基于GIS的城市防震減災(zāi)輔助決策信息系統(tǒng)構(gòu)建

1、基于GIS的城市防震減災(zāi)輔助決策信息系統(tǒng)構(gòu)建摘要本文闡述了建立城市防震減災(zāi)輔助決策信息系統(tǒng)的重要性，介紹了系統(tǒng)組成模塊主要功能和主要內(nèi)容。系統(tǒng)的建立實(shí)現(xiàn)了城市防震減災(zāi)信息的現(xiàn)代化管理，具有較強(qiáng)的實(shí)用性。關(guān)鍵詞防震減災(zāi)；輔助決策1引言地震發(fā)生在城市特別是人口稠密的大中城市所造成的破壞和影響難以估計(jì)。在目前地震短臨預(yù)報(bào)尚未獲得打破的情況下，如何依靠科技的進(jìn)步，實(shí)現(xiàn)防震減災(zāi)工作全方位開展，最大程度減小地震造成的損失是非常重要的。應(yīng)充分抓住這一契機(jī)，依托信息技術(shù)的開展，將防震減災(zāi)工作融入到數(shù)字城市建立中去，建立合適各城市特點(diǎn)的各類防震減災(zāi)信息管理系統(tǒng)1。2系統(tǒng)目的(1)應(yīng)用先進(jìn)的gis技術(shù)，充分吸收地

2、震工程學(xué)、地震災(zāi)害學(xué)、決策管理學(xué)、系統(tǒng)工程學(xué)、信息通訊的研究成果及建立經(jīng)歷。構(gòu)建一套能較好的表達(dá)地震危險(xiǎn)性分析、震害預(yù)測、評估和防震減災(zāi)對策等研究成果并具有較強(qiáng)的基于gis的防震減災(zāi)智能輔助決策系統(tǒng)。(2)地震發(fā)生時(shí)，在系統(tǒng)和現(xiàn)場信息的支持下，可以迅速判斷地震的規(guī)模、影響范圍、損失等情況，并據(jù)此提出一系列科學(xué)的救災(zāi)方案和調(diào)度方案，協(xié)助指揮人員施行各種地震救災(zāi)行為，進(jìn)步應(yīng)急救災(zāi)指揮與決策的技術(shù)程度，最大限度地減少震時(shí)的混亂和人員傷亡。(3)系統(tǒng)在平時(shí)可作為地震宣傳教育、匯報(bào)演示等工具，并能充分展示城市防震減災(zāi)工作現(xiàn)代化和信息化的程度。(4)系統(tǒng)應(yīng)具有實(shí)用性、科學(xué)性、通用性、易用性、先進(jìn)性、擴(kuò)展性

3、、示范性。3系統(tǒng)的工作流程及框架設(shè)計(jì)地理信息系統(tǒng)(gegraphiinfratinsyste簡稱gis)是一項(xiàng)以計(jì)算機(jī)為根底的新興技術(shù)，圍繞著這項(xiàng)技術(shù)的研究、開發(fā)和應(yīng)用形成了一門穿插性、邊緣性的學(xué)科，就是管理和研究空間數(shù)據(jù)的技術(shù)系統(tǒng)。它可以對空間數(shù)據(jù)按地理坐標(biāo)或空間位置進(jìn)展各種處理、研究各種空間實(shí)體及互相關(guān)系。通過對多因素的綜合分析，能迅速地獲取滿足應(yīng)用需要的信息，并能以地圖、圖形或數(shù)據(jù)的形式表示處理的結(jié)果2。根據(jù)城市防震減災(zāi)工作需要和功能要求，該系統(tǒng)是建立在gis平臺上的綜合應(yīng)用軟件系統(tǒng)，主要包括根底圖件庫、地震危險(xiǎn)性分析、震害預(yù)測、震害快速評估、地震應(yīng)急對策分析、日常對外宣傳演示系統(tǒng)和地震

4、應(yīng)急信息通信六個(gè)模塊。系統(tǒng)工作流程及總體框架如圖1所示。圖1系統(tǒng)總體框架圖4系統(tǒng)內(nèi)容系統(tǒng)采用關(guān)系數(shù)據(jù)庫構(gòu)造，將屬性數(shù)據(jù)和空間數(shù)據(jù)分別存儲。就數(shù)據(jù)構(gòu)造而言，對屬性數(shù)據(jù)采用關(guān)系模型，對空間數(shù)據(jù)采用拓?fù)鋽?shù)據(jù)模型，數(shù)據(jù)格式是矢量數(shù)據(jù)。系統(tǒng)的信息分類與編碼規(guī)那么參照中華人民共和國國家標(biāo)準(zhǔn)地形圖要素分類和代碼以及有關(guān)行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)制定。4.1根底圖件庫根底圖件庫模塊包括了包括空間數(shù)據(jù)和屬性數(shù)據(jù)，內(nèi)容涉及根底地圖、地震地質(zhì)資料、生命線和次生災(zāi)害資料等各種圖片資料。本模塊的所有圖件均具有顯示、放大、縮孝拖拉、信息顯示、查詢、打印和保存等多種功能。系統(tǒng)涉及的數(shù)據(jù)類型非常廣泛，數(shù)據(jù)源主要包括根底地圖、生命線及次生災(zāi)害圖

