基于國普數據的蘆山縣地震應急基礎數據更新及其應用研究1

申 源 蔡曉燕 張 瑩 郭紅梅

?

基于國普數據的蘆山縣地震應急基礎數據更新及其應用研究1

申 源1）蔡曉燕2）張 瑩1）郭紅梅1）

1）四川省地震局，成都 610041 2）四川易利數字城市科技有限公司，成都 610041

通過研究地理國情普查數據和四川省蘆山縣地震應急基礎數據庫的數據類型、數據結構及二者間的關系，完成了地理國情普查數據向蘆山縣地震應急基礎數據的轉換與更新；并以蘆山地震為例，利用城鎮地震應急快速評估系統驗證了更新后數據的可靠性。

地理國情普查數據 蘆山縣地震應急基礎數據庫 轉換 更新 地震災情評估

引言

地震災情快速評估是地震應急響應與政府決策的重要依據，可靠的地震災情快速評估對提高地震應急能力、減少地震災害損失有重要意義（楊天青等，2006）。地震災情評估的準確性主要依靠地震應急基礎數據的時效性，完善的地震應急基礎數據庫是地震應急指揮技術系統的重要支撐（聶高眾等，2002）。縣市防震減災工作部門作為最基層的防震減災單位，工作量大、人員少、任務重，開展防震減災工作缺乏當地的實際數據支撐，現有數據更新困難。目前，在地震應急評估與決策工作中使用基礎數據時存在如下幾個問題：①數據精度不夠高；②基礎數據的內容不足以滿足應急工作的需求；③部分基礎數據密級較高，無法使用（聶高眾等，2011）。地震發生后，無法為城鎮地震應急處置快速提供可靠的地震災情評估結果以及科學的輔助決策建議，直接影響城鎮的地震應急工作。

2015年，四川省完成了全省第一次包括地形地貌、交通植被覆蓋、水域、荒漠與裸露地、交通網絡、普查居民地與設施、地理單元、地質災害點以及蘆山地震災區城鎮規劃建設和生態環境修復等情況的普查工作。全國地理國情普查工作的主要目的是為全面查清我國地表自然和人文地理要素的現狀和空間分布情況。

為探索地理國情普查數據在提高地震應急基礎數據時效性、準確性方面的影響，深化地理國情普查成果的應用服務，提高縣市防震減災工作部門在地震發生后進行地震災情評估的準確性，本文開展了地理國情普查成果數據與縣市地震應急基礎數據的轉換及更新方法的研究，并以蘆山7.0級地震為例，通過城鎮地震應急快速評估系統進行檢驗，取得了良好效果。

1 現有基礎數據和技術平臺

（1）蘆山縣地理國情普查時點核準入庫數據

蘆山縣地理國情普查時點核準入庫數據基于四川省入庫成果和四川省入庫分縣成果提取，數據比例尺精度為1:10000，坐標為2000國家大地坐標系，經緯度坐標；高程基準采用1985國家高程基準，高程系統為正常高，高程坐標單位為“米”，數據現勢性為2015年，覆蓋整個蘆山縣。具體涉及到的圖層有：

①地表覆蓋數據集LcrDataset，主要包含地表覆蓋分類數據圖層，包括耕地、園地、林地、草地、房屋建筑區（群）、道路、構筑物、人工堆掘地、裸露地表、水體。

②交通網絡數據集TraDataset，主要包含鐵路、公路、城市道路、鄉村道路等交通線圖層、及其它各類交通點、線圖層。

③水域網絡數據集HydDataset，主要包含水體線、水體面圖層。

④構筑物要素數據集StrDataset，主要包含各類點、線、面構筑物，構筑物點包括閘、高速公路出入口、充電站等，構筑物線包括堤壩、隧道、橋梁等，構筑物面包括閘、碼頭尾礦堆放物等。

