云南地震信息综合服务平台研发及应用

2019-03-07 11:20许瑞杰曹彦波
中国应急救援 2019年1期
关键词:震区灾情服务平台

许瑞杰 李 敏 曹彦波

1 引言

21世纪初以来,为提高应对破坏性地震的能力,加强信息服务能力,中国地震局通过“十五”和“社服”项目在全国范围内展开建设。汶川地震、玉树地震后社会对地震事业的迫切服务要求(高锦瑞等,2017),经过芦山地震,地震部门发现社交媒体微博和微信在灾情速报,宣传指导,舆论监督等方面具有重要意义(关天一,2013;朱雪,2013)。自2013年4月20日全国首个地震救助微信平台——“芦山地震救助”公众账号诞生至今,全国大部分省、市地震部门均开通了地震微信官方公众平台,借助微信公众平台传播速度快、受众广、影响力大的优势(徐博等,2016),在科普宣传、震情速报、灾情搜集等方面开展有益尝试(何霆等,2015),进一步提升了地震部门的公共服务能力。同时中国地震局部分下属机构和部分省级地震局注册了官方微博(吴玉如,2013),在前后方通讯,震情、灾情发布,舆论监督等方面发挥了重要作用。同时各个单位将移动智能终端纳入考虑范围,典型的代表有中国地震台网中心地震速报APP和云南地震局应急推送系统APP。

在中国地震局和云南省人民政府下达的“十五”、“十一五”重大地震应急科学工程及各类专项的建设推动下,云南省地震局在地震应急快速评估与辅助决策系统和地震应急信息服务系统方面做出了探索。(1)地震应急快速评估与辅助决策系统方面于2007年通过中国局“十五”重点工程项目,云南省地震局建设完成了云南地震应急辅助决策系统和应急短信发布系统。2015年通过“中国地震局社会服务工程”项目,云南省地震局建成了“云南地震应急救援服务系统”,进一步加强地震应急处置能力。(2)地震应急信息服务系统方面于2007年通过“十五”重点工程项目建成应急短信发布系统,2014年建成应急关键信息提取与快速发布软件,2016年通过“云南省全面加强预防和处置地震灾害能力建设10项重点工程”项目,建成了微信企业号应急信息发布系统;通过应急司专项建成应急信息推送系统。完成了具有云南特色的快速评估软件和信息服务系统。但是,由于研究的不同步,形成了快速评估软件和信息服务相互脱离,评估后的各类报告再次通过信息发布平台推送,应急期内至少需要2个人操作,不仅操作不便,而且时效性不足。

因此,为有效提高云南地震应急快速评估的时效性、准确性和公共服务能力,通过对云南地区应急评估关键技术、应急基础数据库、应急对策和信息服务的集成和整合,研发了基于互联网的云南本地化地震应急信息综合服务平台。实现以应急联动数据库为基础,对人员伤亡、经济损失、建筑物破坏状况、次生灾害分布等进行评估与计算,生成相应的评估文档和图件,同时,将云南省地震局舆情、震情和震情信息发布端口如微信、微博、短信和手机APP接入,针对不同对象信息支持服务,第一时间为各级领导进行决策提供依据,为工作人员应急提供服务。

2 应急信息综合服务平台的研发

2.1 框架设计

云南地震应急信息综合服务平台框架分为4层,分别为数据层,计算层,展示层和推送层(图1)。数据层主要是平台地震应急信息数据的存储、管理和更新。通过数据收集、补充、修正,入库形成各级行政区划的自然地理、人文地理等信息。计算层主要是对破坏性地震进行评估。当发生破坏性地震时,可以通过手动触发、App快速触发和短信触发3种方式进行评估,然后根据评估模型生成的影响场,调用数据层数据对震区的人员伤亡、经济损失、房屋破坏、次生灾害等进行评估,获得评估产出的专题图和评估报告。展示层主要是将生成的灾情简报,辅助决策报告,应急图件和专题图进行展示。推送层主要是将评估的信息、图件等通过接口的方式向微信、微博、App等推送。

