云南地震灾情速报系统设计探讨

明小娜，周　洋，卢永坤

(云南省地震局，昆明　650224)



云南地震灾情速报系统设计探讨

明小娜，周洋，卢永坤

(云南省地震局，昆明650224)

摘要：探讨构建云南地震灾情速报系统的设计方案，提出了地震灾情速报系统的整体设计方案，阐述了系统建设的目标、系统的总体框架、技术流程、主要功能和关键技术，并通过对原型系统测试,验证了方案的可行性。

关键词：地震现场；灾情速报；灾情展布；系统设计

0引言

破坏性地震发生后，能够在第一时间全面掌握灾区信息，是应急救援和抗震救灾快速决策部署(重点搜救区域的确定、救援力量的科学调配、救援物资的分发等)的基础。聂高众等[1]从数据获取的角度，以震后灾情数据的掌握程度为标尺，将地震发生后的时间分为黑箱期、灰箱期和白箱期3个时段，分析了各时段灾情数据量和灾情掌握程度对救灾决策及效果的影响。通过震后被埋压人员救出时间与救活率的统计关系表明：获救生存率随时间推移，救活率降低，至震后48 h，救活率仅达33.7%。由此可见，加强震后0～48 h的灾情数据获取尤其重要。

在灾情信息获取方面，传统的灾情收集工作一般是通过现场调查后，以电话文件等形式上报，这种方式虽然能满足准确性要求，但是却严重滞后[2]。国内学者在这一方面进行了深入研究，总结起来包括两大阶段。第一阶段：充分利用GSM进行文字信息的上报，例如福建省地震局提出了基于手机短信的地震灾情速报系统，该系统在福建2007年“3·13”顺昌4.7级地震、2008年“3·06”宁德古田4.6级地震中发挥了重要作用[3]；中国地震台网中心利用短信息技术，结合GPRS、GPS、GIS技术实现基于短消息的地震灾情获取，建成12322地震灾情短信息速报平台[4]；江苏省地震局提出使用GSM进行灾情速报的方法[5]。这种采用普通手机或者普通手持终端能够快速上报文字信息，但是信息的丰富度却受到限制。第二阶段：随着计算机技术、移动通信技术及3S等技术的发展，有学者提出利用智能终端研建灾情信息收集系统。四川省地震局基于PDA建设了主要面向四川省“三网一员”的灾情速报系统，该系统在2013年“4·20”芦山7.0级地震震后10 min内收集上报了110多条涵盖震感、人员伤亡、通信信息、房屋破坏等灾害类别的有效信息，有效缩短了灾情黑箱期[6]；新疆维吾尔自治区地震局基于Android平台的灾情速报系统在2014年“2·12”新疆于田7.3级地震中实现了灾情的快速上报和获取[7]；江苏省基础地理信息中心建设了基于SuperMap GIS的江苏省地震灾情应急采集系统[8]；南京工业大学测绘学院利用ArcGIS Mobile技术基于PDA设计和开发了移动地震灾情速报系统[9]。借助智能终端和移动通信网络，地震现场工作人员可以更加高效地开展应急指挥和现场调查工作，地震灾情调查的时效性有了进一步提高。目前，国内学者更加关注在第二阶段基础上，发展移动智能决策技术。

云南地处印度板块和欧亚板块碰撞带东侧，是我国现代地壳运动和地震活动最剧烈的地区之一，地震活动频度高、震级大、分布广、灾害重[10]。据资料记载，从1992—2014年云南地区共发生M≥5.0破坏地震88次，造成1 199人死亡， 44 517人受伤，经济损失573.55亿元。目前，云南省仍依赖传统工作模式，借助电话与州、市地震局联系获取灾情信息，这种方式一方面不利于发挥灾区上报灾情的主动性，另一方面收集的灾情信息内容粗略，表达不规范。为此，本文探讨构建云南地震灾情速报系统，旨在震后较短时间内快速采集、编辑以及上传地震灾情信息，实现以现场实景信息为基础的灾情分析研判，为地震应急指挥决策提供可靠依据。

1系统建设目标

地震灾情快速上报是应急工作的关键环节，总结反思历次地震的经验与教训，我们认为快速、准确、全面地了解灾情对地震应急救援工作至关重要。笔者所在的工作团队依托移动通信、数据库、地理信息等技术成果，基于Android系统构建云南地震灾情速报系统，以期破坏性地震发生后，供灾情速报员或相关应急救援人员快速采集和发送地震灾害信息，信息经汇总、处理后可为前、后方的各级指挥部提供科学决策依据，合理分配救灾资源，以便高效、迅速地派遣应急救援队伍，调拨救灾物资，从而最大限度减轻破坏性地震造成的人员伤亡和经济损失。该系统由智能移动端和服务器端2部分组成，移动端采集地震灾情信息，包括灾情地点、灾情的严重程度、灾情图片、音视频等信息，服务器端接收移动端上传的灾情，并在百度地图上显示。系统设计简单易用，用于各州、市、县地震工作人员快速上报灾情。