⑤地理單元數據集UniDataset，主要包含行政區劃點、線、面圖層，名勝古跡、自然文化保護區、居住小區、工礦企業、單位院落等面圖層、居住小區、工礦企業、單位院落點圖層等各類地理單元。

⑥元數據集MetDataset，包含各類數據的描述信息。

（2）蘆山縣地震應急基礎數據庫

蘆山縣地震應急基礎數據庫數據共包括42個大類，65個小類的圖、表數據。矢量數據比例尺精度為1:10000，坐標為2000國家大地坐標系，經緯度坐標。其中：

①基礎地理數據現勢性為2012年，主要包括行政區劃界限、水系、道路等。

②表數據現勢性為2012年，主要包括人口統計表、房屋基本情況調查表、國民經濟統計表等。

③地震專題數據，現勢性為2012—2015年，主要包括活動構造分布圖、地震區劃圖、地震活動、重點監視防御區、地震臺網、震害與救災案例等。

（3）城鎮地震應急快速評估系統

城鎮地震應急快速評估系統平臺系統主要由系統平臺、數據平臺、業務應用平臺、信息展示平臺組成。其中，系統平臺由軟件和硬件平臺組成；數據平臺由災情快速評估過程中所需的全國地震速報信息共享服務系統（Earth Quakes Instant Messenger，簡稱EQIM）數據、應急基礎數據、災情數據對應的數據庫和用于存放中間數據和結果數據的系統數據庫組成；業務應用平臺主要滿足縣市防震減災工作部門在城鎮地震應急快速評估中的基本需求，包括災情快速評估、災情動態評估、災情評估查詢和災情文檔生成等應用。該系統集震情和災情信息獲取、快速評估、信息通告、動態顯示、信息查詢、輔助決策、命令發布等功能為一體。地震發生時，在地震應急基礎數據庫、實時災情等多種信息的支持下，可以迅速判斷地震災害及影響范圍、人員傷亡與損失等情況，能自動生成一系列簡報文稿、地震及地震災害專題圖，并給出一系列救災力量部署和調度的輔助決策建議。

2 基于國普數據的縣市地震應急基礎數據轉換與更新

2.1 總體技術路線

基于蘆山縣地理國情普查時點核準數據和縣市地震應急基礎數據，利用人工比對的方法，建立地理國情普查數據與應急基礎數據的關系，完成基于蘆山縣國普數據的地震應急基礎數據轉換及更新，形成蘆山縣地震應急地理資源數據集，數據轉換流程見圖1。

2.2 數據關系的建立

（1）蘆山縣地震應急基礎數據整理

分析、整理縣市地震應急基礎數據庫中的所有要素，并根據《區域級抗震救災指揮部地震應急基礎數據庫格式規范（修訂稿）》（中國地震局，2006）和蘆山縣區縣代碼庫提取蘆山縣所有數據。同時，結合四川特有的地形特征和實際需求，新增加橋梁分布圖（線要素）、區縣（鄉鎮）駐地（點要素）、地名點（點要素）、地震動峰值加速度分布圖（面要素）、水庫分布點（點要素）、學校（點要素）、特征周期分布圖（面要素）、水道分布圖（面要素），完成了蘆山縣58個小類地震應急基礎數據的收集、整理（表1）。

表1 蘆山縣地震應急基礎數據要素表

（2）蘆山縣地理國情普查時點核準數據整理

四川省第一次全國地理國情普查時點核準數據包括地表覆蓋、地理國情要素，其中地理國情要素主要有樣本類、元數據類、構筑物類、交通類、地理單元類。結合《區域級抗震救災指揮部地震應急基礎數據庫格式規范（修訂稿）》、《SCGC02四川省第一次全國地理國情普查內容指標與數據規定》（四川省第一次全國地理國情普查領導小組，2013）及《GDPJ-01-2013 地理國情普查內容與指標》（國務院第一次全國地理國情普查領導小組辦公室，2013）等規范要求，以蘆山縣地震應急基礎數據要素為比對樣本，整理、提取蘆山縣地理國情普查數據相對應的圖層要素，并對缺失數據進行收集、整理。

