基于QGIS 和QT Creator 的應急制圖自動化研究

孔祥雪，王萬寧，孫 藝，張欣然，李雨佳

（遼寧省地震局，遼寧 沈陽 110034）

地震災害具有突發性、破壞性大、多次生災害和救援難度大等特點，地震救援任務繁重，快速有效地實施地震救援對于減少地震損失至關重要[1]。為了最大化提升救援效率，應急工作人員需第一時間制作生成輔助決策的報告文檔和地震應急專題圖。其中，地震應急專題圖制作成為地震應急工作的一項重要內容，利用圖件來表達信息具有其他方式無法比擬的優越性[2]。在地震災害發生時，應急管理部門需要第一時間繪制地震應急專題圖，圖中應清晰地顯示災區預估的人員、房屋等受災情況，有助于領導制訂切實有效的救援方案。同時對地震災情的破壞范圍和破壞程度進行初步估計，為指揮應急救援工作提供輔助依據[3]。地震應急專題圖不僅需要精準地展示震中位置，還應包含主要城市距離以及地震影響范圍內的交通、學校、水庫和醫院等專題信息，具有及時、直觀、易讀和信息量大等優勢，在指揮人員拿到圖件后能夠快速得到需要的信息，在輔助決策過程中發揮著十分重要的作用，因此相比之下，突出應急專題圖的易讀性比美觀性更重要，同時也對快速化產出專題地圖提出新的要求。

目前，遼寧省地震應急專題圖通常使用ARCGIS 或MAPINFO 軟件制作，調用各種矢量數據和屬性數據，并在此基礎上實現快速出圖，但是這種出圖方式對制圖人員的專業要求較高，需要制圖人員具有一定的地理基礎知識并且熟悉相關出圖軟件。同時為了使應急專題圖能夠快速產出，地震發生初期需要盡快了解震區相關情況，但不同軟件之間還需要中間數據傳遞，整體操作流程比較繁瑣，體現不出應急專題圖的及時性。

為了達到國家網絡安全標準等級，將開源GIS 軟件作為選擇之一。近年來出現了一系列的開源GIS 軟件，一些研究人員在很多領域都開始使用開源GIS 軟件，例如國土、測繪、電力和氣象等多領域的應用。

1 Qt Creator 軟件綜述

Qt Creator 是一個用于Qt（應用程序開發框架）開發的輕量級跨平臺集成開發環境（IDE），該軟件功能十分強大。Qt Creator 較其他編程軟件有2 個優點：（1）第一次接觸該軟件的開發人員能快速上手；（2）Qt Creator 的集成開發環境專為支持跨平臺開發而設計。跨平臺集成開發環境Qt Creator 3.1.0 于2014 年4 月正式發布。Qt Creator有以下3 個特點。

（1）使用強大的C++代碼編輯器快速編寫代碼。

（2）使用瀏覽工具管理源代碼。

（3）為Qt 跨平臺開發人員的需求而量身定制。

2 專題圖程序實現

2.1 地震應急專題圖需求分析

根據《破壞性地震應急專題地圖產出流程與制作規范（試行）》等相關行業規范，并分析總結歷次地震應急經驗，經過多名專家研究制定了遼寧省地震應急專題圖的產品目錄，見表1。地震應急專題圖主要包含震中位置圖、地震影響估計范圍分布圖、震區歷史地震分布圖、震區水庫分布圖、余震分布圖、震中與主要城市距離分布圖、震區交通分布圖、震區學校分布圖、震區醫院分布圖、震區潛在地震災害分布圖、震區危險源分布圖、震區烈度區劃圖、震區地震動峰值加速度區劃圖、震區GDP圖、震區人口分布圖、災情信息分布圖和現場調查點分布圖等。根據震級大小，設計了A3-A0 不同幅面大小的專題圖。

表1 遼寧省地震應急專題圖產品目錄

2.2 技術框架設計

根據應急專題圖的要求，地震應急專題圖制圖標準包括基礎數據、專題地圖數據和地圖整體配置設計等部分。地圖整體配置設計包括對圖名、編制單位、編制人員和編制時間等字體設置；圖例、比例尺和指北針等放置位置。根據上述制圖標準，系統設計的流程如圖1 所示。

圖1 系統設計的流程圖

2.3 編寫程序

根據設計的流程圖，利用MapBasic 編程根據輸入的地震三要素自動生成震中位置和影響范圍數據。遼寧省采用的是以下烈度衰減公式來估算地震的影響范圍。

MapBasic 軟件制作震中和烈度圈數據，再通過Map－Info 通用轉換器功能將tab 格式轉換成shp 格式。根據制作的震中位置和影響范圍數據，在Qt Creator 中通過QgsVectorLayer 類添加矢量圖層文件。通過QgsSvgMarkerSymbolLayer 類渲染點圖層符號樣式，QgsSimpleLineSymbolLayer 類渲染線圖層符號樣式和QgsSimpleFill－SymbolLayer 類渲染面圖層符號樣式。其中，點數據的標注顯示通過QgsPalLayerSettings 類完成。將所有渲染好的圖層通過addMapLayer 函數添加到該工程中。自動調整專題圖顯示范圍和顯示中心，專題圖名根據地震參數中的震中位置和震級大小生成，名稱為“震中位置+震級+‘級地震’+主要矢量圖層名”。通過QgsLayoutItemMap－Grid 類設置專題圖上的公里格網。最后輸出地圖采用exporter.exportTmImage 函數實現。

3 測試與運行

以該軟件模擬觸發2021 年4 月11 日16 時5 分遼寧省遼陽市宏偉區（北緯41.22°，東經123.2°）6.5 級地震為例。打開專題圖制作軟件，點擊選擇需要制作的專題圖，程序會自動調用震中、地震影響場數據，根據代碼對地圖基礎數據、專題數據進行渲染，并進行圖幅整飾，在相應位置添加圖名、制圖時間。全過程自動完成，減少了不必要的人工干預，一幅專題圖測試平均用時20 s。軟件產出的地震影響場估計范圍分布圖和震區學校分布圖，如圖2、圖3 所示。與手動繪制的專題圖相比較，專題圖在質量方面相差不大，但在速度方面有很大的提高。符合指揮者們對專題圖的快速、高效的要求。

圖2 遼寧宏偉區M6.5 級地震地震場影響估計范圍分布圖

圖3 遼寧宏偉區M6.5 級地震震區學校分布圖

4 結論

繪制地震應急專題圖是在地震發生后抗震救災工作的重要內容之一，通過自動化的技術手段繪制地震應急專題圖對于優化震后抗震救災工作起著至關重要的作用。通過上述研究表明，基于Qt Creator 編寫程序，能夠自動讀取地震三要素、烈度圈信息和主要城市距離等數據信息，并調用相應代碼，能夠在震后幾分鐘之內繪制出清晰直觀的震中位置圖、影響范圍圖和震區交通圖等矢量化地震應急專題圖，完成專題圖快速的出圖任務，極大地提高了工作效率，省去了人機交互過程，使非GIS 專業人員能快速地制作出滿足要求的地震應急專題地圖，縮短了制圖周期，為政府進行抗震救災、地震現場工作及災害評估工作等提供重要的依據。