2系统总体设计

2.1　系统总体框架

云南地震灾情速报系统的总体框架为3层架构(图1)，即表现层、中间层、应用服务层。其中，表现层是客户端的承载层，负责与用户的交互，完成灾情数据收集、灾情点展示；中间层一方面接收智能移动终端发送的灾情数据和其他功能请求，经过转换和打包后转发至应用服务层，另一方面，接收应用服务层返回的信息，经过信息压缩后，传递至智能移动终端，完成表现层与服务层的通信。数据通信方式有3种，一是使用4G/3G网络连接，主要用来传输灾情信息或数据量比较大的图片信息；二是通过海事卫星，在灾区通讯部分中断的情况下传输灾情信息时使用；三是其他方式，比如通过USB连接或者红外蓝牙等设备先将信息发送到电脑再通过Internet上传到服务器。应用服务层集成了通讯控制、灾情数据处理、分析和表达的功能模块，可通过中间层将相关结果返回给表现层。采用3层结构，可以使各层相互保持独立，有利于解决负载平衡问题。

图1　系统总体框架

2.2　系统数据流程

云南地震灾情信息速报系统的总体技术思路：将云南省地震局及省内各州市、县、乡镇拥有智能移动终端的“三网一员”定义为灾情速报人员。地震发生后，省应急指挥中心根据震中区和震级大小计算灾情速报员范围，并以短信方式发送灾情收集的短信通知，灾情速报员收到该短信后通过智能移动终端以文字、图片的形式记录所在地区的受灾情况，通过数据压缩处理后借助网络发送至服务器端，服务器端解压数据、甄别数据的有效性、解析数据，在地图上展示灾情点。当然，这些灾情数据可进一步延伸应用，如借助 GIS 技术进行数据分析，制作灾区灾情空间分布图，并结合云南基础数据，生成应急救援辅助决策报告。系统从数据流的角度看，分为发送灾情数据获取请求、数据采集、数据处理和数据应用4个阶段(图2)。

图2　系统数据流程图

3关键技术环节

3.1　灾情采集和传输

云南地震灾情速报系统通过在智能终端上部署自行开发的嵌入式采集软件实现灾情信息采集，采集的主要内容包括：GPS位置信息、灾情文本信息和图片信息。嵌入式采集软件是基于Android开发的。Android终端与服务器端使用HTTP协议通信，部分重要数据通过Java.net包中URLEncoder进行数据编码加密；Android终端通过请求服务器端的Servlet进行灾情文本信息和灾情图片信息的传送，服务器端通过实现了HttpRequestHandler的Servlet进行HTTP的request请求的接收和应答，当服务器端Servlet响应完成，表明灾情信息上传成功。

3.2　灾情分类与地图表达

地震后，后方应急指挥人员十分关注地震现场灾情信息，如何较为准确地表达地震灾情信息，让灾情速报员能准确、快速采集灾情并发送给后方，而后方又能较为准确的解析灾情内涵是灾情速报系统设计的关键内容。为此，本文以人的感觉、房屋破坏情况和人员伤亡情况为衡量指标，将地震灾情分为无震感或震感轻；震感强，无破坏；有破坏，无伤亡；破坏重，有伤亡四类，并采用数字代码1、2、3、4进行表示[11]。这种分类方法非常易于被灾情速报员掌握。在地图表达上，根据灾情信息中的经纬度坐标，通过调用百度地图的公共接口，在百度地图中绘制灾情采集点，采用绿色、黄色、橙色和红色表达灾害严重程度，并借助图片链接展示现场灾情。通过灾情分类，有效避免因个人认知差异产生的灾情描述不完整、不准确、不规范的现象，提高了灾情信息的真实性，有利于指挥人员能够从视觉感官上直观地了解灾情。

4系统功能设计与实现

云南地震灾情速报系统智能移动终端提供灾情速报员基础信息管理、灾情数据采集与编辑(采集现场多媒体信息)、灾情数据上传和下载，并提供灾情数据的本地缓存功能。①灾情速报员基础信息管理：灾情速报员可登陆移动终端灾情速报系统，维护本人登陆密码、手机号码等相关资料；②自动定位功能：灾情速报员开启本机GPS功能模块并启动移动终端灾情速报应用程序，即可自动获取当前点的经纬度信息；③灾情收集功能：灾情速报员调查所辖区域内地震造成的总体破坏，根据实际情况录入灾情信息，同时利用拍照功能将调查点的震情灾情拍照保存；④灾情编辑上传功能：灾情速报员可查看已录入的灾情信息，并对信息进行编辑、上传。

