基于GIS的地震小区划系统设计与实现

龚 磊，张鹏程

（1.广州市城市规划勘测设计研究院，广东 广州 510060）

基于RIA技术[1]的WebGIS系统在测绘、规划、国土等行业已有成熟的应用，但通过该技术在地震小区划成果数据的组织、管理、利用等相对较少。本文主要针对地震小区划成果数据特点，利用RIA技术，设计出符合广州市地震小区划成果数据要求的WebGIS系统[2]。

1 数据分析

数据是信息系统的核心，本系统所涉及的数据量大、类型多，既有基础地理、工程地质钻孔等空间数据，又有地震动参数表格、地震动加速度频谱曲线等非空间数据。数据分析将梳理数据内容，界定数据范围[3]。

1）基础地理数据。基础地理数据主要是覆盖地震小区划范围的系列比例尺电子地图及DOM，包括1︰ 50万～1︰5000常用比例尺，为广州坐标系；地物要素内容包括街道、居民地、水系、房屋、道路交通、植被、地名地址等，数据格式主要为空间数据库。

2）工程地质数据。工程地质数据主要是对地震小区划范围场地地震地质条件勘测获取到的数据，包括钻孔点、工程地质剖面图、软土/砂土厚度等值线等值面图、强风化岩顶面埋深等值线等值面图、钻孔地面脉动卓越周期频谱及测试记录图、工程地质分区图、建筑场地类别分区图等[4]。

3）地震动参数数据。地震动参数数据主要是场地通过土层地震反应分析确定的设计地震动参数，包括场地水平向基岩地震动时程及反应谱、不同分区设计地震动参数表、钻孔点地震动反应谱参数标定值表等。

4）地震地质灾害数据。地震地质灾害数据主要是对场地范围地震地质灾害的判别数据，包括场地潜在砂土液化分布图、场地潜在软土震陷分布图、场地潜在地震地质灾害小区划图、场地砂土层情况表、场地砂土液化判别结果表、地质钻孔软土层埋深与厚度表等。

2 数据库设计

2.1 概念设计

主要对地震小区划信息系统的总体要求、实现目标等做统一、整体的认识，在此基础上，根据地震小区划成果数据类型和特点，结合ArcGIS 软件平台[5]，勾画出地震小区划信息系统的整体框架和实施方案。

2.2 逻辑设计

通常情况下，GIS 空间数据库的逻辑设计主要包括编码设计、空间数据分层设计、要素子类定义设计、阈值定义、关联确定和元数据定义设计等。通过对这些要素的定义与设计，可以方便用户规范地生产、添加数据，保证数据内容的一致性、有效性，并有效地减少数据录入工作量。

2.3 物理设计

1）数据库总体部署。由于基础地理数据和地震小区划专题数据更新周期不一致，且数据内容相互独立，为便于后期维护，应将基础地理数据和地震小区划专题数据分别部署在不同的数据库服务器上[6]。

2）数据库运行环境。操作系统采用Microsoft Windows 2003 Server；数据库管理平台为Oracle10g/MSSQL2005；空间数据引擎为ArcSDE10；开发软件为ArcGIS API for Flex[7]。

3 功能设计

系统总体框架划分为数据层、服务层、应用层3层[8]，如图1所示。

图1 总体设计框架图

3.1 图形浏览

1）基础地理数据浏览。在线浏览工程场地范围附近地形现状，分层显示查看建筑物、道路、河涌、绿地等分布现状，可控制各层是否显示及调整显示透明度，对图形进行放大、缩小、量算距离及面积等操作[9]。

2）工程场地地质条件数据浏览。在线浏览查看工程场地范围内钻孔点分布、地质剖面图、地质条件等值线等值面分布图、岩溶分布情况、工程地质分区图、建筑场地类别分区图等。图层按照树状目录组织叠加显示，可控制是否显示及显示透明度，直观了解场地内地质条件。

3）地震动参数及地震地质灾害数据浏览。可查看工程场地范围内地震动参数小区划分区情况、场地范围内潜在砂土液化分布情况、潜在软土震陷分布情况及潜在地震地质灾害小区划分布情况等。图层按照树状目录组织叠加显示，可控制是否显示及显示透明度，如图2所示。

图2 地震小区划图形

3.2 查询检索

1）基础地理数据查询。通过点击图形中道路、河涌、建筑物等可以查询道路名、河涌名、建筑物名；通过图面上圆形、矩形等框选显示范围内道路、建筑物列表；输入道路名，系统可检索显示匹配的道路，自动定位并高亮显示。

2）工程地质条件数据查询。通过点选、框选、圆选等查看范围内钻孔点详细数据、地质剖面情况图片、工程地质分区级别及相关地质特征评价情况、建筑场地类别分区级别；查询场地范围内砂土厚度数据、软土厚度数据等；查询钻孔点柱状图及剪切波速直方图、地面脉动卓越周期频谱及测试记录图[10]等。

3）地震动参数及地震地质灾害数据查询。查询场地范围内小区划设计地震动参数（图3）；了解钻孔点50 a超越概率63%、10%、2%水平的场地加速度时程和场地相关加速度反应谱及50 a超越概率10%场地地震加速度反应谱及标定曲线；查询工程场地范围各钻孔砂土液化情况数据、软土震陷数据及地震地质灾害区划参数数据等。

图3 查询地震动参数数据

3.3 空间分析

对基础地理数据、工程地质条件数据、地震动参数数据及地震地质灾害数据进行空间分析（缓冲区分析、叠加分析等），可以详细了解某一地物（比如建筑物）所在地块工程地质条件情况、地震动参数数据、所在地震动分区级别、土层液化情况、震陷判别情况等。

3.4 统计报表

通过划定范围，统计范围内地质条件数据（如地质钻孔情况）、地震动参数数据（如地震动参数分区）、地质灾害分区数据（如砂土液化、软土震陷数据），并显示最大值、最小值、平均值，同时以Excel报表输出；输入预定的地震动参数值，系统自动显示单值专题图、范围分段专题图等。

4 结 语

通过对地震小区划数据分析，结合ArcGIS 软件[11]，开发出了广州市地震小区划信息系统，完成了广州市地震小区划项目对数据管理的要求，实现了项目成果数据的管理、查询与展示，这项成果在其他城市的地震小区划中可以推广应用。

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