5、、地震地質(zhì)圖、文本、圖片、聲音、視頻等方面的數(shù)據(jù)。系統(tǒng)采用apinf作為gis軟件平臺，aess作為文本數(shù)據(jù)庫。系統(tǒng)設(shè)計(jì)充分考慮了工程目的的需要，將所需要的相關(guān)數(shù)據(jù)全部納入數(shù)據(jù)庫中，并考慮到數(shù)據(jù)的時(shí)效性、準(zhǔn)確性，數(shù)據(jù)的可修改和更新等。4.2地震危險(xiǎn)性分析地震危險(xiǎn)性分析是系統(tǒng)主要功能之一。主要用于估計(jì)地震對城市的影響，該模塊可提供方便的工具和靈敏的計(jì)算才能，既可以用來預(yù)測將來地震的影響，也可以評估正在和剛剛發(fā)生的實(shí)際地震以及歷史地震的影響。該模塊還可根據(jù)地震影響場和烈度衰減得出震害預(yù)測所需的輸入數(shù)據(jù)。另外系統(tǒng)還提供了兩種靈敏的任意假設(shè)地震三要素的輸入方式，一是鍵盤輸入方式，二是鼠標(biāo)輸入方式，兩種

6、輸入方式均可在屏幕上顯示等震線。如使用鼠標(biāo)輸入方式，用鼠標(biāo)確定震中位置，改變震級大小和衰減方向，點(diǎn)擊刷新按鈕后即得到所要求的地震影響常圖2為任意假設(shè)地震影響場計(jì)算和結(jié)果顯示圖。圖2任意假設(shè)地震影響場計(jì)算和結(jié)果顯示圖設(shè)定地震的程序?qū)崿F(xiàn)，根據(jù)合適本研究區(qū)的烈度衰減關(guān)系，確定適宜的地理底圖，底圖必須有準(zhǔn)確的經(jīng)緯度，以確定震中位置和影響場范圍及場點(diǎn)在影響場中的位置。采用vb和apinf混合編程，在地理底圖上實(shí)現(xiàn)影響場的動態(tài)計(jì)算和可視化。計(jì)算公式為：ra=e(6.046+1.48i)/2.08125rb=e(2.617+1.435i)/1.4417ra和rb分別為某一烈度下的橢圓短軸與長軸的長度，為震級

7、，i為地震烈度。4.3震害預(yù)測和震害快速評估當(dāng)城市及其附近地區(qū)發(fā)生破壞性地震時(shí)，可利用本模塊進(jìn)展震害快速評估，為政府抗震救災(zāi)決策提供參考。通過現(xiàn)場抽樣調(diào)查獲得相關(guān)數(shù)據(jù)，輸入和修改各類建筑構(gòu)造造價(jià)、建筑總面積和總?cè)丝诘葦?shù)據(jù)，再結(jié)合發(fā)震時(shí)刻(白天或夜晚)，即可快速計(jì)算得到城市地震災(zāi)區(qū)的建筑物破壞情況、經(jīng)濟(jì)損失估計(jì)和人員傷亡估計(jì)。另外，還可根據(jù)平安圖和地震危險(xiǎn)性模塊任意設(shè)定地震所輸出的參數(shù)，快速計(jì)算震害預(yù)測結(jié)果。4.4地震應(yīng)急對策分析當(dāng)城市或鄰近地區(qū)發(fā)生一次地震事件并造成一定程度影響時(shí)，如何做出迅速、有力的反響并采取正確的應(yīng)急措施，這對于保證震后應(yīng)急工作高效、有序地進(jìn)展，最大限度地減輕地震災(zāi)害損失、

8、安定人心、穩(wěn)定社會是至關(guān)重要的。本模塊具有智能實(shí)時(shí)輔助決策功能，地震發(fā)生時(shí)，可通過數(shù)字地震臺網(wǎng)的自動觸發(fā)接口，以實(shí)時(shí)偵測方式搜尋地震臺網(wǎng)中心最新的破壞性地震定位結(jié)果文件，自動響應(yīng)并啟動災(zāi)情快速評估系統(tǒng)。可迅速判斷地震的規(guī)模、影響范圍、損失等情況，并據(jù)此提出一系列科學(xué)的救災(zāi)方案和調(diào)度方案，協(xié)助指揮人員施行各種地震救災(zāi)行為，進(jìn)步應(yīng)急救災(zāi)指揮與決策的技術(shù)程度，最大限度地減少震時(shí)的混亂和人員傷亡。4.5日常對外宣傳演示系統(tǒng)日常對外宣傳演示系統(tǒng)是將本系統(tǒng)的功能用多媒體方式進(jìn)展展示，主要用于向用戶展示本系統(tǒng)有哪些功能和特色，并通過文字、聲音圖像和視頻等多媒體效果，介紹城市的歷史文化、人文地理環(huán)境、地震地質(zhì)