图1 地震应急信息综合服务平台框架设计

2.2 功能设计

云南地震应急信息综合服务平台主界面如图2所示,主要有9个模块(图3),分别为:地震应急快速触发、地震应急快速评估、地震应急快速出图、地震应急信息发布、地震应急舆情监控、地震应急地图标绘、应急评估模型设置、应急辅助决策设置和地震应急数据管理。

图2 地震应急信息综合服务平台界面

图3 地震应急信息综合服务平台功能模块图

⑴ 地震应急快速触发:根据震后地震三要素信息进行震害评估。通过App和读取地震应急信息三要素对破坏性地震进行触发计算,或者手动输入地震三要素或图上直接选取地震位置进行触发计算。

⑵ 地震灾情快速评估:破坏性地震发生后,根据地震三要素计算影响场,根据配置的模型对地震影响场范围、人员伤亡、经济损失、建筑物破坏情况、次生灾害等进行震害分析评估,包含灾情初步评估、灾情动态修正评估、评估文档生成等环节。

⑶ 地震应急快速出图:实现将各类信息进行模块化处理,形成定制的模板并产出专题图,并可通过Web端、App端出图。

⑷ 地震应急信息发布:实现将互联网舆情信息、业务系统灾情信息等不同数据来源所汇集的信息通过短信、微博、微信和APP为接收载体,分类推送给不同群体。向灾区民众提供避难信息,向应急工作人员提供震情和灾情信息,向政府部门提供决策信息。

⑸ 地震应急舆情监控:针对互联网地震相关信息(如新闻、论坛、博客、微博等)进行信息抓取和统计分析,可根据舆情分布、舆情热度类型、舆情特征、时间段生成各类统计图表,监控舆情信息。

⑹ 地震应急地图标绘:利用系统内已有的快速制图模板和定制的专题符号库系统,结合评估软件生成的成果,快速制作完成地震应急期内需要的部分专题图件,如应急救援力量分布图、震区受灾情况分布图、灾民紧急安置点分布图等

⑺ 地震应急评估模型设置:根据地区差异和地区特征,对模型参数进行选取及调整,实现评估结果的客观性。

⑻ 地震应急辅助决策配置:包括辅助决策模型库、模块化信息库、模板管理、模板定制、输出控制、输出与展示等功能。它能实现可自由定制辅助决策简报的模板,定义简报的布局、样式,还可根据简报的用途定义简报的内容,选用专题图对象、评估结果、图表或对策建议等功能。

⑼ 地震应急基础数据管理:主要功能包括互联网地图集成、数据管理、数据更新维护、数据安全管理、元数据管理等子功能模块。实现互联网地图如天地图、百度地图的接入,数据格式转换、数据导入、数据导出、数据更新, 数据库日志管理、数据备份与恢复,元数据和数据资料管理等功能。

2.3 平台的特点

2.3.1 本地化

主要体现在应急关键技术模型、应急对策和数据库三个方面。

(1) 应急关键技术模型:国内不同的专家学者提出了不同的模型和方法, 在我国多次地震应急实践中发挥了积极作用。但是,由于云南地处我国第一级阶梯向第二级阶梯过渡地带,地貌复杂多样,地形高低悬殊,特殊多元化的地形地貌环境导致区域人口和经济分布不均匀,各类评估模型需进行云南本地化研究,计算结果才能满足云南地震应急实践需求。因此,在国家科技支撑计划项目、地震行业专项课题、中国地震局院所基金等项目支持下,我们分析了云南地震灾害区域化特征,开展了地震影响场、人员伤亡、经济损失、房屋破坏、滑坡次生灾害等快速评估模型的研究,主要形成了有7个方面:地震影响场快速评估方法、 地震人员死亡快速评估方法、地震经济损失快速评估方法、地震房屋破坏快速评估方法、地震滑坡次生灾害风险评估方法、地震紧急救助区域快速判定方法、 地震应急响应等级快速判定方法。同时,依托云南地震应急指挥中心软硬件系统,将研究得到的各种评估模型和方法系统集成在云南地震应急信息综合服务平台中,在云南地区多次震后应急快速评估中提供了重要的技术支撑。

