空間決策支持系統在地震應急中的應用研究

摘 要：從地震災害的危害性和地震應急工作的特點出發，討論了地震應急工作的重要性；通過對空間決策支持系統(SDSS)來源和特點的介紹，分析探討了SDSS應用于地震應急工作的可行性，并探討了系統的構架。

關鍵詞：地震應急；GIS；空間決策支持系統

中圖分類號：K90文獻標識碼：A文章編號：1672-3198（2008）11-0375-02

1 引言

2008年5月12日的汶川大地震，又一次提醒我們對地震引起足夠的關注和研究。地震災害是世界范圍內普遍存在的自然災害之一，所造成的損失相對于其他種類的災害也更加嚴重。地震研究不僅包括加強地震預報和抗震研究，也包括對震前的災害預測，震后災情損失的快速判斷，地震中救災活動的管理、組織。但現階段，研究者還不能準確地預測地震發生的時間、地點和強度。而現代社會，網絡和交通日益發達，城市系統由不同層次、不同部門的子系統共同構成。地震災害對其中某一子系統的破壞還將波及其他子系統的功能運轉。因此，地震災害所帶來的破壞力和毀滅性巨大，而地震應急研究應該從整個城市綜合考慮，將不同部門、研究機構組織到一起進行綜合性抗震應急研究。

一個城市或一個區域，其綜合防治所包含自然方面、建筑物方面、社會方面等等內容。這些方面都影響到地震災害來臨時一個地區會受到的影響。在具有強烈時變性的緊急狀況下，要協調、組織這樣的一個應急系統，僅僅通過電訊和文書是不夠的，而是需要一個具有強大的儲存、分析、顯示功能的管理系統。許多國家借助GIS技術開始實現這方面的工作，而GIS本身在決策支持上的局限性，又促使了空間決策支持系統的發展。本文通過對空間決策支持系統內容、功能等和地震災害中救災活動的特點的介紹，說明空間決策支持系統在地震災害中應用的優勢。

2 地震災害和地震應急工作的特點

2.1 地震災害

減輕地震災害是城市和區域防災的一個重要課題。地震災害的特點是難以預測，突發性強，造成的損失極大。隨著各國學者和研究機構對地震的研究不斷深入，地震學和抗震技術的發展己趨完善，人們開始在地震災害應急的組織、決策方面開展工作，以提高地震應急管理、決策能力，減少地震的損失。如何在地震發生的最短時間內，安排好各級人員調配、組織搶救人員、協調救援物資配送等等，這些問題都需要一個事先有組織的系統來解決。基于GIS的SDSS，這一面向空間問題，解決半結構化、非結構化決策問題的系統，為解決上述問題提供了有效的手段。

2.2 地震災害應急工作內容

目前各國研究減輕地震災害的主要集中在三個途徑：提高地震監測預報水平、加強震害預防能力和提高地震緊急救援水平；其中提高地震緊急救援水平是三者中較為現實且投入較少、見效較快、實效顯著的手段。從理論上講，地震應急過程實際上就是一系列有限時間約束條件下的決策與決策實施過程的集合，因此在一定的時間約束條件下，各種決策是否科學合理和各種決策的實施過程是否及時有效，是地震應急工作成敗的關鍵。中國早在2006年就發布了《國家地震應急預案》，在四川汶川等地發生的8.0級地震災害中，雖然地震災害破壞嚴重，震后次生災害不斷產生，但由于中國政府及時、有效的運行起應急機制，很大程度的減少了可能遭受的損失，并迅速的將災后重建提上日程。

上述實例表明：利用現代化技術和網絡構建應急系統是災害來臨前要做的重要工作。對地震的應急措施一般分為地震發生前的準備、地震后短期的應急管理和地震后長期的恢復重建。通常在地震發生之前，必須進行歷史地震資料的調查，根據現有的人類地震機制的研究，建立地震監視系統，積累地震數據，加固基礎設施和設備，準備應急措施，建立應急管理機制，在居民區和學校進行震災教育和訓練；地震發生后1個月左右的短期時間內，必須進行的應急管理主要包括災情的初步預測、災民的搶救、災情和上網情況統計和發布、余震及次生災害的檢測和發布、災民和傷員的暫時安置、災區交通管制和安全警衛以及基礎設施如水電供應的恢復等；而在地震之后的很長時間里，還要持續進行恢復重建工作，如震后災民心理重建工作、城市基礎設施建設規劃和重建，并建立新的防災規劃等等。這些工作涉及多個部門多種行業多項社會關系，也決定了地震應急工作是個龐大的系統工程。

