基于天地圖的互聯網地震災情快速獲取與處理系統設計與實現1

帥向華 劉 欽 甄 盟 馮 蔚

（中國地震臺網中心，北京 100036）

基于天地圖的互聯網地震災情快速獲取與處理系統設計與實現1

帥向華 劉 欽 甄 盟 馮 蔚

（中國地震臺網中心，北京 100036）

互聯網是信息的最大和最廣泛應用的載體，互聯網已經成為地震災情快速獲取的一個重要渠道。本文介紹了基于天地圖的互聯網地震災情獲取與處理系統的總體結構、技術流程和功能設計與實現。該系統采用的GIS開發平臺是ArcEngine，數據庫是SQLServer，互聯網數據服務平臺采用開源的天地圖。

互聯網 地震災情 災情獲取 GIS 天地圖

引言

我國的地震災情獲取一直存在瓶頸問題，其主要表現為幾個原因，一是我國幅員遼闊，發震區域地形復雜；二是發震區域氣象條件復雜；三是災情獲取手段不足；四是災情處理能力有限。隨著互聯網技術的飛速發展和人們對互聯網依賴性的逐步提高，互聯網已經成為信息的最廣泛載體，地震之后，互聯網上會迅速出現各種各樣的與此次地震相關的信息。互聯網無疑也應該是地震災情獲取的重要渠道之一，研究基于互聯網的地震災情獲取與處理系統，對于實現從互聯網主動快速獲取地震災情信息具有非常重要的意義，作為地震災情獲取的重要手段之一，能夠為地震發生之后的不同時段，包括地震應急的黑箱期、灰箱期和白箱期提供非常有用的信息支持。但是其中還存在很多值得研究和商榷的問題，需要我們不斷努力探索和研究，為地震應急指揮以及其它災害和公共事件的應急指揮提供技術研究基礎。

基于互聯網的災情獲取方法國內外已有相關研究。美國USGS基于網絡的社區烈度調查系統，通過互聯網平臺，依據修訂的麥氏烈度表不同烈度的判別指標，以電子問卷的形式調查地震有感范圍區網民對地震的感知情況，最后通過匯總和統計，給出以郵政編碼為統計單元的社區烈度結果（USGS，2012；胡素平等，2012）；國內基于網絡的山東地震災情收集分析處理系統，借助網絡資源，把人們對地震的感覺和看到的建筑物震害程度以及地表破壞和生命線破壞現象迅速地收集、處理和分析，快速驗證和修正地震應急指揮系統基于地震應急數據庫給出的地震影響和災情評估結果（董翔等，2007）。上述這些互聯網災情獲取技術是通過網民上報的方式進行的，信息源得不到保證。作者通過地震行業專項研究了基于互聯網主動獲取地震災情信息的地震災情網絡媒體獲取與處理模型，實現地震災情的主動獲取與快速處理及文本信息的空間化（帥向華等，2013）。該模型所定義的地震災情分為9類，分別為震情信息、有感范圍、人員傷亡、房屋破壞、交通中斷、通信中斷、斷水斷電、次生災害、經濟損失。本文介紹基于該模型實現的計算機系統的設計和功能實現，為該模型和系統的業務應用提供平臺服務。

1 系統設計

1.1 總體結構設計

系統采用B/C/S結構進行設計，以ArcEngine作為GIS開發平臺，以天地圖作為互聯網地圖平臺和地圖數據資源，以SQLServer作為數據庫。系統體系結構如圖1所示。

依據系統業務應用需求、組織管理體系、網絡工作環境、系統安全保障與數據交換的需要，系統以統一數據庫規范為基礎，體系總體結構采用多層次異構系統。主要包括系統支持軟件、基礎支持平臺、業務運行平臺、集成業務系統。

系統支持軟件提供系統業務運行所需公用運行環境，包括操作系統、數據庫服務器、應用服務器、GIS服務器和Web服務器等。

圖1 系統總體結構圖Fig. 1 Overall structure of the system

基礎支持平臺為本系統運行管理與基本服務軟件，其中地圖服務采用國家權威的“天地圖”。“天地圖”是國家測繪地理信息局建設的地理信息綜合服務網站，“天地圖”運行于互聯網、移動通信網等公共網絡，以門戶網站和服務接口兩種形式向公眾、企業、專業部門、政府部門提供24小時不間斷“一站式”地理信息服務。各類用戶可以通過“天地圖”的門戶網站進行基于地理位置的信息瀏覽、查詢、搜索、量算，以及路線規劃等各類應用；也可以利用服務接口調用“天地圖”的地理信息服務，并利用編程接口將“天地圖”的服務資源嵌入到已有的各類應用系統（網站）中，并以“天地圖”的服務為支撐開展各類增值服務與應用，從而有效緩解地理信息資源開發利用中技術難度大、建設成本高、動態更新難等突出問題（李志剛等，2012）。