(2) 应急对策:基于云南地区地震活动、社会经济、地理环境关系及灾害特征,分析云南区域应急处置对策的特殊性需求,提出了符合云南地区现实地震应急处置对策新模式。主要为根据典型的地震事件和云南多年的应急经验,按照滇西、滇中和滇东北自然人文的差异提出对策。尤其是针对云南省的典型特征,如水库、河系众多,边境县多,少数民族聚集,针对性的提出对策。

(3)数据库:自2002年云南地震应急指挥技术系统开始建设以来,在中国地震局和云南省人民政府支持下,依托“数字观测网络项目”,“国家地震社会服务工程”,“云南地震安全工程”,“十项重点工程”,云南地震应急基础数据库经过十多年的更新与维护,在内容设置上更加准确、实用,相应的数据库产品形式多样,服务内容更加丰富,展现了地震应急基础数据库“从无到有,从有到精”的发展过程。数据库建设完成以来,为云南地区30余次5.0级以上破坏性地震提供了强有力的数据支撑。

2.3.2 分类推送

根据研究,震后急需地震信息的群体主要有三类,一是政府部门用户,二是地震行业用户,三是社会公众用户,三类用户需求各不相同。政府部门用户:主要集中在应急决策方面,行业用户:主要集中在基础信息数据,快速评估后的结果和震情灾情等,社会公众用户:主要集中在逃生和避险方面(李宁等,2017;王海鹰等,2016;张方浩等,2015)。在此研究的基础上,云南地震应急信息综合服务平台从产出的报告开始定制,如短信、微信可以通过选择模板,然后编辑模板形成不同的短信推送给相关人员(图 4,图 5)。

云南地震应急信息综合服务平台将地震触发,地震评估,应急产品展示和应急产品推送整合,成为一个准确、高效、全面、稳定、规范的地震应急互联互通软件服务平台。实现了灾情舆情信息的收集、存储、检索、统计分析外,可基于地理信息实现灾情的快速评估,包括人员伤亡、经济损失、房屋损失,快速出图,并基于模板生成辅助决策简报、专题图、图表等决策报告。同时,实现了地震应急产品分类分级推送。有效地提升了对上层领导和公众的服务能力。

图4 短信推送定制

图5 微信推送定制

3 应急信息综合服务平台的应用

云南地区严峻的震情对于我们应急关键技术、灾害获取方法、应急对策模式、公共服务能力、技术系统实用性等提出了严峻的考验,我们以“边研究、边应用、边建设、边完善、边发展”的理念来建设云南地震信息综合服务平台。自建成以来,云南地震信息综合服务平台在2次5.0级地震,10余次有感地震和历次演练中提供了科技支撑,在快速评估、信息服务等方面发挥了作用。在历次使用中,2017年3月27日云南省大理州漾濞5.1级地震具有代表性。

3.1 快速评估

2017年3月27日,云南省大理州漾濞县(20.89°N,99.80°E), 发生5.1级地震(以下简称漾濞地震)。震后10分钟,云南地震灾害应急指挥中心通过云南地震应急信息综合服务平台进行地震快速评估,震后15分钟后产出快速评估报告、对策建议报告、地理背景信息、地震背景信息、震区人口信息、震区经济信息等评估报告等8份报告,产出震中分布图、震区交通图、震区人口公里格网分布图等31张图(图6)。

图6 快速评估专题图

震区基本信息。根据《云南省地震应急互联互通协同数据库》、《云南省行政区划简册2016》、《云南统计年鉴2015》等资料,震区内平地面积占10%,缓坡面积占20%,斜坡面积占20%,陡坡面积占20%,险坡面积占20%。震中所在位置的海拔高度为1900米,震中所在县城区的海拔高度为2100米。受影响总人数2.4万人;震中所在县总人口10.4万人,人口密度为56人/平方公里;震中所在乡镇总人口为1.6万人,人口密度为42人/平方公里。震中所在的漾濞县,人均GDP为16709元,农民人均纯收入为7518元。2015年云南省人均GDP为32564元,农民人均纯收入7258元,人均财政收入5000元。

