HAZ－China地震災(zāi)害損失評(píng)估系統(tǒng)設(shè)計(jì)及初步實(shí)現(xiàn)

陳洪富

（中國地震局工程力學(xué)研究所，哈爾濱 150080）

（作者電子信箱：陳洪富：chen－h(huán)ongfu＠163．com）

過去三十多年里，我國在震害預(yù)測(cè)、地震應(yīng)急救援、地震現(xiàn)場(chǎng)工作和災(zāi)后恢復(fù)重建等領(lǐng)域取得了豐碩的研究成果，完成了三十余個(gè)城市和大型企業(yè)的震害預(yù)測(cè)工作并建立了相應(yīng)的信息管理與輔助決策系統(tǒng)，構(gòu)建了較為完善的地震現(xiàn)場(chǎng)工作標(biāo)準(zhǔn)體系，基本建成了覆蓋中國大陸的全國一體化的地震應(yīng)急指揮技術(shù)系統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)，在應(yīng)對(duì)汶川和玉樹兩次重特大地震的應(yīng)急救援行動(dòng)中發(fā)揮了積極作用，為國務(wù)院和各級(jí)政府防震減災(zāi)規(guī)劃和地震應(yīng)急指揮決策提供了重要依據(jù)和有力的技術(shù)支撐。

然而，目前的國內(nèi)研究仍存在以下問題：各類震害防御和應(yīng)急指揮系統(tǒng)琳瑯滿目，系統(tǒng)重復(fù)建設(shè)造成資源浪費(fèi)和閑置，維護(hù)更新困難；系統(tǒng)軟／硬件建設(shè)投資費(fèi)用大，部分用戶無力承擔(dān)；部分信息系統(tǒng)的結(jié)果展示和輔助決策效果不佳，許多已建成系統(tǒng)被束之高閣沒有發(fā)揮應(yīng)有的作用；大多數(shù)信息系統(tǒng)都是基于C／S模式開發(fā)，服務(wù)范圍小；多局限于某城市的具體信息系統(tǒng)的研發(fā)和功能實(shí)現(xiàn)，技術(shù)沒有得到統(tǒng)一，缺乏統(tǒng)一的系統(tǒng)平臺(tái)。實(shí)際上，盡管這些技術(shù)系統(tǒng)操作界面和管理形式不同，但在基礎(chǔ)數(shù)據(jù)、評(píng)估模型等方面都是相通的、類似的，不應(yīng)人為的割裂開來。

針對(duì)以上問題和不足，考慮我國防震減災(zāi)實(shí)際需求并充分吸收國內(nèi)外最新成果，本文提出：基于WebGIS平臺(tái)，集成震害預(yù)測(cè)、地震應(yīng)急指揮、地震現(xiàn)場(chǎng)損失評(píng)估、房屋安全鑒定、災(zāi)后科學(xué)考察和恢復(fù)重建等業(yè)務(wù)功能，建立一個(gè)統(tǒng)一的HAZ－China地震災(zāi)害損失評(píng)估系統(tǒng)，通過Internet為不同用戶提供震前、震時(shí)、震后的綜合地震信息服務(wù)。本文較全面地分析和研究了該系統(tǒng)建設(shè)中的關(guān)鍵技術(shù)問題，主要工作和取得的成果如下：

（1）分析了地震業(yè)務(wù)需求和系統(tǒng)需求，提出了系統(tǒng)的總體功能和架構(gòu)設(shè)計(jì)思路，確定了系統(tǒng)的體系結(jié)構(gòu)、開發(fā)技術(shù)、GIS平臺(tái)、數(shù)據(jù)庫軟件和集成技術(shù)等。

（2）充分吸收《GB／T 19428－201X地震災(zāi)害預(yù)測(cè)及其信息管理系統(tǒng)技術(shù)規(guī)范》（征求意見稿）的最新技術(shù)思路和方法，確定了震害預(yù)測(cè)技術(shù)服務(wù)系統(tǒng)的基本功能和工作分級(jí)原則；總結(jié)了全國和各省市范圍地震動(dòng)衰減關(guān)系，給出了地震動(dòng)影響場(chǎng)的不同繪制方式和動(dòng)態(tài)修改方法，提出了地震動(dòng)影響場(chǎng)模塊的功能設(shè)計(jì)思路；以地震動(dòng)影響場(chǎng)模塊為例，詳細(xì)介紹了本系統(tǒng)所提出的地震模型組件化的實(shí)現(xiàn)流程，包括模型公式統(tǒng)一規(guī)范化、計(jì)算處理邏輯、接口設(shè)計(jì)等；提出了建筑物震害預(yù)測(cè)模塊的功能設(shè)計(jì)思路，總結(jié)了不同工作級(jí)別的各類建筑物的調(diào)查方式、抽樣率、易損性分析方法和結(jié)果展示方式，并建議了優(yōu)先采用的單體和群體建筑物易損性分析方法；初步介紹了生命線工程震害預(yù)測(cè)模塊的功能設(shè)計(jì)思路；提出了建筑物和生命線工程地震災(zāi)害經(jīng)濟(jì)損失估計(jì)模塊的功能設(shè)計(jì)思路；梳理了國內(nèi)外39類地震人員傷亡評(píng)估方法，并建議了4種優(yōu)先采用的方法，提出了地震人員傷亡估計(jì)模塊的功能設(shè)計(jì)思路；初步介紹了地震地質(zhì)災(zāi)害評(píng)價(jià)模塊、次生災(zāi)害分析模塊、防震減災(zāi)對(duì)策建議模塊的功能設(shè)計(jì)思路。

