西安市地震應急指揮技術(shù)系統(tǒng)設(shè)計與實現(xiàn)1

范靈春 胡 斌 李誼瑞

（四川省地震局，成都 610041）

西安市地震應急指揮技術(shù)系統(tǒng)設(shè)計與實現(xiàn)1

范靈春 胡 斌 李誼瑞

（四川省地震局，成都 610041）

本文從系統(tǒng)總體架構(gòu)設(shè)計、系統(tǒng)功能設(shè)計與應用成果、系統(tǒng)特色 4個方面簡要介紹了西安市地震應急指揮技術(shù)系統(tǒng)設(shè)計與實現(xiàn)情況。本系統(tǒng)是首個應用于省會城市地震應急工作，并基于國產(chǎn)Server GIS軟件平臺研制開發(fā)出的地震應急指揮技術(shù)系統(tǒng)，可為大城市地震應急指揮技術(shù)系統(tǒng)的建設(shè)與發(fā)展提供可借鑒的經(jīng)驗。

地震應急指揮技術(shù)系統(tǒng) 數(shù)字西安 B/S體系結(jié)構(gòu)

前言

“十五”期間，中國地震應急指揮技術(shù)系統(tǒng)在全國31個省、直轄市建立起了區(qū)域級地震應急指揮技術(shù)系統(tǒng)。其中地震應急指揮軟件是其核心系統(tǒng)，它要求系統(tǒng)設(shè)計全面、功能強大、運算速度快，可為地震應急工作提供豐富、有價值的參考資料。區(qū)域級地震應急指揮技術(shù)系統(tǒng)主要是采用傳統(tǒng)組件式GIS技術(shù)進行開發(fā)，并結(jié)合Web GIS技術(shù)做了基于Web地圖發(fā)布的一些嘗試，但整個系統(tǒng)主體上的技術(shù)架構(gòu)還是基于C/S架構(gòu)。而隨著服務式GIS（Server GIS）技術(shù)的發(fā)展，為地震應急指揮技術(shù)系統(tǒng)提供嶄新的軟件平臺。服務式GIS技術(shù)是一種基于面向服務軟件工程方法的GIS軟件技術(shù)體系，它以Web Service的接口方式提供GIS的全部功能，使GIS技術(shù)融入了SOA。它由傳統(tǒng)組件式GIS封裝而成，是傳統(tǒng)組件式GIS基于標準Web Service協(xié)議的升級，具有高度開放、粗粒度、松耦合、服務聚合等特點，可有效地解決異構(gòu)環(huán)境下數(shù)據(jù)、應用與流程的集成。

1 系統(tǒng)承載背景

“十一五”期間，西安市借助“數(shù)字西安地理空間框架建設(shè)示范項目”（以下簡稱數(shù)字西安），在SuperMap上構(gòu)建了一個以基礎(chǔ)測繪資料、基礎(chǔ)地理空間框架數(shù)據(jù)為核心，以構(gòu)建完善的地理空間框架數(shù)據(jù)管理體系和服務體系為主要結(jié)構(gòu)，面向政府、公眾和行業(yè)用戶的、開放式的信息服務平臺。平臺完成了空間數(shù)據(jù)（1：500、1：2000 等矢量及影像數(shù)據(jù)）建庫，建設(shè)了空間信息共享交換平臺，同時還建立了地理信息共建共享和數(shù)據(jù)分發(fā)機制以及西安市地理編碼服務系統(tǒng)。數(shù)字西安為各行業(yè)提供了4種共享方式：①直接使用方式，主要滿足簡單查詢、瀏覽需求；②基于平臺定制方式，主要滿足功能簡單，但需要獨立界面的需求；③利用數(shù)字西安平臺接口二次開發(fā)方式，主要滿足數(shù)據(jù)全部來源平臺、業(yè)務簡單的需求；④利用第三方軟件二次開發(fā)，主要滿足基于數(shù)字西安平臺數(shù)據(jù)與本地數(shù)據(jù)的應用，而且業(yè)務復雜的需求。