3 空間決策支持系統

3.1 空間決策支持系統的發展

地理信息系統(GIS，Geographic Information System)是融合計算機圖形和數據庫于一體，儲存和處理空間信息的高新技術，它把地理位置和相關屬性有機結合起來，根據實際需要準確、圖文并茂地輸出給客戶，滿足城市規劃與建設、企業管理和居民生活對空間信息的要求。

但傳統的GIS只局限于獲取、存儲、查詢、制圖等基本功能，缺少對復雜空間問題的有效支持。如果要應用GIS技術所提供的可視化方案模擬，幫助決策者做出合理迅速的決策，就要考慮運用決策支持系統的方法和原理。

DSS（Decision Support System）是輔助決策者通過數據、模型、知識以人機交互方式進行半結構化或非結構化決策的計算機應用系統。GIS與DSS集成的空間決策支持系統（SDSS，Spatial Decision Support System）就可以更好的解決在城市應急機制中出現的各種問題。

空間決策支持系統(SDSS)是在地理信息系統（GIS）和決策支持系統（DSS）基礎上發展起來的一個新興研究方向，空間決策支持系統（SDSS，Spatial Decision Support System）是用來幫助決策者解決復雜空間問題的信息系統。它可以利用GIS技術的圖形數據和屬性數據的顯示能力、生成模版能力和空間分析能力，同時又構建了一個集成的空間模型管理系統，使得該系統真正能為領導者的決策提供直觀的信息服務和決策依據。

3.2 空間決策支持系統的組成

傳統的基于GIS的SDSS包括以下三部分：空間數據庫及其管理系統、空間模型庫及其管理系統和人機接口系統。空間數據庫是GIS系統的組成部分，模型庫是統計分析軟件或DSS的一部分，系統的集成就是GIS系統、DSS（或統計分析軟件等）以及人機接口系統的集成。其中GIS系統與空間模型庫系統的集成是整個系統集成的核心。

GIS在這里并不作為獨立的軟件，而是作為決策支持系統的一部分，其主要目的在于為決策者提供決策對象及其環境的空間狀態演變的地圖以及基于地圖的各種視圖操作和信息處理，因此只要按需選取GIS的部分功能，而不必具有完整的功能結構。GIS的一些功能如查詢、分析等，在DSS中存在相似模塊，因此可通過DSS中已有功能得到。查詢可利用數據庫管理功能，分析模塊則可作為一個或多個模型加入模型庫，由模型管理子系統統一管理，這樣不僅可減少系統的功能冗余，提高系統的一致性，還可降低開發費用。

因此，GIS與DSS相集成，以DSS為核心，擴展其支持圖形查詢和空間分析的能力，并增加圖形數據管理功能，就形成了基于GIS的空間決策支持系統。

空間決策支持系統由空間數據庫及其管理系統、空間模型庫及其管理系統、空間決策方法庫及其管理系統和知識庫及其管理系統，可視化人機接口和用戶網絡共同構成。

4 SDSS在地震應急中的應用

通過對地震災害及其影響的研究，以及對SDSS組成的分析，可以得到一個基于SDSS的地震應急系統。如圖1所示：在該系統中，數據庫中包括了用圖形表示的空間數據及與之對應的用文本表示的屬性數據；模型庫中包括了事先制定的應急預案；知識庫中包括了決策知識、地震學相關知識；方法庫中包括了最優路徑選擇和決策方案優化等內容。用戶網絡則包括了多個用戶終端，通過用戶網絡，可以及時連接起多個服務部門（如醫療、消防、軍隊）和多個層次（如各級政府），將多部門、多層次的服務連接起來。

通過該系統，將有效的整合大量的空間數據和資料，為決策者作出正確的決策給予支持。

5 結語

地震災害來勢兇猛又難以預測，地震應急是為了減輕地震災害而采取的不同于正常工作程序的緊急防災和搶險行動。必須在一定約束時間內作出有效的決策并實施，這是地震應急工作的關鍵。將用于解決空間半結構化和非結構化問題的空間決策支持系統應用于地震應急工作，可以幫助一個城市或區域在地震前做好長期的準備，并在地震發生的最短時間里，最有效的作出決策和執行決策。這方面的研究將有很多工作去做。

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