業務運行支持平臺為構成系統的主要功能模塊，主要包括空間定位與分組、信息處理、信息分類、查詢統計、存儲管理、專題圖顯示等。

集成業務系統為依據項目總體需求對系統各項功能進行集成而形成的若干子系統并總集成為整個系統。子系統依據其任務要求集成所需要的功能模塊和系統其它資源。同一功能模塊可被多個子系統調用。

1.2 系統技術流程設計

1．系統技術流程設計如圖2所示。

圖2 系統技術流程Fig. 2 Flow chart of the system

按照信息的流轉分為信息收集、信息處理和信息服務三個部分。系統入口為地震觸發，通過地震三要素來進行系統觸發，信息收集主要利用人工智能的方式，多策略地完成對信息的收集和下載工作，同時提供本地信息的錄入接口，實現對網絡資源和現場資源的集中使用，收集到的信息保存到原始網絡地震災情數據庫中；信息處理主要是對采集到的信息，進行地址去重、主體內容提取、關鍵詞提取及文檔摘要、內容去重、內容分類后，將信息保存于地震災情分類數據庫表中，然后對這些信息進行地名提取和文檔信息的空間化處理，將此信息保存于地震網絡災情空間化處理結果庫表中；信息服務主要是為各級用戶提供信息瀏覽和查詢的綜合展示服務平臺，實現信息的空間化展示、信息綜合和綜合災情文檔產出。

1.3 數據庫設計

1.3.1 數據庫表設計

系統數據庫采用SQLServer2005數據庫作為基礎信息的存儲。數據可分為靜態基礎類數據和動態更新類數據。動態更新數據有地震事件記錄數據、互聯網抓取的災情信息數據、處理后的各類災情數據。靜態基礎數據有地名提取基礎數據、災情分類數據。圖3給出了靜態基礎類數據和動態更新類數據的具體分類情況。

圖3 數據分類說明Fig. 3 Data classification and description

新聞類數據存儲表：存儲從新聞網頁抓取的與本次地震相關的內容，存放的是未經過處理的原始數據。

論壇社區類數據存儲表：存儲從論壇網頁抓取的與本次地震相關的內容，存放的是未經過處理的原始數據。

博客類數據存儲表：存儲從博客網頁抓取的與本次地震相關的內容，存放的是未經過處理的原始數據。

地震事件：記錄每次地震事件的時空參數，同時系統各項內容以地震事件的方式進行組織。

地震災情分類表：按照地震災情分類字典對每次地震所收集到的網絡地震災情進行分類的網絡災情信息分類結果表。

地名表：全國地名庫，按照省、地市、縣、鄉鎮四級行政級別構建地名表。

地名取值范圍表：按照不同震級構建距離震中不同取值范圍的地名取值范圍表。

震例震中地名表：歷史震例的震中地名表。

地震災情分類字典表：按照震情信息、有感范圍、人員傷亡、房屋破壞、交通中斷、通信中斷、斷水斷電、次生災害、經濟損失9種災情分類建立的基于網絡用戶習慣的地震災情分類詞匯表。

1.3.2 各類數據間的關系

各類網絡抓取的災情信息通過災情分類代碼與分析處理結果數據進行關聯，各類數據處理結果按照地震事件組織，通過事件ID進行關聯，其關系如圖4所示。

圖4 數據關系圖Fig. 4 Chart of data relationship

1.4 系統產出設計

地震發生之后，各類信息在網絡上出現的時間順序表現出一定的規律，因此，為充分利用網絡資源，并及時提供網絡災情信息服務，系統產出采用不同時段的網絡災情匯集報告來表現，并為各有關地震應急單位提供服務，該報告被命名為網絡地震災情快報。網絡地震災情快報按照信息產出的時間設計為兩個階段的報告，分別為第一階段的網絡地震災情快報和第二階段的網絡地震災情快報。

其中，第一階段的網絡地震災情快報的信息種類較少，表現形式主要是文字和表格。包括地震參數（包括中國地震臺網和USGS實時數據）、數據來源、有感范圍、房屋破壞情況、人員傷亡和震情信息。由于有感范圍涉及的地名信息數據跨度較大，因此，對于有感范圍采取按照震級大小來確定有感范圍的地名級別的原則進行有感范圍地名的表示，震級越大，地名的行政級別越高，震級越小，地名的行政級別越低。5.0級及以下地震有感范圍表達至縣級或鄉鎮級，5.0—6.4級地震有感范圍表達至縣級，6.5—7.4級地震有感范圍表達至地市級，7.5級以上地震有感范圍表達至省級。第二階段的網絡地震災情快報的信息種類基本包括了所定義的災情信息種類，表現形式包括文字、表格和地圖圖片。信息類型包括地震參數（包括中國地震臺網和USGS實時信息）、數據來源、有感范圍、房屋破壞情況（含破壞情況空間分布圖）、人員傷亡（含傷亡空間分布圖）、生命線工程破壞、地震地質災害、其他次生災害、災害空間分布綜合圖、經濟損失和震情信息。有感范圍的取值方法與第一階段的報告相同。