本著信息、資源共享，提高社會服務能力的原則，西安市地震應急指揮技術(shù)系統(tǒng)（以下簡稱本系統(tǒng)）的建設(shè)必須滿足以下要求：第一，本系統(tǒng)基于數(shù)字西安的平臺開發(fā)，采用上述第④種共享方式，這種結(jié)合將有效地解決地理信息、相關(guān)行業(yè)信息（如：醫(yī)院、學校等）無人更新、更新不及時的問題。本系統(tǒng)數(shù)據(jù)庫建設(shè)以“數(shù)字西安”提供的基礎(chǔ)地理數(shù)據(jù)為基礎(chǔ)，結(jié)合“區(qū)域級抗震救災指揮部地震應急基礎(chǔ)數(shù)據(jù)庫格式規(guī)范（修訂稿）”的要求進行數(shù)據(jù)的收集、整理工作，并作為“數(shù)字西安”數(shù)據(jù)共享的一部分，提供給各部門使用，以達到取之于民，服務于民，更新于民的效果。第二，本系統(tǒng)需要建立在Server GIS技術(shù)體系下，以提高地震應急工作的社會化服務能力。第三，由于數(shù)字西安采用國產(chǎn) SuperMap產(chǎn)品，為了確保本系統(tǒng)與數(shù)字西安的無縫對接，最好采用 SuperMap的技術(shù)平臺。第四，本系統(tǒng)是為西安市政府和西安市防震減災領(lǐng)導小組成員提供抗震救災指揮服務的技術(shù)支撐系統(tǒng)，必須具有震情和災情信息獲取、快速評估、信息通告、動態(tài)顯示、信息查詢、輔助決策、命令發(fā)布等功能。第五，本系統(tǒng)是地震行業(yè)應急指揮技術(shù)系統(tǒng)，屬于專業(yè)應用系統(tǒng)，必須要與西安市政府即將建設(shè)的西安市應急聯(lián)動系統(tǒng)（即綜合應急系統(tǒng)）相輔相承。

2 系統(tǒng)總體架構(gòu)

本系統(tǒng)依托西安市政府信息化建設(shè)系統(tǒng)提供的基礎(chǔ)設(shè)施、硬件平臺、通信平臺、數(shù)字西安數(shù)據(jù)庫平臺，是西安市應急聯(lián)動系統(tǒng)的地震災害應急專業(yè)技術(shù)系統(tǒng)，它與西安市相關(guān)政府技術(shù)系統(tǒng)的關(guān)系如圖1所示。

圖1 本系統(tǒng)與其他系統(tǒng)關(guān)系Fig. 1 The relationship between the system with other systems

本系統(tǒng)采用B/S體系結(jié)構(gòu)，基于靈活跨平臺的J2EE框架結(jié)構(gòu)，與GIS相關(guān)的核心軟件采用SuperMap iServer Java和中間服務器相結(jié)合進行開發(fā)，并以組件的方式封裝，形成獨立的Web Service服務。

本系統(tǒng)總體結(jié)構(gòu)通過面向構(gòu)件的軟件開發(fā)方法，采用SOA架構(gòu)，利用ESB總線集成軟件服務，實現(xiàn)地震應急業(yè)務各項功能，其中包括服務支持層、服務提供層和業(yè)務應用層3層架構(gòu)，遵循地震行業(yè)數(shù)據(jù)交換標準和規(guī)范體系，通過ESB總線進行服務部署和訪問，系統(tǒng)用戶通過地震業(yè)務應用系統(tǒng)平臺訪問被授權(quán)的業(yè)務系統(tǒng)。本系統(tǒng)總體結(jié)構(gòu)如圖2所示。

圖2 系統(tǒng)總體結(jié)構(gòu)圖Fig. 2 The picture of overall system structure

本系統(tǒng)由以下主要部分構(gòu)成：

系統(tǒng)環(huán)境：主要包括系統(tǒng)軟件環(huán)境、系統(tǒng)硬件環(huán)境和網(wǎng)絡(luò)環(huán)境以及運行環(huán)境。