灾害损失评估。经过评估本次地震极震区烈度预计达到Ⅵ度,影响场总面积约553平方公里,长轴方向为北西,极震区主要分布到漾濞县漾江镇,灾区(烈度圈内)人口约为2.4万人,需转移安置约数百人,直接经济损失约1.5亿元。预计本次地震的滑坡风险为轻度,发生滑坡的可能性不大,有些零星的落石、塌方现象,个别地方可能造成短暂的交通破坏。

3.2 信息推送

震后,云南省地震局应急技术人员将产出的评估报告和专题图,通过短信系统向应急人员快速发送震区基本信息,同时,从灾情、新闻媒体、网站、舆情监控系统等各方收集整理灾情震情信息,及时上报指挥长和中国地震局,并通过短信系统、推送系统实时发布信息。

图7 短信类型(a.评估短信;b.基础短信)

表1 短信发送信息列表节选

地震后主要的信息分为两类,一类是评估信息,包括震区面积,震区断裂,极震区烈度,震区滑坡风险等;另一类是基础信息,包括震区年平均气温、降水,财政收入,总人口,人口密度等(图7)。应急人员通过编辑,插入不同的信息,形成不同的模板,自动发送给政府、领导和现场工作队。

灾情信息收集与发布在震后2h的地震应急处置过程中,指挥中心通过短信息向指挥部应急人员、现场工作队员、中国地震局、政府部门相关应急人员约150人发送信息7条,通过APP推送信息40余条,为前、后方及时获取震情灾情,进行科学决策及部署提供了较好的信息支撑。

4 小结

地震应急信息综合服务平台自建成以来,在2次5.0级地震,10余次有感地震和历次演练中提供了科技支撑,通过“边使用,边总结”,特别是经历2017年3月27日云南省大理州漾濞5.1级地震,云南地震应急信息综合服务平台在节省资源,信息服务和科学性取得了较好的效果,但同时也发现了一些不足。

4.1 应用效果及经验

地震信息综合服务平台经过漾濞地震的实战检验,具有以下效果:

(1)减少重复工作,节省人力资源:在以往的地震应急中,评估系统和短信发布系统,推送系统相互独立,甚至部署在不同的终端上。地震应急中需要将评估的结果从不同的终端经过不同的系统推送给不同的人员。在地震应急中同一工作重复多次,耗费人力资源。综合服务平台建成后,漾濞地震中通过设置可在评估结束后自动分类快速推送给不同人员,大大减少人力资源的消耗;

(2)剔除冗余信息,缩短评估时间:在以往的地震应急中,评估产生的结果往往大而全,不仅有各类报告10余份,而且图件30余份。资料详实,但在快节奏的地震应急中,决策人员只需要关键的信息。综合服务平台建设之初,就对各类报告和简图进行筛选,融合和排版,最后形成8份信息关键,内容精简的报告,大大减少了评估的时间,做到评估时间在5分钟以内。

(3)本地化研发,提高评估科学性。各个地区具有不同的自然和人文特点,在制定评估模型,应急对策和数据类型时必须和本地特点匹配,尤其是像云南地处过渡地带,少数民族特点突出,更需要进行本地化研究。各种本地化研究中,数据是重中之重,支撑着各类评估结果的科学性,因此数据的更新、整理、入库是本地化研究的重要工作。综合服务平台建成之初就注重数据的时效性,漾濞地震的评估结果科学性明显提高。

4.2 不足和发展

云南地震应急信息综合平台采用B/S架构,软件系统的维护与升级十分便利,但是,应用服务器部署在本地,服务器规模和性能有限,运行数据负荷较重,一旦发生服务器“崩溃”等问题,后果不堪设想。并且平台运行在互联网,但地震应急期间网络带宽不足,严重制约平台的使用。

今后将把云南地震信息综合服务平台迁移到阿里云上,不仅可以降低目前云南地震灾害应急指挥中心服务器拥有的成本和运营成本,并且在数据的安全性和平台的稳定性上大幅提高。目前通过不断的研发和建设,缩短评估时间和完善基础数据是地震应急信息综合服务平台今后建设的重点。通过不断的摸索,逐渐寻找出一套适合云南省省情的服务型综合平台,提高云南省地震应急救援的综合能力。

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