基于ＧＩＳ的城市防震減災輔助決策信息系統構建

摘要，闡述了建立城市防震減災輔助決策信息系統的重要性，介紹了系統組成模塊主要功能和主要內容。系統的建立實現了城市防震減災信息的現代化管理，具有較強的實用性。

關鍵詞：GIS技術；防震減災；輔助決策；信息系統

地震發生在城市特別是人口稠密的大中城市所造成的破壞和影響難以估計。在目前地震短臨預報尚未取得突破的情況下，如何依靠科學技術，實現防震減災工作全方位開展，最大程度減小地震造成的損失是非常重要的。應充分依托信息技術的發展，將防震減災工作融入到數字城市建設中去，建立適合各城市特點的各類防震減災信息管理系統。

一、系統目標

1，應用先進的GIS技術，充分吸收地震工程學、地震災害學、決策管理學、系統工程學、信息通訊的研究成果及建設經驗，構建一套能較好地體現地震危險性分析、震害預測、評估和防震減災對策等研究成果和具有較強的基于GIS的防震減災智能輔助決策系統。

2，地震發生時，在系統和現場信息的支持下，可以迅速判斷地震的規模、影響范圍、損失等情況，并據此提出一系列科學的救災方案和調度方案，協助指揮人員實施各種地震救災行為，提高應急救災指揮與決策的技術水平，最大限度地減少震時的混亂和人員傷亡。

3，系統在平時可作為地震宣傳教育、匯報演示等工具，并能充分體現城市防震減災工作現代化和信息化的水平。

二、系統的工作流程及框架設計

地理信息系統(Geographic Information System簡稱GIS)是一項以計算機為基礎的新興技術，圍繞著這項技術的研究、開發和應用形成了一門交叉性、邊緣性的學科，就是管理和研究空間數據的技術系統。它可以對空間數據按地理坐標或空間位置進行各種處理、研究各種空間實體及相互關系。通過對多種因素的綜合分析，能迅速地獲取滿足應用需要的信息，并能以地圖、圖形或數據的形式表示處理的結果。

該系統是建立在GIS平臺上的綜合應用軟件系統，主要包括基礎圖件庫、地震危險性分析、震害預測、震害快速評估、地震應急對策分析、日常對外宣傳演示系統和地震應急信息通信六個模塊。

三、系統內容

系統采用關系數據庫結構，將屬性數據和空間數據分別存儲。就數據結構而言，對屬性數據采用關系模型，對空間數據采用拓撲數據模型，數據格式是矢量數據。系統的信息分類與編碼規則參照中華人民共和國國家標準地形圖要素分類和代碼以及有關行業標準制定。

1，基礎圖件庫

基礎圖件庫模塊包括了包括空間數據和屬性數據，內容涉及基礎地圖、地震地質資料、生命線和次生災害資料等各種圖片資料。本模塊的所有圖件均具有顯示、放大、縮小、拖拉、信息顯示、查詢、打印和保存等多種功能。

系統涉及的數據類型非常廣泛，數據源主要包括基礎地圖、生命線及次生災害圖、地震地質圖、文本、圖片、聲音、視頻等方面的數據。系統采用MAPINFO作為GIS軟件平臺，ACCESS作為文本數據庫。系統設計充分考慮了項目目標的需要，將所需要的相關數據全部納入數據庫中，并考慮到了數據的時效性、準確性、可修改性和更新性等。

2，地震危險性分析

地震危險性分析是系統主要功能之一。主要用于估計地震對城市的影響，該模塊可提供方便的工具和靈活的計算能力，既可以用來預測未來地震的影響，也可以評估正在和剛剛發生的實際地震以及歷史地震的影響。該模塊還可根據地震影響場和烈度衰減得出震害預測所需的輸入數據。

另外系統還提供了兩種靈活的任意假設地震三要素的輸入方式；一是鍵盤輸入方式，二是鼠標輸入方式。兩種輸入方式均可在屏幕上顯示等震線。如使用鼠標輸入方式，用鼠標確定震中位置，改變震級大小和衰減方向，點擊刷新按鈕后即得到所要求的地震影響場。

設定地震的程序實現，依據適合本研究區的烈度衰減關系，確定合適的地理底圖，底圖必須有精確的經緯度，以確定震中位置和影響場范圍及場點在影響場中的位置。采用VB和MAPINFO混合編程，在地理底圖上實現影響場的動態計算和可視化。計算公式為：

Ra=e(6.046+1.48×M-I)／2.081-25

Rb=e(2.617+1.435×M-I)／1.441-7

Ra和Rb分別為某一烈度下的橢圓短軸與長軸的長度，M為震級，I為地震烈度。

3，震害預測和震害快速評估

當城市及其附近地區發生破壞性地震時，可利用本模塊進行震害快速評估，為政府抗震救災決策提供參考。通過現場抽樣調查取得相關數據，輸入和修改各類建筑結構造價、建筑總面積和總人口等數據，再結合發震時刻(白天或夜晚)，即可快速計算出城市地震災區的建筑物破壞情況、經濟損失估計和人員傷亡估計。另外，還可根據安全圖和地震危險性模塊任意設定地震所輸出的參數，快速計算震害預測結果。

