地震应急救援地理支撑平台及应用案例

张媛刘亢陈华杰甄林锋

地震应急救援地理支撑平台及应用案例

张媛1刘亢1陈华杰2甄林锋2

地震应急救援是一项跨部门、多学科、多领域的系统工程，需要快速的应急响应能力。本文基于我国地震应急救援现状和业务需求，提出了地震应急救援地理支撑平台建设构想。地震应急救援地理支撑平台以地震空间数据库为基础数据支撑，以专业的地震分析模型、先进的GIS地理平台技术为技术保障，以地图为主要信息载体，为地震应急救援中各类受众人员提供专业、权威的灾情信息。

地震应急救援 GIS 地理支撑平台 应用模式

1 引言

地震以其突发性和巨大的破坏性给人类生存安全、社会经济发展和社会稳定带来了严重的危害。我国是一个地震多发国家，自二十世纪以来，我国大陆已经经历了五个地震活跃期【1】，特别是进入21世纪以来，2008年的“汶川地震”、2010年的“玉树地震”、2013年的“芦山地震”，这些大震都给当地人民群众带来了重大的人身伤亡和财产损失，也给我国地震预测预报、防震减灾、应急救援工作提出了新的要求。在防震减灾工作体系中，监测预报是基础，震灾预防是重点，应急救援是关键【2】。地震应急救援工作的根本宗旨在于抢救生命、减少损失，需要专业的人员、先进的装备，更需要科学的指挥决策。

GIS（Geographic Information System，地理信息系统）是一门围绕空间数据的采集、管理、分析、制图展开研究的学科。GIS技术在地震应急救援中的应用可追溯到20世纪90年代【3】。经过几十年的发展，GIS在地震灾后统计、灾后专题图制作、地震模型分析、指导灾后应急救援工作等方面发挥了重大的作用【4】。当前随着计算机技术、测绘技术、遥感技术的迅猛发展，GIS技术正朝着3S集成化、实用化、平台化的方向发展。本文基于GIS地理平台技术，阐述了地震应急救援地理支撑平台的建设构想，建设一个整合各类资源、具有开放接口、人人都能使用、共享协同的应急地理支撑平台将极大提高地震应急救援工作的效率、有力保障地震应急救援工作的科学决策、提升地震应急救援工作的管理水平。

2 地震应急救援发展现状及需求【5】【6】

地震应急救援工作从时间性上来讲具有突发性强、需要快速反应的特点；从工作内容上来讲，包括灾情研判、应急救援力量的调动投放、现场救援工作的开展、各类信息的获取处理等，都需要有序、快速、高效地进行。我国在经历了多个“五年”计划的地震应急指挥系统建设及近几年重大地震的磨炼，地震应急救援的信息获取及处理能力、应急响应及处置能力、综合保障能力都得到了提高，也出台了一系列政策法律法规，初步建设成了较为完善的地震应急救援体系。但是我国的地震应急救援体系起步较晚，而地震应急救援本身是一项跨部门、多学科、多领域的综合性复杂工作，从近几年的重大地震应急救援情况来看，也暴露出了一些不足或薄弱环节。有研究人员将我国与美国、日本等发达国家在地震应急管理方面进行了对比，指出在应急机制、组织体系、科技保障、应急预案形式、法律体系方面都有待进一步健全和完善【7】。本文接下来将结合地震应急救援的业务需求，重点分析GIS平台技术在地震应急救援工作中的作用。

2.1 地震空间数据库建设需求

地震空间数据库是地震应急救援重要的基础数据之一。地震空间数据库包

括：基础地理数据库、人口经济分布数据、学校医疗机构分布数据、消防救援力量分布数据、地质构造数据、路网数据、铁路数据等等。地震空间数据的建设是一项浩大持续的系统工程，需要国家、省、市、县甚至乡镇各级地震、政府部门一起投入建设。在地震空间数据库建设中，GIS技术是一项核心技术，在空间数据的入库、存储、更新、管理及分发应用等各方面，都需要GIS技术的支持。

2.2 地震应急灾情信息处理需求【8】

地震应急灾情信息是地震应急救援的核心要素。地震应急灾情信息来自各个方面，有地方上报的伤亡数据、航空及遥感卫星拍摄的震区影像数据、救援队员现场获取的数据等等。这些数据多而杂乱，需要综合已建成的地震空间数据库，经过精确专业处理，提取出有效信息，也就是从数据向信息转变，制作成信息产品，为应急救援指挥决策服务，并及时向社会公众发布。因此需要一个综合的平台来整合地震空间数据库及各类地震应急灾情信息，而地图是一个必不可少的载体，可以用来承载地震应急救援中各类信息，所谓“一图胜千言”。

