基于地質災害的預防信息與決策支持系統設計及應用

劉祥紅

（中化地質鄭州巖土工程有限公司，河南 鄭州 450000）

地質災害指的是一種由于外界環境改變或者人為的干擾從而產生的地質現象，常常處于不斷的變化中，且其時時刻刻都處于活躍的狀態，因此想對地質災害預防信息進行決策無疑是很難的，因為其變化性常常導致決策過程中受大量數據干擾，目前常規的地質災害預防決策系統是以GIS技術為基礎的[1]，根據該技術定位地質災害的區域，輸入相關信息，從而進行地質災害預防信息與決策處理。簡單來說，該系統可以以信息的處理為基礎，利用相關技術定位空間信息，采集信息數據，將其儲存傳輸，從而產生預警。系統中的信息模塊的功能是收集和管理數據，提供不同的查詢方式以滿足不同部門和用戶的需求，為各級政府和相關部門提供決策支持，該系統中的網絡程序可以作為地質災害防治傳輸、災害信息公開，以及信息實時處理等各類問題的基本保障[2]。已有學者在地質災害防治與決策支持的計算機研究方面進行了測試，為本文的研究奠定了相應的基礎。

1 硬件設計

（1）ArcIMS定位器。ArcIMS是ESRI最新的第二代互聯網地理空間定位器。它的結構是為了滿足在Internet上提供地理數據和服務的要求而設計的。ArcIMS定位器的多層次結構由表示層、邏輯層等組成，并可以進行實時通信。

（2）DSS處理器。通過將知識庫和管理組件添加到DSS處理器的結構中來開發支持系統。DSS處理器充當流程管理和控制的基礎，強調在決策過程的各個階段均提供智能支持，指導并解決配置上的問題。因此，提高決策過程的智能化水平是DSS處理器研究的目標。DSS處理器智能處理需要利用多種方式來實現，AI是智能化的常用工具，利用其實現智能化還需要利用DSS的輔助以及基于新AI技術的Agent。還有一種就是使用數據庫字段，利用新工具，建造數據倉庫實現在線分析和處理，還可以利用知識挖掘技術來實現整體智能，從而利用不同的技術來實現DSS處理器的集成，使DSS處理器作為一個整體進行協調，實現系統的整體決策支持行為。

2 軟件設計

（1）采集地質災害的預防信息。數據信息管理程序的主要功能是地質災害防治信息采集，還可以對地質災害預防的各類信息進行錄入、存儲、管理、查詢、顯示和更新，在功能上通過信息集來進行管理，從而實現數據的錄入與編輯、系統庫的編輯等。該信息集由6個子模塊組成，這些模塊共同瀏覽和搜索查詢，來實現數據輸出[3]。信息集實現了目錄樹窗口所代表的數據信息結構管理，是整個子程序信息數據管理的核心。通過構建數據源目錄樹來反映數據信息及其相關關系，利用多層結構來實現地質災害預防信息采集。

信息集管理主要通過鼠標右鍵快捷菜單實現，完成導入信息集、信息頁面、保存信息集等功能任務。數據信息的錄入和編輯是空間數據庫維護數據信息的基礎，在面臨各個信息的寫入時需要提前進行處理，將復雜的圖形和數據進行簡化，再將簡化后的數據錄入到平臺當中，借用MapGIS的大部分基本功能來進行圖形信息轉化。除此之外，還需要進行矢量數據輸入，以此來將數據信息整合。圖形編輯包括點編輯、線編輯、面編輯、圖層處理和拓撲處理五個功能模塊。

（2）搭建決策支持平臺的開發環境。本系統設計的總體目標應滿足地質災害“常態應急管理”和“戰斗結構分析”的輔助管理來進行分析和決策，除此之外，在國家從常態應急過渡的聯動分析功能和地質災害救援的應急管理和決策分析中，必須提前完成應急預案、應急檢查、規劃培訓、應急協調、應急管理文件編制等，并滿足為此所需的信息處理和分析功能，作為該平臺的決策措施。充分利用地質災害的風險源監測數據和應急巡查信息，根據建立的模型進行分析、評估和預測，對異常情況和風險等級進行預警。一旦出現問題，需要根據應急預案制定合理的解決方案，結合地質災害的動態變化，立即采取預防措施。該決策系統的平臺可提供災害動態演變分析、應急救援行動方案評估、人員疏散路線、應急資源調度、應急救援動態評估等決策功能平臺，為應急指揮人員提供救援指揮決策所需的各種信息和資源，最后分析結果，實現地質災害應急救援的輔助決策。