數(shù)據(jù)資源層：主要包括空間數(shù)據(jù)庫、地震應急專用數(shù)據(jù)庫、音視頻等多媒體文檔數(shù)據(jù)。

業(yè)務應用層：主要包括地震觸發(fā)子系統(tǒng)、地震應急快速響應子系統(tǒng)、地震應急輔助決策子系統(tǒng)、地震應急信息協(xié)同子系統(tǒng)、地震信息服務與發(fā)布子系統(tǒng)、災情采集與獲取子系統(tǒng)、災情處理子系統(tǒng)、地震應急基礎(chǔ)數(shù)據(jù)庫管理子系統(tǒng)、動態(tài)指揮標繪子系統(tǒng)、系統(tǒng)管理子系統(tǒng)等。

服務提供層：主要包括可復用構(gòu)件提供的服務，構(gòu)成節(jié)點服務，被業(yè)務流程集成。

應用平臺：針對內(nèi)網(wǎng)用戶的專業(yè)功能應用界面以及互聯(lián)網(wǎng)用戶的WEB信息發(fā)布應用平臺，各類用戶可通過瀏覽器、客戶端、PDA、手機等與系統(tǒng)交互。

服務集成總線：利用服務集成總線ESB管理各層服務，并通過流程編排服務實現(xiàn)地震應急業(yè)務各項功能，ESB通過消息機制松散耦合服務節(jié)點。

系統(tǒng)安全、管理機制：本系統(tǒng)的安全設(shè)施除依賴硬件平臺提供的安全設(shè)施外，還提供軟件方面的系統(tǒng)安全考慮，如用戶權(quán)限、角色的劃分、系統(tǒng)日志記錄等。

數(shù)據(jù)交換標準與規(guī)范體系：遵循中國地震應急指揮技術(shù)系統(tǒng)建設(shè)與數(shù)據(jù)庫建設(shè)的規(guī)范以及數(shù)字西安項目相關(guān)規(guī)范等。

運維體系：該體系實時監(jiān)控和采集系統(tǒng)運行狀態(tài)和各功能模塊運行性能參數(shù)，為系統(tǒng)管理員提供分析、診斷、優(yōu)化和排障的指導信息，并提供本系統(tǒng)各功能模塊運行實時監(jiān)控信息展示，能定期生成系統(tǒng)運行報告，關(guān)鍵功能模塊故障實時報警。

3 系統(tǒng)功能

3.1 地震觸發(fā)與快速響應子系統(tǒng)

在接到地震觸發(fā)信號后，該子系統(tǒng)可完成以下功能：①快速發(fā)布地震消息；②通知災情上報人員進行災情收集；③快速進行震情、災情的評估與處理，提供震中位置、災區(qū)范圍、人員傷亡、經(jīng)濟損失、次生危險源等一系列預評估結(jié)果（如圖3所示）；④以短信（或者帶震中位置分布的彩信）發(fā)到相關(guān)人員的手機上（如圖4所示）；⑤自動生成災情上報的災情文檔，自動生成向領(lǐng)導匯報的災情初步評估的PPT報告（如圖5所示），其中包括災情的人口、經(jīng)濟、自然環(huán)境等背景資料，災區(qū)盲估的結(jié)果，相關(guān)的輔助對策信息等；⑥為抗震救災指揮部提供應急處置、實時標注、綜合查詢和信息展示等服務。

圖3 地震影響場范圍評估示意圖Fig. 3 Schematic diagram of the earthquake intensity

圖4 評估結(jié)果短信息發(fā)布界面Fig. 4 The interface of assessment of short information interface

圖5 用于向政府匯報的PPTFig. 5 PPT for reporting to the government

3.2 地震應急輔助決策子系統(tǒng)

該子系統(tǒng)可為指揮人員提供一系列災區(qū)信息，為其制訂各種救災行動方案、指揮決策服務。它是為指揮員和各部門救災指揮服務的、交互式的地震應急輔助決策系統(tǒng)，可回答首長的相關(guān)實時詢問，為首長提供救災指揮所需的相關(guān)提示信息，提出分層次的、必要的應急救災行動輔助決策建議，以協(xié)助指揮員快速制定救災方案、部署救災行動。

