統(tǒng)數(shù)據(jù)流程圖

3關鍵技術環(huán)節(jié)

3.1　災情采集和傳輸

云南地震災情速報系統(tǒng)通過在智能終端上部署自行開發(fā)的嵌入式采集軟件實現(xiàn)災情信息采集，采集的主要內(nèi)容包括：GPS位置信息、災情文本信息和圖片信息。嵌入式采集軟件是基于Android開發(fā)的。Android終端與服務器端使用HTTP協(xié)議通信，部分重要數(shù)據(jù)通過Java.net包中URLEncoder進行數(shù)據(jù)編碼加密；Android終端通過請求服務器端的Servlet進行災情文本信息和災情圖片信息的傳送，服務器端通過實現(xiàn)了HttpRequestHandler的Servlet進行HTTP的request請求的接收和應答，當服務器端Servlet響應完成，表明災情信息上傳成功。

3.2　災情分類與地圖表達

地震后，后方應急指揮人員十分關注地震現(xiàn)場災情信息，如何較為準確地表達地震災情信息，讓災情速報員能準確、快速采集災情并發(fā)送給后方，而后方又能較為準確的解析災情內(nèi)涵是災情速報系統(tǒng)設計的關鍵內(nèi)容。為此，本文以人的感覺、房屋破壞情況和人員傷亡情況為衡量指標，將地震災情分為無震感或震感輕；震感強，無破壞；有破壞，無傷亡；破壞重，有傷亡四類，并采用數(shù)字代碼1、2、3、4進行表示[11]。這種分類方法非常易于被災情速報員掌握。在地圖表達上，根據(jù)災情信息中的經(jīng)緯度坐標，通過調(diào)用百度地圖的公共接口，在百度地圖中繪制災情采集點，采用綠色、黃色、橙色和紅色表達災害嚴重程度，并借助圖片鏈接展示現(xiàn)場災情。通過災情分類，有效避免因個人認知差異產(chǎn)生的災情描述不完整、不準確、不規(guī)范的現(xiàn)象，提高了災情信息的真實性，有利于指揮人員能夠從視覺感官上直觀地了解災情。

4系統(tǒng)功能設計與實現(xiàn)

云南地震災情速報系統(tǒng)智能移動終端提供災情速報員基礎信息管理、災情數(shù)據(jù)采集與編輯(采集現(xiàn)場多媒體信息)、災情數(shù)據(jù)上傳和下載，并提供災情數(shù)據(jù)的本地緩存功能。①災情速報員基礎信息管理：災情速報員可登陸移動終端災情速報系統(tǒng)，維護本人登陸密碼、手機號碼等相關資料；②自動定位功能：災情速報員開啟本機GPS功能模塊并啟動移動終端災情速報應用程序，即可自動獲取當前點的經(jīng)緯度信息；③災情收集功能：災情速報員調(diào)查所轄區(qū)域內(nèi)地震造成的總體破壞，根據(jù)實際情況錄入災情信息，同時利用拍照功能將調(diào)查點的震情災情拍照保存；④災情編輯上傳功能：災情速報員可查看已錄入的災情信息，并對信息進行編輯、上傳。

云南地震災情速報系統(tǒng)服務器端主要實現(xiàn)地震事件管理、災情速報員信息維護、地震災情解析、災情展布、災情統(tǒng)計分析等功能。①地震事件管理功能：地震事件新建，并管理和維護此次地震獲取的災情信息；②災情數(shù)據(jù)解析功能：對移動終端上傳的災情數(shù)據(jù)進行校驗、甄別、篩選出符合邏輯的有效災情數(shù)據(jù)；③災情數(shù)據(jù)展布功能：在百度地圖中繪制災情采集點，根據(jù)災情程度按不同顏色顯示受災情況，當鼠標點擊某個災情點時，快捷顯示該災情點的關聯(lián)信息；④災情分析功能：根據(jù)不同速報點的災情情況，通過插值算法得出災情等級，生成災情等值線和等值面；⑤災情統(tǒng)計功能：自動根據(jù)速報結果，統(tǒng)計災情情況，生成地震災情收集處理匯總統(tǒng)計表。

該原型系統(tǒng)移動端部署在平板電腦上，服務器端部署在WIN7臺式電腦上，經(jīng)模擬地震現(xiàn)場環(huán)境測試，系統(tǒng)各項功能正常運行，達到系統(tǒng)設計效果，滿足震后快速采集災情數(shù)據(jù)的要求。云南地震災情速報系統(tǒng)智能移動終端災情采集界面如圖3a所示，服務器端災情展布界面如圖3b所示。

圖3　云南地震災情速報系統(tǒng)智能移動終端災情采集界面a和災情展布界面b

5結論與討論

新形勢下，政府在地震應急決策時對災情信息的準確性、時效性要求越來越高，對災情信息的內(nèi)容要求更加豐富。本系統(tǒng)充分利用云南省分布的“三網(wǎng)一員”作為災情速報員，采用移動通信、數(shù)據(jù)庫、GIS等技術構建云南災情速報系統(tǒng)，在震后較短時間內(nèi)實現(xiàn)災情快速收集、分析和展布，確保對災情信息的準確把握，為抗震救災指揮部成員單位組織開展地震應急救災工作提供科學的依據(jù)。目前，該系統(tǒng)處于試用階段。在實際應用中，由于不同受災地域的具體通信狀況和受災程度等情況不同，存在網(wǎng)絡不穩(wěn)定、數(shù)據(jù)上傳不及時等問題，云南地震災情速報系統(tǒng)亟待進一步完善和改進。

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Design of Earthquake Disaster Rapid Reporting System in Yunnan

MING Xiao-na, ZHOU Yang, LU Yong-kun

(Earthquake Administration of Yunnan Province, Kunming 650224, China)

Abstract:In order to acquire the earthquake-disaster information more efficiently so as to facilitate the rapid, post-earthquake report of the disasters, we built an earthquake disaster rapid reporting system to collect and display the earthquake-disaster information in Yunnan. The design scheme is described including its goal, overall framework, technical processes, main functions, and key techniques. A test on the prototype system proved that the scheme is feasible.

Key words:earthquake site; disaster data collection; disaster data display; system design

作者簡介：羅蘭格(1941—),男(漢族),河北獻縣人,研究員,主要從事地震綜合預報研究.E-mail:luolg@eq-he.ac.cn

收稿日期:2015-09-03

doi:10.3969/j.issn.1003-1375.2015.04.012

中圖分類號:P315.9

文獻標志碼:A

文章編號:1003-1375(2015)04-0062-04