2.3 地震应急救援专题应用搭建需求

上节提到了地震应急救援过程中从各类地震应急数据提取信息产品，要实现这一过程，需要各类专题应用系统的支持。这其中，包括地震应急救援快速制图系统、灾情研判系统、动态标绘系统、信息发布系统、重大灾情专题应用、地震专业分析模型应用系统等等。这些应用系统不是每遇到一次地震就重新搭建，而是基于应用系统模板通过简单配置实现快速搭建。应用人员需要做的就是设定震区空间数据、导入各类灾情数据进行专业的分析，为地震应急救援提供保障。

2.4 地震应急救援工作机制建设需求

地震应急救援工作需要多个部门协同工作，不管是前方救援、指挥还是后方的决策、保障。如何整合现有资源，促进信息共享，实现横向互联纵向互通，最大程度的发挥资源价值是地震应急救援工作机制建设面临的问题。要实现多部门协同工作，诚然政策法规建设、体系健全不可或缺，但是先进科技技术保障也是必不可少。当前，先进通信技术、移动互联技术、云计算技术迅猛发展，使得以前不可实现的困难变成可能，也为地震应急救援多部门协同工作提供了必要条件。

2.5 地震应急救援受众分析

地震应急救援工作受众主要包括：指挥决策部门、现场救援人员、专业分析人员、社会公众、灾区群众等。各类受众人员在地震应急救援中处于不同的位置，扮演着不同角色，对地震应急救援信息有着不同的需求。指挥决策部门需要详实的灾情资料和专业的分析结果，以便做出科学决策，合理部署救援力量和物资；救援人员则需要获得明确的救援任务安排，第一时间到达受灾最严重的地区开展救援工作，并将现场情况及时反馈给应急指挥中心；专业分析人员则根据获取的各类数据基于专业的地震分析模型进行分析，制作各类信息产品；社会公众需要获得权威的灾情信息，以根据自身能力提供力所能及的帮助；灾区群众也需要权威的灾情信息，以获取自己失散亲人的信息，反馈自身当前最需要的物品等。

3 地震应急救援地理支撑平台建设

GIS地理平台技术具有整合、开放、普适、协同四大特点，并且呈应用多端化、资源云端化趋势。以GIS地理平台技术为核心建设地震应急救援地理支撑平台，十分切合地震应急救援工作的需求。下文将从平台的定位、架构、应用模式等方面进行阐述。

3.1 平台定位

3.1.1 地震应急救援各类数据资源整合平台

地震应急救援地理支撑平台集基础地理数据、地震专业数据、救援力量数据、人口经济数据、兴趣点数据于一体，通过GIS服务器软件发布成标准Web服务。平台提供统一身份认证机制，平台用户通过认证后可以快速检索、浏览各类资源，让所有数据在平台上一目了然，为领导分析决策、业务人员办公制图提供基础GIS数据支撑。

3.1.2 地震应急救援快速制图和发布平台

平台提供应急救援快速制图模板，基于平台提供的在线制图功能或企业级集成插件，可以快捷地制作出一份应急救援专题地图，并发布成在线地图分享给地震应急救援工作人员，满足各方对地震应急救援快速制图、共享的需求。

3.1.3 地震应急救援多方协作地理支撑平台

基于平台提供的组织机构管理、成果内容管理及分享机制，可以实现跨部门跨业务的协同工作，为地震应急救

援提供强有力的空间数据及技术支撑。

3.1.4 地震应急救援GIS应用快速搭建平台

地震应急救援地理支撑平台是一个开放的平台，提供了业务应用系统快速搭建接口，通过简单配置即可创建丰富多样的应用系统。同时也可以通过Web端、移动端标准开发接口定制专业的地震应急救援应用系统。

3.1.5 日常专题图制作与共享平台

基于平台提供的各类基础地理数据和地震空间数据，可以用来制作日常使用的地震数据统计图、分布图等专题图表，并通过平台分享给中国地震局系统内成员，分享工作成果的同时提升工作效率。

3.1.6 面向社会的信息查询平台

基于平台提供的各类权威、专业的数据，社会公众，包括灾区群众，能够获取到震后最为关心，而且最为详实的震情信息，有利于震后自救互救工作的开展，某种程度上减轻灾区混乱状况的发生。

3.2 平台架构设计

地震应急救援地理支撑平台架构分为数据层、软件层、平台层和应用层四个方面，如图1所示。

数据层：包含了地震应急救援业务所需的各类数据，如基础地理数据库、人口经济数据库、兴趣点库、地震专业数据库、救援力量数据库等。数据层实际就是地震空间数据库，依托GIS专业的地理数据库模型，将各类地震相关的空间数据抽象成点、线、面、体、表等进行存储，并建立有效的更新管理机制，保障数据的准确性和时效性。

