地震冗余信息的特點(diǎn)分析與處理方法的思考

步 兵,王巍巍

(1.中國地質(zhì)大學(xué) (北京)地球科學(xué)與資源學(xué)院,北京100083;2.中國地震應(yīng)急搜救中心,北京100049)

伴隨著地震災(zāi)害的頻發(fā),我國對地震信息的處理正在逐步完善,特別是在汶川和玉樹地震之后,大量的第一時(shí)間信息處理,給我們決策提供了很好的依據(jù),但是同時(shí)我們也發(fā)現(xiàn),在地震時(shí)第一時(shí)間所獲取的信息有很多是冗余或者錯(cuò)誤的,最快地進(jìn)行信息判斷、檢索、分類、匯總及上報(bào),是有效進(jìn)行指揮調(diào)動和救援力量部署的先決條件[1],因此,本文著重討論地震信息開始時(shí)的特點(diǎn),并通過數(shù)學(xué)模型討論分析數(shù)據(jù)的有效性,并探討一種經(jīng)驗(yàn)值來提高實(shí)際數(shù)據(jù)的真實(shí)性。

1 地震冗余信息特點(diǎn)及處理流程

信息的發(fā)布后通常有兩種情況:

1)沒有反饋信息,一般由以下四種原因造成:

①無生還人員;②當(dāng)?shù)厥謾C(jī)基站破壞嚴(yán)重;③網(wǎng)絡(luò)風(fēng)暴;④沒有破壞。

2)收到反饋信息,按照信息的來源分為兩類:①來自地震災(zāi)情速報(bào)員;②來自普通民眾。

對于信息首先要進(jìn)行有效性確認(rèn),特別是民眾的信息,因?yàn)樗麄儧]有進(jìn)行過專業(yè)的培訓(xùn),并不了解地震上報(bào)信息的標(biāo)準(zhǔn)格式與有效內(nèi)容。所以要進(jìn)行信息的分析與冗余處理,最后在進(jìn)行兩種來源的信息對比,收報(bào)員的信息具有優(yōu)先性原則,如果沒有收報(bào)員的反饋信息,就對民眾信息進(jìn)行分析處理,得到有效數(shù)據(jù)[2-5]。具體的信息處理結(jié)構(gòu)流程見圖1。

2 冗余信息處理原則

2.1 地震災(zāi)情速報(bào)員信息處理優(yōu)先原則

速報(bào)員經(jīng)過前期專業(yè)的培訓(xùn),對系統(tǒng)所需的災(zāi)情信息標(biāo)準(zhǔn)性有良好的掌握,其數(shù)據(jù)的真實(shí)性可信度大,具有優(yōu)先考慮原則。

圖1 冗余信息處理結(jié)構(gòu)圖

2.2 信息處理時(shí)間分段原則

對于地震發(fā)生初始時(shí)期,信息的主要來源是廣大民眾和部分地震災(zāi)情速報(bào)員,他們的信息數(shù)據(jù)理論上會有很大差距,數(shù)據(jù)的準(zhǔn)確度和有效性不高,需要對所有數(shù)據(jù)進(jìn)行綜合分析;而對于地震后期,災(zāi)情信息更多的是通過專業(yè)人員渠道獲得,其精確度和有效性較高,所以在信息處理的時(shí)間上,要進(jìn)行分段考慮,用不同方法統(tǒng)計(jì)分析。

2.2.1 信息量與時(shí)間模型

地震發(fā)生后的信息量與時(shí)間關(guān)系如圖2所示。

圖2 震后信息量與時(shí)間關(guān)系圖

信息量與時(shí)間的函數(shù)表達(dá)式:

Y值代表信息量 (W)以萬條數(shù)為量綱;X值代表地震發(fā)生后的天數(shù) (T);K值代表經(jīng)驗(yàn)常數(shù),反映地震后信息量最高時(shí)的天數(shù)情況。