該子系統(tǒng)可主要解決：哪危險，如何搶險？可能被埋壓人員情況（如圖6所示）？哪重要，如何保全？災民需要什么？搶險需要什么？特大目標如何保護？交通管制與路線如何確定？派多少救災隊伍去？去哪里？去干什么？需要什么特殊的裝備和設(shè)施，多少？各個救災搶險事項的輕重緩急如何確定？當?shù)赜泻翁厥獾膶ο笮枰獞睍r關(guān)注？預案的使用（如圖 7所示）與動態(tài)的輔助決策等。

圖6 可能被埋壓人員空間分布示意圖Fig. 6 The picture of spatial distribution of buried pressure personnel

圖7 抗震救災指揮部結(jié)構(gòu)示意Fig. 7 Schematic diagram of the earthquake relief headquarters

3.3 地震應急信息協(xié)同子系統(tǒng)

該子系統(tǒng)可在西安市應急聯(lián)動系統(tǒng)與本系統(tǒng)之間、本系統(tǒng)與市級其他防震減災小組成員單位的應急指揮平臺之間、本系統(tǒng)與陜西省地震應急指揮技術(shù)系統(tǒng)之間建立信息交換渠道。在地震發(fā)生后，本系統(tǒng)會自動將震情信息協(xié)同到各成員單位，在評估與輔助決策階段，會將相關(guān)的人員傷亡、次生災源、交通等評估與實際的災情信息協(xié)同到各成員單位（如圖8所示），同時接受各成員單位反饋的災情、救援信息，以便達到各單位各施其職，協(xié)同開展應急救援工作。

圖8 地震應急信息協(xié)同功能界面Fig. 8 Functional interface of earthquake emergency coordination

3.4 地震信息服務與發(fā)布子系統(tǒng)

地震信息服務與發(fā)布子系統(tǒng)，可用于在地震應急期間將地震震情、災情、應急救災、地震現(xiàn)場、各部門應急反應措施、指揮部指揮信息等進行抽取、歸類、組織，并向各部門分層次發(fā)布。針對不同層次的被發(fā)布對象，信息發(fā)布的級別和內(nèi)容有所不同，包括地震應急信息服務、科學考查、災評信息服務、恢復重建信息服務等。

3.5 災情采集與獲取子系統(tǒng)

該子系統(tǒng)建立了中國地震局遙感地震災害信息分析與處理系統(tǒng)的接口；地震現(xiàn)場流動災情采集、編輯、傳輸模塊；基于網(wǎng)站、電話及相關(guān)災情采集終端的災情上報軟件模塊；同時還建立了與地震烈度速報系統(tǒng)的接口。

3.6 災情數(shù)據(jù)處理子系統(tǒng)

該子系統(tǒng)主要包括以下模塊：災情數(shù)據(jù)的匯集、分類、篩選、甄別、入庫模塊；災情動態(tài)跟蹤與展示模塊；災情信息管理模塊；災情信息發(fā)布模塊。

3.7 實時指揮標繪子系統(tǒng)

該子系統(tǒng)通過建立地震應急標號庫，提供根據(jù)現(xiàn)場反饋的信息在電子地圖上直接標繪，跟蹤、顯示現(xiàn)場救援、科考實時工作進程；制作任務部署、調(diào)度圖；提供在GIS地圖上對地震應急工作、災區(qū)情況等相關(guān)信息進行動態(tài)標注的功能（如圖9所示），可提供地震應急救援的綜合顯示，以便于抗震救災指揮部綜合部署應急救援工作。

圖9 救援力量集結(jié)標繪示意圖Fig. 9 The picture of rescue force gather

4 系統(tǒng)特色

本系統(tǒng)是國內(nèi)第一套在總結(jié)“5.12”汶川特大地震經(jīng)驗教訓的基礎(chǔ)上，在 SuperMap iServer平臺上采用現(xiàn)代軟件工程技術(shù)開發(fā)的、功能完善且方便實用、符合規(guī)范要求、縱向完全兼容、橫向互聯(lián)互通的省會大城市地震應急指揮技術(shù)系統(tǒng)。本系統(tǒng)具有以下特色：