2 功能實現

系統的功能按照信息處理階段進行劃分和實現，分別為網絡地震災情抓取子系統、網絡地震災情信息處理子系統、網絡地震災情發布子系統。圖5為系統的功能實現框圖。

其中，網絡地震災情抓取子系統實現網頁監測、網站監測、全網搜索、行業垂直網深度搜索、新聞（博客、論壇、定向）下載、信息匯集和系統后臺維護功能等。

系統按照地震專題和設定的關鍵字等進行相關搜索，搜索成果包括兩類：一類是定向搜索結果，主要為USGS地震要素數據（地震時間信息、位置信息、地震深度信息）、民政部網站關于地震專題的人員傷亡與經濟損失數據信息、科學數據共享中心關于地震專題的余震數據信息；另一類是元搜索結果，為來自新聞網、論壇、博客的地震震情、災情原始數據。

圖5 系統功能結構圖Fig. 5 Structure of the functions in the system

網絡地震災情處理子系統實現地震事件的發布，根據地震時空參數，添加地震事件，以地震發震時刻作為唯一索引條件，從搜索結果中抽取相關信息。對于內容處理則實現地址去重、主要內容提取、關鍵詞提取與全文摘要自動生成、內容去重、內容重分類、文檔信息空間化等功能。圖6為地震災情處理后的結果列表展示（部分內容）。

圖6 系統實現示例Fig. 6 A case study of the system

網絡地震災情發布子系統實現基于天地圖的災情信息的地圖發布、災情的自動標注與查詢展示、地震災情綜合文檔信息的自動化處理和產出等。基于地圖的展布不僅可以在行政區劃圖上展示，也可以在遙感地圖上進行展示，兩種展示方式展示出來的結果可以進行相互補充。

3 結語

本文通過研究天地圖應用開發技術、互聯網地震災情處理、災情信息綜合展示技術，設計并實現了基于天地圖的互聯網地震災情處理與展示系統。系統的設計和實現具有以下四個方面的特點。

（1）首次利用信息智能搜索技術實現了地震災情的互聯網主動信息獲取，利用自然語言處理技術實現災情信息的自動分類。

（2）利用GIS技術，并基于天地圖實現非結構化文檔信息的空間化處理，自動提取地名和空間定位。

（3）首次在地震領域引入我國權威的互聯網地圖——天地圖，開展技術應用，為同行業和相關行業的互聯網地圖應用提供了基礎。

（4）實現中國大陸境內破壞性地震的災情空間分布圖和地震災情分析報告的動態生成。系統7×24小時不間斷運行，在接收到地震速報參數后，自動判斷啟動系統搜索功能，可實時給出搜索結果信息發布給指揮部；并在1小時、2小時，以后每隔6小時產出不同時間段的地震災情空間分布圖和災情綜合分析報告提交指揮部。

董翔，肖蘭喜，杜憲宋等，2007. 基于網絡的山東地震災情收集分析處理系統. 華北地震科學，25（3）：6—10.

胡素平，帥向華，2012. 網絡地震災情信息智能處理模型與地震烈度判定方法研究. 震災防御技術，7（4）：420—430.

李志剛，蔣捷，翟永，王茜，黃蔚，2012. 面向分布式服務聚合的“天地圖”總體技術架構. 測繪地理信息，37（5）：13—15.

帥向華，胡素平，鄭向向，2013. 地震災情網絡媒體獲取與處理模型研究. 自然災害學報，（3）：178—184.

USGS. Did you feel it[EB/OL]. USA：USGS，2012. http：//earthquake.usgs.gov/earthquakes/dyfi/.

Design and Implementation of Fast Acquisition and Procession System of Earthquake Disaster Situation from Internet Media based on Map World

Shuai Xianghua, Liu Qin, Zhen Meng and Feng Wei

(China Earthquake Networks Center, Beijing 100036, China)

Internet is the largest carrier of the information which is widely used. Internet has become an important channel for quick acquisition earthquake disaster situation. This paper introduces fast acquisition and procession system of earthquake disaster situation from Internet media based on Map world, including the overall structure, technical process and functional design and implementation. In the system GIS Arc Engine is used as the platform, SQL Server is the database management carrier, and the open-source Map world is utilized as Internet data service source.

Internet; Earthquake disaster situation; Disaster situation acquisition; Geographic information system; Map world

帥向華，劉欽，甄盟，馮蔚，2014．基于天地圖的互聯網地震災情快速獲取與處理系統設計與實現．震災防御技術，9（3）：

486．

10.11899/zzfy201403151 基金項目 地震行業科研專項（201108002-04）南北地震帶大震極災區速判及災情展布關鍵技術研究——地震災情網絡、媒體獲取與處理模型研究

2014-04-25

帥向華，女，生于1973年。1998年獲得碩士學位，副研究員，碩士研究生導師。主要從事震害預測、地震災害應急及GIS應用等研究。E-mail：Shuaixhua@sina.com