（3）設計決策支持平臺的功能模塊。地質災害的預防信息與決策支持系統，基于多個支持模塊，設計的決策支持平臺功能模塊簡圖如圖1所示。

由圖1可知，基礎信息管理模塊是實現地質災害應急管理和救援行動所需的基礎模塊，可以通過該模塊實現各種信息數據的采集，為地質災害應急指揮提供穩定的基礎。基礎信息管理模塊包括應急物資、設備、材料的內外部庫存、空間信息和相關法律法規。所有基礎信息管理都需要利用具有兼容性的MIS信息接口，從而實現各級用戶不同權限管理，分類查詢，以及基礎信息增刪功能。通用應急管理模塊用于實現各種通用應急管理任務，如應急預案（應急中心建設規劃、年度應急物資采購計劃、應急管理活動計劃）、應急預案管理（各類突發事件）等。預案內容展示了各類應急預案的執行過程以及應急預案的評價標準和專家評價結果，應急預案的內容修訂需要進行權限設置（普通用戶只能查看），除此之外還有風險影響和注意事項、人員管理等。應急救援指揮決策分析模塊用于應急救援指揮，應急救援指揮平臺界面按時間順序記錄救援指揮過程的各項決策，對各種信息進行動態結果查詢，為決策提供有效信息。此外，根據地質災害情況，還可以增加或減少應急救援人員的數量，請求外部緊急救援隊的幫助等。

（4）建立決策支持平臺的數據庫。建設整個決策支持系統的數據庫要從地質災害預防信息的具體數據出發，選取數據所處的區域，建立數據管理的一般性平臺，將平臺的信息輸入到數據庫程序中，進行分組構建，將不同類型的信息分成不同的類別排布，方便后續的處理。通過提供可以管理和監控的數據庫和各種服務綜合管理控制平臺，來進行決策支持。數據庫管理系統具有可擴展性，同時具有安全性和多語言開發性等特點，大大簡化了管理的復雜程度。在決策時可以專注于使用便于開發和維護的結構化語言來對用戶數據庫進行搜索。此外，決策支持平臺分析所需的數據信息可分為顯式和隱式兩種。顯式是指決策分析人員在分析決策過程中需要直接了解的數據、信息、風險檢測數值、監控數據等，可以通過軟件系統界面直接查看和記錄。隱式是指瀏覽操作分析人員不需要知道的數據信息（例如中間計算結果，模型計算需要的一些參數，數據字典等）無需提供操作界面。

（5）輸出地質災害預防決策信息。GML由OGC組織開發，可以實現整個決策支持平臺的決策信息輸出，其在使用時需要提前進行數據交換，以此來轉化空間信息，除此之外，其不注重可視化功能，可以直接實現決策信息的輸出。輸出的第一步就是數據整理，然后進行下一步操作來導航Geo文件，type首先要確定的是導入確定的基本元素，并在新創建的圖層中添加實體函數。使地質災害防治決策信息可以通過完整的Geo來輸出。

3 實驗

（1）實驗準備。本文設計的地質災害支持決策系統采用混合編程模式，基于虛擬仿真開發平臺VRP-SDK系統開發，整合了VRP物理引擎，可開發逼真的虛擬3D仿真決策支持平臺。分析解算庫則采用Visual Basic編程語言。地質災害的物理模型則采用3Dmax軟件制作，所制作的物理模型直接導入系統。

（2）實驗結果與討論。采集X區域的各個地質信息，基于地質災害的預防信息進行決策，決策系統的決策界面如下圖2所示。

如圖2可以看出，本文設計的基于地質災害的預防信息與決策支持系統的運行良好，在各個點均能進行正確的決策，運行穩定，界面簡潔流暢，決策效率高。

4 結語

綜上所述，決策支持系統在地質災害的預防和救援中都發揮了很大的作用，通過決策支持系統可以實現對整個地質災害預防信息的決策和及時救援，經過實驗證明，本文設計的決策支持系統運行狀態良好，運行穩定，可以準確高效地進行決策，對我國地質災害預防有重要作用，也可以作為其他決策支持系統的參考，但在面臨不同的地理環境時還需進行優化，以滿足其在各個區域的良好應用價值。