（3）對應關系

通過對蘆山縣地理國情普查數據和蘆山縣地震應急基礎數據的格式和結構進行分析，對2種數據的表示方法、內容及其組織方式進行對照。經過比對分析、圖層篩選和人工匹配，將二者的空間信息、屬性信息按照一對一、一對多、多對一、有對無、無對有等建立對應關系（表2）。

表2 地震應急基礎數據庫數據與地理國情普查數據圖層對應關系表

（4）關系匹配

通過整理好的蘆山縣地理國情普查時點核準數據、蘆山縣地震應急基礎數據要素為比對樣本，整理出二者的匹配關系，并提取出地理國情普查更新數據（表3）。

表3 蘆山縣地理國情普查數據與蘆山縣地震應急基礎數據圖層匹配關系

2.3 數據轉換與更新

將轉換后的地理國普數據全量更新到地震應急基礎數據庫中，實現地震應急基礎數據庫的快速更新。

（1）對基礎數據和表數據的轉換與更新

①利用蘆山縣地理國情普查地表覆蓋數據集中的構筑物數據對應更新蘆山縣地震應急基礎數據庫的城區疏散場地。

②利用蘆山縣地理國情普查交通網絡數據集中的鐵路對應更新蘆山縣地震應急基礎數據庫中的鐵路，城市道路對應更新蘆山縣地震應急基礎數據庫中的城區道路，公路、鄉村道路對應更新蘆山縣地震應急基礎數據庫中的公路。

③利用蘆山縣地理國情普查水域網絡數據集中的水庫對應更新蘆山縣地震應急基礎數據庫中的水庫，河渠、湖泊對應更新蘆山縣地震應急基礎數據庫中的水道。

④利用蘆山縣地理國情普查構筑物要素數據集中的橋梁對應更新蘆山縣地震應急基礎數據庫中的橋梁以及城區市內橋梁，隧道對應更新蘆山縣地震應急基礎數據庫中的隧道，碼頭對應更新蘆山縣地震應急基礎數據庫中的港口、碼頭。

⑤利用蘆山縣地理國情普查地理單元數據集中的城鎮綜合功能單元對應更新蘆山縣地震應急基礎數據庫中的城區重要目標，行政區對應更新蘆山縣地震應急基礎數據庫中的行政區。

（2）地震專題數據的轉換與更新

對原蘆山縣地震應急基礎數據庫中現勢性較差的地震專題數據進行更新和制作。其中，氣象信息數據來源于氣象部門2015年全年每天的天氣數據，并根據蘆山縣地震應急基礎數據庫氣象統計表的需求，對收集的氣象數據進行整理、轉換與更新，轉換關系示意圖見圖2。

其次，從統計局收集2015年最新的縣及鄉鎮人口信息和縣經濟統計數據，根據四川省地震局最新的圖片資料對地震動峰值加速度、特征周期分布進行掃描并矢量化。

其余地震專題數據收集后，通過比對原始數據記錄和屬性值，均按照地震應急基礎數據庫格式要求進行轉換與更新。

圖2 氣象數據轉換關系示意圖

3 基于國普數據更新的應急基礎數據應用

利用城鎮地震應急快速評估系統，以蘆山7.0級地震數據為例，將本次地震的三要素手工錄入本系統，分別開展了基于原縣市地震應急基礎數據和基于蘆山縣地理國情普查數據更新的蘆山縣地震應急基礎數據集的地震災情快速評估。

地震災情快速評估主要流程如圖3所示。經自動計算（未進行動態修正），系統產出了地震災情簡報、地震災情文檔、地震災區基本情況以及地震應急專題圖等評估資料。從系統產出的兩次地震影響估計范圍分布圖（圖4）可以看出，更新后的地震影響估計范圍分布圖中的極重災區（Ⅷ度）影響范圍擴大，一般災區（Ⅵ度）和嚴重災區（Ⅶ度）影響范圍縮小，更接近中國地震局正式發布的四川省蘆山7.0級地震烈度圖。

