基于GoogleEarth的山區高速公路地質災害應急救援系統設計

汪 洋，韓 勇，張順利，王 磊，高 冉，沈 鬧

（武漢理工大學資源與環境工程學院，湖北 武漢 430070）

基于GoogleEarth的山區高速公路地質災害應急救援系統設計

汪 洋，韓 勇，張順利，王 磊，高 冉，沈 鬧

（武漢理工大學資源與環境工程學院，湖北 武漢 430070）

我國高速公路基本骨架已經形成，高速公路應急救援力度還遠遠不夠，尤其在地勢險峻的山區。針對這種現象，分析了山區高速公路常見地質災害種類及破壞形式，設計開發“基于GoogleEarth的山區高速公路地質災害應急救援系統”，對提高公路工程地質災害防治及應急救援的效率和質量具有極其重要的意義。

地質災害；應急救援；GoogleEarth；高速公路

隨著我國高速公路的迅猛發展，高速公路的基礎設施正逐步趨于網絡化。由于我國地形復雜，在西部和大部分南部地區中，地勢險峻，多有高山和險谷，這對高速公路的運營構成了很大的威脅，因此，如何保障高速公路從施工到運營的安全暢通、快捷舒適，就顯得尤為重要。

本系統以地質災害的防災減災需求為指引，在“智慧地球”理念的指導下，基于GoogleEarth三維地球瀏覽客戶端平臺，以VisualStudio2010為開發平臺，C#為編程語言，設計開發“基于GoogleEarth的山區高速公路地質災害應急救援系統”，提高公路工程地質災害防治及應急救援的效率和質量，對維護高速公路工程的施工建設和生產運營過程具有十分重大的意義。

1 GoogleEarth簡介

GoogleEarth是由美國谷歌公司開發的一款功能強大、并可使用鼠標便捷操作的數字地球軟件。GoogleEarth為用戶提供了免費的開發組件COM接口，主要有GEAPI和KML文件兩種擴展接口。

程序開發者可根據需要在支持COM接口的編程環境中調用相關接口進行二次開發。

GoogleEarthCOMAPI是GoogleEarth以組件形式提供的應用編程接口，開發人員利用它可通過VB、VC等編程語言實現與GoogleEarth的交互，從GoogleEarth獲取信息或者向GoogleEarth發送指令。

2 山區高速公路常見地質災害及破壞形式

公路地質災害是由地質運動與人類工程活動共同作用，導致的公路及其周圍地質環境條件發生變化，對公路的建設或運營造成嚴重影響的災害。主要類型包括崩塌、滑坡、泥石流、巖溶塌陷和采空區地面沉陷等。地質災害造成的重大損失，并不單單指高速公路毀壞的直接損失，更多的是因災害發生而導致的交通中斷，進而引起的一系列問題，給交通運輸等行業帶來了巨大的損失。山區高速公路地質災害類型及公路的破壞形式如表1所示。

表1 高速公路地質災害及其破壞形式

3 系統設計

3.1 需求分析

我國的高速公路建設遍布全國各地，隨著我國高速公路里程數的不斷增長，我國因地質災害導致高速公路癱瘓乃至發生人身傷亡的事件不斷上升，尤其在我國中西部多山區，因此，設計研發山區高速公路地質災害應急救援系統十分必要，它能快速地針對發生在山區高速公路上的地質災害作出響應，迅捷、準確地計算出災害地點周邊的救援力量分布，以及規劃其到達災害地點的最佳路徑，并根據已得到的信息給出合理的救援方案。

3.2 框架結構

根據對實際山區高速公路地質災害的應急救援管理要求，系統的主要功能和關鍵步驟是通過API函數完成三維地球控件的加載和初始化，功能結構如圖1所示。

圖1 應急救援系統功能結構圖

3.3 設計流程

針對山區高速公路地勢復雜及可能發生滑坡、崩塌等地質災害的特點，通過研究分析高速公路地質應急救援系統、應急資源配置與調度模型的國內外研究現狀，設計了救援系統的技術框架，采用Dijkstra算法實現應急救援的最短路徑，做到了高效、快速的救援反應和應急行動，應急救援流程圖如圖2所示。

圖2 系統應急救援流程圖

圖3 高速公路突發事件指標模型

3.4 參數指標的確定

當高速公路上發生地質災害時，系統需要建立一系列參數指標對事故進行評價管理，同時，更合理地調配應急救援力量和部門，是救援方案的主要依據，其分別為人的指標、車輛指標、路網指標、時間指標和環境指標，如圖3所示。

3.5 應急救援的建模分析

應急救援系統最直接的目的就是用最短時間作出應急響應，用最短的時間和最優方案到達事故現場，開展工作，減少經濟損失以及人員傷亡。對于突發性的地質災害，搶時間就是搶財產，就是搶生命。高速公路突發事件應急救援反應過程，按時間的先后順序可分為發現事件、確認事件、災情確定、響應事件、信息發布。如圖4所示。采用Dijkstra算法實現應急救援的最短路徑，做到高效快速的救援反應和應急行動。

圖4 應急救援時間建模分析

4 結束語

針對山區高速公路地勢復雜及可能發生滑坡、崩塌等地質災害的情況，對山區高速地質災害應急救援系統進行了相關研究，分析了山區高速公路地質災害及其破壞形式，構建山區高速公路地質災害應急救援系統，將系統分為地質災害概況、應急識別、救援組織、路徑規劃、系統管理五個子系統加以實現，提高了救援的效率，實現了盡快恢復高速公路的通行能力，從而提高高速公路的管理水平的目的。

［1］易共才，王彥軍.GoogleEarth在公路工程中的應用研究［J］.中外公路，2008，28（01）.

［2］曹栩鋒.公路地質災害應急搶通技術研究［D］.安徽：安徽理工大學，2014.

［3］楊桪.山區公路應急救援力量配置優化模型研究［J］.工程建設，2016（10）.

［4］王威.公路災害管理系統的研究和開發［D］.西安：長安大學，2012.

［5］王志平.面向服務的縣級地質災害信息管理系統研究［D］.杭州：浙江大學，2014.

［6］杜文.巨災型突發事件應急救援體系研究［D］.鄭州：河南理工大學，2012.

〔編輯：張思楠〕

U459.2

A

10.15913/j.cnki.kjycx.2017.17.120

2095－6835（2017）17－0120－02