（3）闡述了地震應(yīng)急信息服務(wù)系統(tǒng)的的總體功能結(jié)構(gòu)、業(yè)務(wù)流程和數(shù)據(jù)流程，并以震害評(píng)估模型設(shè)計(jì)為例描述了UML在系統(tǒng)中的建模方式；定義了多種地震觸發(fā)方式，介紹了地震觸發(fā)模塊的基本功能和流程設(shè)計(jì)；梳理了快速預(yù)評(píng)估各類功能點(diǎn)，介紹了快速預(yù)評(píng)估與動(dòng)態(tài)跟蹤模塊的基本功能設(shè)計(jì)；梳理了各類地震應(yīng)急輔助決策功能點(diǎn)和應(yīng)急信息分類，介紹了地震應(yīng)急輔助決策模塊的基本功能和流程設(shè)計(jì)；初步介紹了地震災(zāi)情上報(bào)模塊、地震現(xiàn)場(chǎng)災(zāi)害直接損失評(píng)估模塊和地震現(xiàn)場(chǎng)建筑物安全鑒定模塊的基本功能；總結(jié)了36類地震評(píng)估模型，并將其劃分為震害評(píng)估模型、輔助決策模型和路徑分析模型三大類，分別簡述了其基本功能。

（4）初步介紹了恢復(fù)重建信息服務(wù)系統(tǒng)、綜合信息管理系統(tǒng)、信息發(fā)布系統(tǒng)、模型管理系統(tǒng)、用戶和權(quán)限管理等其他系統(tǒng)的基本功能設(shè)計(jì)，并分別給出了程序開發(fā)用例圖。

（5）提出了多精度多尺度的數(shù)據(jù)庫建設(shè)思路：以已有數(shù)據(jù)成果收集為主，輔以遙感影像提取和人口統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)推演等新方法，并補(bǔ)充典型地區(qū)現(xiàn)場(chǎng)調(diào)查數(shù)據(jù)；根據(jù)數(shù)據(jù)用途和精度不同，系統(tǒng)數(shù)據(jù)庫分為三個(gè)層次：詳實(shí)型數(shù)據(jù)、欠詳實(shí)數(shù)據(jù)和普適型數(shù)據(jù)，分別描述了各層次數(shù)據(jù)庫的數(shù)據(jù)來源、數(shù)據(jù)內(nèi)容、數(shù)據(jù)分類、數(shù)據(jù)存儲(chǔ)格式等；定義了統(tǒng)一的數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)規(guī)范；規(guī)定了空間數(shù)據(jù)處理要求；采用XML格式對(duì)系統(tǒng)各類參數(shù)和數(shù)據(jù)標(biāo)準(zhǔn)化處理；建立了數(shù)據(jù)庫存儲(chǔ)更新維護(hù)方案。

（6）實(shí)現(xiàn)了系統(tǒng)包括硬件部署、軟件平臺(tái)選擇、數(shù)據(jù)庫、開發(fā)框架、計(jì)算流程等內(nèi)容的設(shè)計(jì)與集成；給出了界面原型設(shè)計(jì)方法，通過程序開發(fā)實(shí)現(xiàn)了系統(tǒng)首頁界、地震動(dòng)影響場(chǎng)、建筑物震害預(yù)測(cè)等展示界面；初步實(shí)現(xiàn)了設(shè)定地震下的地震影響場(chǎng)繪制、建筑物震害預(yù)測(cè)、生命線工程震害預(yù)測(cè)、經(jīng)濟(jì)損失評(píng)估和人員傷亡評(píng)估的計(jì)算流程；實(shí)現(xiàn)了多種維度的評(píng)估結(jié)果查詢與統(tǒng)計(jì)、文檔和專題圖的展示功能。

（7）首次提出了基于云計(jì)算平臺(tái)的HAZ－China地震災(zāi)害損失評(píng)估系統(tǒng)的初步設(shè)想，給出了總體框架和基本功能；詳細(xì)闡述了云計(jì)算平臺(tái)的4個(gè)服務(wù)層次的基本功能，包括地震應(yīng)用服務(wù)層、地震業(yè)務(wù)開發(fā)平臺(tái)服務(wù)層、地震數(shù)據(jù)服務(wù)層和基礎(chǔ)設(shè)施服務(wù)層；建立了系統(tǒng)的體系結(jié)構(gòu)；最后指出了近期的首要任務(wù)是實(shí)現(xiàn)地震應(yīng)用服務(wù)層的功能。