圖3 地震災情快速評估總體流程圖

圖4 地震影響范圍估計對比

通過對本次地震導致的房屋倒塌、死亡人數、經濟損失等評估結果進行統計發現，較未更新前，更新后的地震災情評估結果也更接近震后調查統計結果（表4）。

表4 基礎數據更新前后地震災情評估結果對比

續表

注：上表中評估結果未經過動態修正。

4 結論與建議

本文通過建立地理國情普查數據和地震應急基礎數據間的關系，完成了蘆山縣地理國情普查數據對蘆山縣地震應急數據的轉換與更新；并利用城鎮地震應急快速評估系統，對蘆山7.0級地震重新進行了地震災情評估。結果表明，新的評估結果更接近蘆山地震實際造成的災害損失，一定程度上提高了應急基礎數據的時效性和地震評估結果的準確性。

地理國情普查數據對地震應急基礎數據的更新，能夠解決縣市地震應急基礎數據時效性差、更新力度差、數據不完善等問題，地理國情普查數據在地震應急基礎數據中的覆蓋度寬范圍較廣，能夠基本實現地震應急基礎數據中除地震專業數據以外的更新，是地震應急基礎數據更新的重要數據源。建議相關部門可以建立國普數據對地震應急基礎數據的常態化更新機制，持續為地震應急提供時效性好、針對性強的數據。

國務院第一次全國地理國情普查領導小組辦公室，2013．GDPJ 01—2013地理國情普查內容與指標．北京．

聶高眾，陳建英，李志強，等，2002．地震應急基礎數據庫建設．地震，22（3）：105—112．

聶高眾，安基文，鄧硯，2011．地震應急評估與決策指標體系的構建．震災防御技術，6（2）：146—155．

四川省第一次全國地理國情普查領導小組，2013．四川省第一次全國地理國情普查內容指標與數據規定（SCGC02）．成都．

楊天青，姜立新，楊桂嶺，2006．地震人員傷亡快速評估．地震地磁觀測與研究，27（4）：39—43．

中國地震局，2006．區域級抗震救災指揮部地震應急基礎數據庫格式規范（修訂稿）．北京．

Updating of Basic Earthquake Emergency Data Based on the National Census Data and Its Application in Lushan County

Shen Yuan1), Cai Xiaoyan2), Zhang Ying1)and Guo Hongmei1)

1) Earthquake Administration of Sichuan Province, Chengdu 610041, China 2) Sichuan Yi Li Digital City Technology Co., Ltd, Chengdu 610041, China

By studying the relationship between the national census data and basic Lushan County earthquake emergency data, the national census data is converted and added into the Lushan County earthquake emergency database. Taking the Lushan earthquake as an example, the reliability of the updated data is verified by the county seat and township earthquake emergency rapid assessment system.

National census data; Lushan County earthquake emergency basic database; Conversion; Updating; Earthquake disaster assessment

10.11899/zzfy20170417

“十二五”國家科技支撐計劃課題“城鎮地震防災與應急處置一體化服務系統研發與應用示范”（2015BAK18 B04）；中國地震局地震科技星火計劃項目“基于地震災害風險的市縣地震應急救援能力評價研究”（XH17027Y）

2017-04-12

申源，男，生于1985年。工程師。主要從事地震災害風險相關研究及應用、地震標準化及手機應用軟件研發。E-mail：352048209@qq.com

蔡曉燕，女，生于1978年。工程師。主要從事GIS地圖數據生產及數據解決方案。E-mail：179819200@qq.com

申源，蔡曉燕，張瑩，郭紅梅，2017．基于國普數據的蘆山縣地震應急基礎數據更新及其應用研究．震災防御技術，12（4）：893—901．