（1）在總結(jié)汶川地震應急處置工作經(jīng)驗和教訓的基礎(chǔ)上，對已有的應急指揮技術(shù)系統(tǒng)進行了較大的改進和提升。

（2）完善了系統(tǒng)快速觸發(fā)方法。在原有手工輸入地震三要素的基礎(chǔ)上，增加了EQIM平臺自動觸發(fā)和定制自動觸發(fā)新方法。

（3）拓展了地震應急技術(shù)系統(tǒng)有效應對的震級邊界。對小于等于7.0級的地震采用點源地震烈度影響場分布計算模型；對于大于7.0級的地震采用震級與破裂長度之間的關(guān)系模型，并結(jié)合余震分布圖進行繪制災區(qū)范圍；對于小于5級的地震，根據(jù)傳統(tǒng)模型不能勾畫出烈度影響的范圍，在本系統(tǒng)中也補充了地震有感范圍勾畫的功能。通過以上新模型的應用，使得地震應急指揮技術(shù)系統(tǒng)能靈活應對4—8級（以及8級）以上地震的應急工作，有效的彌補了相關(guān)領(lǐng)域的不足。

（4）初步完善了地震應急輔助決策模型。

（5）增加了專題地圖快速定制，包括專題地圖定制模型設(shè)計和專題地圖輸出定制模型。

（6）完善了地震信息服務與發(fā)布，包括地震應急信息服務、科學考查和災評信息服務、恢復重建信息服務等。

（7）增加了實時動態(tài)標繪功能。

（8）創(chuàng)新應用了地震應急基礎(chǔ)數(shù)據(jù)更新、共享模式。

（9）應急聯(lián)動設(shè)計特色突出，方便實用。

（10）在地震應急領(lǐng)域首次采用國產(chǎn)自主知識產(chǎn)權(quán)的GIS平臺——SuperMap GIS。

5 結(jié)束語

本系統(tǒng)的開發(fā)和構(gòu)思基于“十五”中國地震應急指揮技術(shù)系統(tǒng)建設(shè)的經(jīng)驗，并結(jié)合汶川地震后對震時應急指揮技術(shù)系統(tǒng)與實踐經(jīng)驗的總結(jié)和反思，實現(xiàn)了地震應急指揮和地震信息綜合服務等功能。本系統(tǒng)加快促進了城市應急聯(lián)動機制，有效整合了社會資源，全面提升了地震應急綜合能力。

Design and Implementation of Xi'an Earthquake Emergency Command Technology System

Fan Lingchun, Hu Bin and Li Yirui
（Earthquake Administration of Sichuan Province，Chengdu 611041，China）

The design and Implementation of Xi’an Earthquake Emergency Command Technology System was introduced detailedly in three main facets of system architecture, function application and system feature in this paper. The system was developed on the basis of the SuperMap Server GIS platform and is the first one applied to the earthquake emergency of provincial center cities. Its applications have provided many valuable experiences for the construction and development of Metropolitan Earthquake Emergency Command Technology System.

Earthquake Emergency Command Technology System; Digital Xi’an; B/S architecture

范靈春，胡斌，李誼瑞，2011.西安市地震應急指揮技術(shù)系統(tǒng)設(shè)計與實現(xiàn). 震災防御技術(shù)，6（2）：190—198.

西安市地震局地震應急指揮技術(shù)系統(tǒng)建設(shè)項目

2011-04-12

范靈春，女，生于1974年。高級工程師。主要從事減災救助、震害防御計算機管理系統(tǒng)研制與地震應急指揮技術(shù)系統(tǒng)研究工作。E-mail:fanlingchun@163.com

致謝：本系統(tǒng)在開發(fā)過程中得到了地震行業(yè)有關(guān)專家、西安市地震局、陜西省地震局、北京超圖軟件股份有限公司、四川數(shù)碼物聯(lián)網(wǎng)絡(luò)科技有限責任公司、神州數(shù)碼（中國）有限公司的大力支持和協(xié)助，在此表示衷心的感謝。