9、、根底設(shè)施、抗震設(shè)防概況、社會經(jīng)濟(jì)開展和科學(xué)文化教育等概況。5系統(tǒng)編程關(guān)鍵技術(shù)為建立本系統(tǒng)，我們選用了apinf作為開發(fā)應(yīng)用平臺。作為apinf集成開發(fā)工具的apbasi3，它具有強(qiáng)大的地理信息數(shù)據(jù)操作功能、豐富的程序語句和完善的各類函數(shù)。5.1leautatin技術(shù)運(yùn)用apinfprfessinal提供的leautatin功能，在visualbasi中可將apinf作為一個(gè)對象使用。vb程序在后臺啟動apinf，通過piture控件創(chuàng)立地圖窗口作為vb開發(fā)應(yīng)用程序的子窗口。編程通過調(diào)用apinf對象的方法和設(shè)置其屬性來實(shí)現(xiàn)。其主要的方法是“d和eval。apinf.d“setnextduen

10、tparentpiture1.hnd“style1重父化apinf窗口apinf.d“apfr地圖表名顯示空間地圖rs=i.eval(seletininf(3)得到選擇表的行數(shù)5.2系統(tǒng)菜單調(diào)用和apbasi編程接口為了便于用戶更好地開發(fā)地理信息應(yīng)用系統(tǒng)，apinf不僅提供了類似vb的apbasi語言，還支持對apinf系統(tǒng)菜單的功能調(diào)用，通過它用戶可以方便地對空間地圖進(jìn)展操作和控制，節(jié)省了系統(tǒng)開發(fā)的周期。apinf.runenuand1705放大地圖apinf.d“runappliatinrkspae.r調(diào)用工作空間運(yùn)用setap語句，后面加上不同的參數(shù)，可以實(shí)現(xiàn)地圖的疊加、導(dǎo)航、顯示比例定

11、義、圖層的自動隱藏和出現(xiàn)等，增強(qiáng)系統(tǒng)的地圖處理功能。apinf.d“setapzentire顯示整幅地圖值得注意的是apinf有幾個(gè)非模態(tài)窗口，包括信息(inf)窗口、標(biāo)尺(rule)窗口、消息(essage)窗口和統(tǒng)計(jì)(statistis)窗口。假如要重父化這些特殊的浮動窗口，就要使用apbasi的setind.parent語句。6系統(tǒng)特色6.1平臺的先進(jìn)性采用vb與apinf實(shí)現(xiàn)應(yīng)用開發(fā)，vb作為前臺，apinf為后臺，用戶界面全部用vb編寫，通過vb控制并實(shí)現(xiàn)apinf的gis功能，充分發(fā)揮了vb界面友好、控制性及可操作性的特點(diǎn)，又不影響apinf的強(qiáng)大的空間操作才能，互相補(bǔ)充，使系統(tǒng)的

12、功能更加完善。6.2系統(tǒng)的實(shí)用性系統(tǒng)貫徹了充分發(fā)揮政府職能和公眾積極參與的地震工作方針，搜集了研究區(qū)內(nèi)的有關(guān)防震減災(zāi)的大量地圖、文本和圖片資料等，以及城市社會、經(jīng)濟(jì)等資料，建立了可綜合利用的城市根底圖件庫，能滿足震時(shí)應(yīng)急反響和平時(shí)日常管理、對外宣傳等多方面需要，可大大進(jìn)步防震減災(zāi)工作的效率和對外的顯示度。6.3系統(tǒng)的高度集成性系統(tǒng)利用數(shù)字地震臺網(wǎng)測定的三要素，采用“智能決策一鍵啟動，最大限度地減少人工干預(yù)，簡單、快捷。當(dāng)發(fā)生的地震對城市造成破壞性影響時(shí)，可快速給出本次地震所造成的房屋建筑破壞情況、經(jīng)濟(jì)損失、人員傷亡情況，自動生成應(yīng)急對策、相關(guān)人員、物資需求情況、疏散示意圖并能通過應(yīng)急信息發(fā)布平臺及時(shí)理解和發(fā)布相關(guān)信息。6.4系統(tǒng)的科學(xué)性系統(tǒng)對城市的工程地質(zhì)條件、地震危險(xiǎn)性進(jìn)展了全面評價(jià)，建立了相關(guān)的分析模型，利用gis強(qiáng)大空間分析功能，將平安圖、行政區(qū)劃圖和等震線圖結(jié)合計(jì)算出各烈度區(qū)的面積，再根據(jù)震害矩陣得出預(yù)測結(jié)果，從而使預(yù)測精度得到進(jìn)一步進(jìn)步。7完畢語該系統(tǒng)是城市地震應(yīng)急指揮中心的重要技術(shù)平臺，在震時(shí)可為政府及主管部門提供有力的地震應(yīng)急技術(shù)支撐，平時(shí)也可作為防震減災(zāi)的輔助