云南地震灾情速报系统服务器端主要实现地震事件管理、灾情速报员信息维护、地震灾情解析、灾情展布、灾情统计分析等功能。①地震事件管理功能：地震事件新建，并管理和维护此次地震获取的灾情信息；②灾情数据解析功能：对移动终端上传的灾情数据进行校验、甄别、筛选出符合逻辑的有效灾情数据；③灾情数据展布功能：在百度地图中绘制灾情采集点，根据灾情程度按不同颜色显示受灾情况，当鼠标点击某个灾情点时，快捷显示该灾情点的关联信息；④灾情分析功能：根据不同速报点的灾情情况，通过插值算法得出灾情等级，生成灾情等值线和等值面；⑤灾情统计功能：自动根据速报结果，统计灾情情况，生成地震灾情收集处理汇总统计表。

该原型系统移动端部署在平板电脑上，服务器端部署在WIN7台式电脑上，经模拟地震现场环境测试，系统各项功能正常运行，达到系统设计效果，满足震后快速采集灾情数据的要求。云南地震灾情速报系统智能移动终端灾情采集界面如图3a所示，服务器端灾情展布界面如图3b所示。

图3　云南地震灾情速报系统智能移动终端灾情采集界面a和灾情展布界面b

5结论与讨论

新形势下，政府在地震应急决策时对灾情信息的准确性、时效性要求越来越高，对灾情信息的内容要求更加丰富。本系统充分利用云南省分布的“三网一员”作为灾情速报员，采用移动通信、数据库、GIS等技术构建云南灾情速报系统，在震后较短时间内实现灾情快速收集、分析和展布，确保对灾情信息的准确把握，为抗震救灾指挥部成员单位组织开展地震应急救灾工作提供科学的依据。目前，该系统处于试用阶段。在实际应用中，由于不同受灾地域的具体通信状况和受灾程度等情况不同，存在网络不稳定、数据上传不及时等问题，云南地震灾情速报系统亟待进一步完善和改进。

参考文献：

[1]聂高众，安基文，邓砚．地震应急灾情服务进展[J]．地震地质，2012，34(4)：782-791．

[2]叶佳宁,何霆. 地震信息微信自动发布系统的设计与实现[J]. 华北地震科学,2014, 32(4):23-28.

[3]陈琳，朱耿青，林岩钊，等．基于手机短信自动定位的地震灾情速报系统[J]．华南地震，2010，30(4)：113-118．

[4]帅向华，聂高众，姜立新．国家地震灾情调查系统探讨[J]．震灾防御技术，2011，6(4)：396-405．

[5]徐敬海，杨燕，邓民宪，等．基于GIS的地震灾情速报与快速判定[J]．自然灾害学报，2010，19(4)：141-146．

[6]张翼，郭红梅，胡斌，等．基于PDA的四川灾情速报系统[J]．华南地震，2014，34(4)：55-60．

[7]刘军，宋立军，兰陵．基于Android平台的地震灾情速报系统的设计与实现[J]．内陆地震，2014，28(4)：365-371．

[8]胡晓荣，赵萍，毕雪梅．基于SuperMap GIS的江苏省地震灾情应急采集系统构建研究[J]．测绘与空间地理信息，2013，36：215-217．

[9]丁国章，徐敬海，张云鹏．利用ArcGIS Mobile的地震灾情速报系统设计与实现[J]．测绘科学，2012，37(5)：167-169．

[10]周海涛,郭良迁. 利用跨断层形变资料研究云南地区主要断裂带应变特征[J]. 华北地震科学,2013, 31(1):59-63.

[11]帅向华，郑向，刘钦．基于SMS/GPS/GIS地震灾情获取处理技术研究与实现[J]．震灾防御技术，2011，6(2)：164-171．

罗兰格．再谈地震预报R值评分法[J].华北地震科学,2015,33(4):66-68.

Design of Earthquake Disaster Rapid Reporting System in Yunnan

MING Xiao-na, ZHOU Yang, LU Yong-kun

(Earthquake Administration of Yunnan Province, Kunming 650224, China)

Abstract:In order to acquire the earthquake-disaster information more efficiently so as to facilitate the rapid, post-earthquake report of the disasters, we built an earthquake disaster rapid reporting system to collect and display the earthquake-disaster information in Yunnan. The design scheme is described including its goal, overall framework, technical processes, main functions, and key techniques. A test on the prototype system proved that the scheme is feasible.

Key words:earthquake site; disaster data collection; disaster data display; system design

作者简介：罗兰格(1941—),男(汉族),河北献县人,研究员,主要从事地震综合预报研究.E-mail:luolg@eq-he.ac.cn

收稿日期:2015-09-03

doi:10.3969/j.issn.1003-1375.2015.04.012

中图分类号:P315.9

文献标志码:A

文章编号:1003-1375(2015)04-0062-04