四、系統特色

1，平臺的先進性

采用VB與MAPINFO實現應用開發，VB作為前臺，MAPINFO為后臺，用戶界面全部用VB編寫，通過VB控制并實現MAPINFO的GIS功能，充分發揮了V B界面友好、控制性及可操作性的特點，又不影響MAPINFO的強大的空間操作能力，互相補充，使系統的功能更加完善。

2，系統的實用性

系統貫徹了充分發揮政府職能和公眾積極參與的地震工作方針，收集了研究區內的有關防震減災的大量地圖、文本和圖片等資料，以及城市社會、經濟等資料，建立了可綜合利用的城市基礎圖件庫，能滿足震時應急反應和平時日常管理、對外宣傳等多方面需要，可大大提高防震減災工作的效率和對外的顯示度。

3，系統的高度集成性

系統利用數字地震臺網測定的三要素，采用“智能決策”一鍵啟動，最大限度地減少人工干預，簡單、快捷。當發生地震對城市造成破壞性影響時，可快速給出本次地震所造成的房屋建筑破壞情況、經濟損失、人員傷亡情況，自動生成應急對策、相關人員、物資需求情況、疏散示意圖，并能通過應急信息發布平臺及時了解和發布相關信息。

4，系統的科學性

系統對城市的工程地質條件、地震危險性進行了全面評價，建立了相關的分析模型，利用GIS強大空間分析功能，’將安全圖、行政區劃圖和等震線圖結合計算出各烈度區的面積，再根據震害矩陣得出預測結果，從而使預測精度得到進一步提高。

五、地震應急對策分析

當城市或鄰近地區發生一次地震事件并造成一定程度影響時，如何做出迅速、有力的反應并采取正確的應急措施，這對于保證震后應急工作高效、有序地進行，最大限度地減輕地震災害損失、安定人心、穩定社會是至關重要的。

本模塊具有智能實時輔助決策功能，地震發生時，可通過數字地震臺網的自動觸發接口，以實時偵測方式搜尋地震臺網中心最新的破壞性地震定位結果文件，自動響應并啟動災情快速評估系統。可迅速判斷地震的規模、影響范圍、損失等情況，并據此提出一系列科學的救災方案和調度方案，協助指揮人員實施各種地震救災行為，提高應急救災指揮與決策的技術水平，最大限度地減少震時的混亂和人員傷亡。

1，日常對外宣傳演示系統

日常對外宣傳演示系統是將本系統的功能用多媒體方式進行展示，主要用于向用戶展示本系統有哪些功能和特色，并通過文字、聲音圖像和視頻等多媒體效果，介紹城市的歷史文化、人文地理環境、地震地質、基礎設施、抗震設防、社會經濟發展和科學文化教育等概況。

2，系統編程關鍵技術

為建立本系統，我們選用了Maplnfo作為開發應用平臺。作為MapInfo集成開發工具的MapBasic，它具有強大的地理信息數據操作功能、豐富的程序語句和完善的各類函數。

3，OLE Automation技術

運用Mapinfo Professional提供的OLE Automation功能，在Visuai Basic中可將MapInfo作為一個對象使用。VB程序在后臺啟動Maplnfo，通過Picture控件創建地圖窗口作為VB開發應用程序的子窗口。編程通過調用Maplnfo對象的方法和設置其屬性來實現。其主要的方法是“d0”和“eval”。

4，系統菜單調用和Mapbasic編程接口

為了便于用戶更好地開發地理信息應用系統，Mapine0不僅提供了類似VB的mapbasic語言，還支持對mapinfo系統菜單的功能調用，通過它用戶可以方便地對空間地圖進行操作和控制，節省了系統開發的周期。mapinfo，runmenucommand 1 705’放大地圖mapinf0，d0“rtln application WOrkspace，wor”調用工作空間。運用Set Map語句，后面加上不同的參數，可以實現地圖的疊加、導航、顯示比例定義、圖層的自動隱藏和出現等，增強系統的地圖處理功能。mapinfo，do“Set map zoom entire”顯示整幅地圖。值得注意的是mapinfo有幾個非模態窗口，包括信息(info)窗口、標尺(rule)窗口、消息(message)窗口和統計(stahstics)窗口。如果要重復這些特殊的浮動窗口，就要使用mapbasic的set window…parent語句。

該系統是城市地震應急指揮中心的重要技術平臺，在震時可為政府及主管部門提供有力的地震應急技術支撐，平時也可作為防震減災的輔助管理工具。信息管理系統建立后，應注意資料的及時補充和更新，不斷改進模型和算法，這樣才能充分發揮其效益，從而實現防震減災信息的現代化管理。