該函數(shù)模型的意義在于,將信息處理的時(shí)間周期分段,以 K值作為分段依據(jù),當(dāng) XK時(shí),是收集信息的衰退平穩(wěn)階段,該階段的特點(diǎn)是信息數(shù)據(jù)大體穩(wěn)定,復(fù)雜和差異性比較小,這是因?yàn)樾畔⒌闹饕獊碓词菍I(yè)人員或機(jī)構(gòu)。

2.2.2 經(jīng)驗(yàn)值 K選取

從地震發(fā)生后響應(yīng)人數(shù)的變化中可以看出:

中等破壞強(qiáng)度 (4～6級地震):地震破壞較小,地震災(zāi)情信息響應(yīng)在時(shí)間上,響應(yīng)速度快,能夠在幾個(gè)小時(shí)內(nèi)完成對地震災(zāi)情的宏觀把握;在地震發(fā)生后1h內(nèi),響應(yīng)人數(shù)達(dá)到總響應(yīng)人數(shù)的20%;3h后,響應(yīng)人數(shù)才達(dá)到響應(yīng)總?cè)藬?shù)的40%;而12h,響應(yīng)人數(shù)達(dá)到90%以上。

重大破壞性地震 (7級以上地震):地震破壞嚴(yán)重,涉及范圍廣,地震災(zāi)情信息在時(shí)間上依次滯后響應(yīng)。

因此,建議在中等破壞強(qiáng)度 (4～6級地震)中,K值建議選取為1d(12h)左右;在重大破壞性地震(7級以上地震)中,K值應(yīng)盡量大于1d(12h)。

2.2.3 分類處理方法

針對XK時(shí),信息的復(fù)雜度較小,由于專業(yè)人員或機(jī)構(gòu)的不斷加入,使得數(shù)據(jù)的真實(shí)性大大提高,采用取大值算法可以有效反映地震現(xiàn)場實(shí)際情況。

3 冗余信息處理方法

3.1 中值算法

基本思想:對于一組數(shù)據(jù),將所有傷亡人數(shù)值或烈度評估值從小到大的順序進(jìn)行排序并計(jì)算排序后序列的中值,用以作為有效值。

數(shù)學(xué)表達(dá):設(shè)有一個(gè)一維序列值f1,f2,f3…fn,按所需取長度為m(m為奇數(shù))。再將這m個(gè)數(shù)按其數(shù)值大小排列,取其序號為正中間的那個(gè)數(shù)作為輸出 Y用數(shù)學(xué)公式表示為:

應(yīng)用環(huán)境:針對X

在實(shí)際使用時(shí),該算法有效地避開了由于人為造成的主觀個(gè)別誤差,同時(shí)又對全部數(shù)據(jù)進(jìn)行了考慮,并且使得出現(xiàn)最多的情況得以保留。

3.2 取大值算法

基本思路:對于一組數(shù)據(jù)特別是傷亡人數(shù),其特點(diǎn)是有逐漸增加的趨勢,距離現(xiàn)在越近,數(shù)據(jù)時(shí)效性越高,數(shù)據(jù)的實(shí)際意義在于跟蹤最大值的不斷出現(xiàn)。

數(shù)學(xué)表達(dá):設(shè)有一個(gè)一維序列值f1、f2、f3…fn。取其中數(shù)值最大的一項(xiàng)作為輸出 Y,用數(shù)學(xué)公式表示為:

應(yīng)用環(huán)境:針對X>K時(shí),地震信息收集的衰退平穩(wěn)階段

在實(shí)際使用中,該算法及時(shí)有效地跟蹤不斷收集的數(shù)據(jù)最大值,由于專業(yè)人員或機(jī)構(gòu)的信息量逐步加大,數(shù)據(jù)的真實(shí)有效性也隨之提高,往往最大值能夠客觀上反應(yīng)一定真實(shí)情況,隨著時(shí)間不斷推移,信息量與數(shù)據(jù)值也逐步趨于穩(wěn)定。

4 結(jié)語

本文所討論的分段處理方法是依據(jù)震后信息量數(shù)學(xué)模型得出,其中 K值的選取主要是依靠以往地震發(fā)生區(qū)內(nèi)的統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)來定義的,需要再進(jìn)一步的研究中,確定出一個(gè)閥值。

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