软件层：主要包含专业的GIS制图软件和服务发布软件，实现对地震空间数据管理分析，并制作成专题图，发布成地图服务。

平台层：平台层包含了各类专题成果数据服务（矢量、栅格、影像等）、空间分析服务、地震专业分析模型服务、在线地图、在线应用程序等。地理支撑平台门户网站是统一资源访问入口，统一身份认证保障了平台资源安全。

应用层：基于平台提供的各类APIs、APP、SDKs，搭建基于地震应急救援业务需求的应用程序，例如灾情研判系统、灾情动态标绘系统、救援力量分布系统、快速制图系统等，这些系统通过标准开发接口访问平台资源，提升平台应用能力。

3.3 平台应用模式

地震应急救援地理支撑平台服务的用户包括社会公众、救援人员、行业专业用户、指挥决策人员、平台维护/开发人员、专业数据处理及制图人员等。在地震应急救援时，通过卫星遥感、无人机航飞、现场救援人员、地震监测台网等获取第一手地震灾情数据，并存储到平台数据库中；专业数据处理及制图人员通过GIS数据处理软件、平台快速制图系统、专业地震分析系统等对灾情数据进行加工处理，制作成应急灾情信息产品并通过GIS服务器软件发布成服务；信息产品可以直接提供给指挥决策人员，辅助决策分析，同时还可以通过平台维护人员或开发人员搭建专题在线地图、专题应用系统，提供给社会公众、救援人员/行业应用人员、指挥决策人员；社会公众从中获取最新的灾情信息和救援进展，指挥决策人员则一方面获取有价值的参考信息，另一方面做出部署决策，指挥各方力量开展救援，救援人员获取最新信息的同时按照统一指挥部署，积极开展救援，行业应用人员根据自

己专业知识分析灾情，提供多领域、多学科的分析结果，弥补不足。在这一应用过程中，涉及到各种数据资源的整合、多部门的协同工作、涵盖了各类用户的需求。平台总体应用模式如图2所示。

图1 地震应急救援地理支撑平台架构图

图2 地震应急救援地理支撑平台应用模式

4 平台案例

案例1：基于ArcGIS 在线平台的尼泊尔地震专题应用

2015年4月25日14时11分，尼泊尔（北纬28.2度，东经84.7度）发生了8.1级特大地震，给当地人民带来了重大的人员和财产伤亡。Esri公司（美国）获知灾情后，基于部署在亚马逊云环境中的公有云GIS平台，快速搭建了尼泊尔地震专题应用（http://nepalem. maps.arcgis.com/home/）。如图3所示。

Esri公司（美国）搭建的尼泊尔地震专题应用制作了一系列专题应用，例如建筑物损毁专题图、人员伤亡专题图、救援行动等。这些专题应用，基于平台提供的基础地图服务、在线制图服务、应用模板，制作了一幅幅直观明了的地图，让指挥决策人员、救援工作人员、社会公众可以很清晰了解到灾情信息。

案例2：澳大利亚维多利亚州火灾应急管理地理平台

火，是澳大利亚景观的一个忠实伙伴。而维多利亚州的植被、地形和气候使其成为世界上最容易引发丛林大火的地区之一。2009年夏季维多利亚州遭遇了灾难性的森林大火，造成了巨大的生命和财产损失。为此，维多利亚州政府总结经验教训，制定了一系列政策措施。其中一项重要的举措就是打造了火灾应急管理地理平台—eMap，旨在提升维多利亚地区所有消防机关的基本运营能力以及协作能力。平台界面如图4所示。

该平台基于ArcGIS平台软件搭建，集成了消防过程中需要的各类实时数据资源（气象数据、影像数据、车辆与人员数据等），能够为相关部门提供实时的响应视图；提供了火情预测分析模型；支持多种移动设备，为外业人员提供专属应用，可野外离线采集数据并打印出图。通过该平台，高效地实现了各类火灾实时信息的共享，通过简单配置即可定制多种应用，极大地提升了维多利亚州消防力量的协同工作效率。维多利亚

州政府搭建的火灾应急管理地理平台对于地震应急救援地理平台建设具有一定的借鉴意义。

图3 Esri公司（美国）搭建的“4•25尼泊尔”地震专题应用

图4 澳大利亚维多利亚州火灾应急管理地理平台

5 结语

地震应急救援是一项跨部门、多学科、多领域的系统工程，需要完善的法律法规、完备的组织管理体系、先进的技术装备、过硬的人才队伍以及先进的科技力量保障。本文基于地震应急救援的业务需求分析和受众人员需求分析，提出了基于地震应急救援地理支撑平台建设构想。通过该平台能够整合地震应急救援中各类数据资源，提供专题应用模板，能够快速搭建各类专题应用，并分享给组织内成员和社会公众，为应急救援指挥决策提供信息支撑。

作者单位：1.中国地震应急搜救中心
2.易智瑞（中国）信息技术有限公司

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