基于地质灾害的预防信息与决策支持系统设计及应用

刘祥红

（中化地质郑州岩土工程有限公司，河南 郑州 450000）

地质灾害指的是一种由于外界环境改变或者人为的干扰从而产生的地质现象，常常处于不断的变化中，且其时时刻刻都处于活跃的状态，因此想对地质灾害预防信息进行决策无疑是很难的，因为其变化性常常导致决策过程中受大量数据干扰，目前常规的地质灾害预防决策系统是以GIS技术为基础的[1]，根据该技术定位地质灾害的区域，输入相关信息，从而进行地质灾害预防信息与决策处理。简单来说，该系统可以以信息的处理为基础，利用相关技术定位空间信息，采集信息数据，将其储存传输，从而产生预警。系统中的信息模块的功能是收集和管理数据，提供不同的查询方式以满足不同部门和用户的需求，为各级政府和相关部门提供决策支持，该系统中的网络程序可以作为地质灾害防治传输、灾害信息公开，以及信息实时处理等各类问题的基本保障[2]。已有学者在地质灾害防治与决策支持的计算机研究方面进行了测试，为本文的研究奠定了相应的基础。

1 硬件设计

（1）ArcIMS定位器。ArcIMS是ESRI最新的第二代互联网地理空间定位器。它的结构是为了满足在Internet上提供地理数据和服务的要求而设计的。ArcIMS定位器的多层次结构由表示层、逻辑层等组成，并可以进行实时通信。

（2）DSS处理器。通过将知识库和管理组件添加到DSS处理器的结构中来开发支持系统。DSS处理器充当流程管理和控制的基础，强调在决策过程的各个阶段均提供智能支持，指导并解决配置上的问题。因此，提高决策过程的智能化水平是DSS处理器研究的目标。DSS处理器智能处理需要利用多种方式来实现，AI是智能化的常用工具，利用其实现智能化还需要利用DSS的辅助以及基于新AI技术的Agent。还有一种就是使用数据库字段，利用新工具，建造数据仓库实现在线分析和处理，还可以利用知识挖掘技术来实现整体智能，从而利用不同的技术来实现DSS处理器的集成，使DSS处理器作为一个整体进行协调，实现系统的整体决策支持行为。

2 软件设计

（1）采集地质灾害的预防信息。数据信息管理程序的主要功能是地质灾害防治信息采集，还可以对地质灾害预防的各类信息进行录入、存储、管理、查询、显示和更新，在功能上通过信息集来进行管理，从而实现数据的录入与编辑、系统库的编辑等。该信息集由6个子模块组成，这些模块共同浏览和搜索查询，来实现数据输出[3]。信息集实现了目录树窗口所代表的数据信息结构管理，是整个子程序信息数据管理的核心。通过构建数据源目录树来反映数据信息及其相关关系，利用多层结构来实现地质灾害预防信息采集。

信息集管理主要通过鼠标右键快捷菜单实现，完成导入信息集、信息页面、保存信息集等功能任务。数据信息的录入和编辑是空间数据库维护数据信息的基础，在面临各个信息的写入时需要提前进行处理，将复杂的图形和数据进行简化，再将简化后的数据录入到平台当中，借用MapGIS的大部分基本功能来进行图形信息转化。除此之外，还需要进行矢量数据输入，以此来将数据信息整合。图形编辑包括点编辑、线编辑、面编辑、图层处理和拓扑处理五个功能模块。

（2）搭建决策支持平台的开发环境。本系统设计的总体目标应满足地质灾害“常态应急管理”和“战斗结构分析”的辅助管理来进行分析和决策，除此之外，在国家从常态应急过渡的联动分析功能和地质灾害救援的应急管理和决策分析中，必须提前完成应急预案、应急检查、规划培训、应急协调、应急管理文件编制等，并满足为此所需的信息处理和分析功能，作为该平台的决策措施。充分利用地质灾害的风险源监测数据和应急巡查信息，根据建立的模型进行分析、评估和预测，对异常情况和风险等级进行预警。一旦出现问题，需要根据应急预案制定合理的解决方案，结合地质灾害的动态变化，立即采取预防措施。该决策系统的平台可提供灾害动态演变分析、应急救援行动方案评估、人员疏散路线、应急资源调度、应急救援动态评估等决策功能平台，为应急指挥人员提供救援指挥决策所需的各种信息和资源，最后分析结果，实现地质灾害应急救援的辅助决策。

（3）设计决策支持平台的功能模块。地质灾害的预防信息与决策支持系统，基于多个支持模块，设计的决策支持平台功能模块简图如图1所示。

由图1可知，基础信息管理模块是实现地质灾害应急管理和救援行动所需的基础模块，可以通过该模块实现各种信息数据的采集，为地质灾害应急指挥提供稳定的基础。基础信息管理模块包括应急物资、设备、材料的内外部库存、空间信息和相关法律法规。所有基础信息管理都需要利用具有兼容性的MIS信息接口，从而实现各级用户不同权限管理，分类查询，以及基础信息增删功能。通用应急管理模块用于实现各种通用应急管理任务，如应急预案（应急中心建设规划、年度应急物资采购计划、应急管理活动计划）、应急预案管理（各类突发事件）等。预案内容展示了各类应急预案的执行过程以及应急预案的评价标准和专家评价结果，应急预案的内容修订需要进行权限设置（普通用户只能查看），除此之外还有风险影响和注意事项、人员管理等。应急救援指挥决策分析模块用于应急救援指挥，应急救援指挥平台界面按时间顺序记录救援指挥过程的各项决策，对各种信息进行动态结果查询，为决策提供有效信息。此外，根据地质灾害情况，还可以增加或减少应急救援人员的数量，请求外部紧急救援队的帮助等。

（4）建立决策支持平台的数据库。建设整个决策支持系统的数据库要从地质灾害预防信息的具体数据出发，选取数据所处的区域，建立数据管理的一般性平台，将平台的信息输入到数据库程序中，进行分组构建，将不同类型的信息分成不同的类别排布，方便后续的处理。通过提供可以管理和监控的数据库和各种服务综合管理控制平台，来进行决策支持。数据库管理系统具有可扩展性，同时具有安全性和多语言开发性等特点，大大简化了管理的复杂程度。在决策时可以专注于使用便于开发和维护的结构化语言来对用户数据库进行搜索。此外，决策支持平台分析所需的数据信息可分为显式和隐式两种。显式是指决策分析人员在分析决策过程中需要直接了解的数据、信息、风险检测数值、监控数据等，可以通过软件系统界面直接查看和记录。隐式是指浏览操作分析人员不需要知道的数据信息（例如中间计算结果，模型计算需要的一些参数，数据字典等）无需提供操作界面。

（5）输出地质灾害预防决策信息。GML由OGC组织开发，可以实现整个决策支持平台的决策信息输出，其在使用时需要提前进行数据交换，以此来转化空间信息，除此之外，其不注重可视化功能，可以直接实现决策信息的输出。输出的第一步就是数据整理，然后进行下一步操作来导航Geo文件，type首先要确定的是导入确定的基本元素，并在新创建的图层中添加实体函数。使地质灾害防治决策信息可以通过完整的Geo来输出。

3 实验

（1）实验准备。本文设计的地质灾害支持决策系统采用混合编程模式，基于虚拟仿真开发平台VRP-SDK系统开发，整合了VRP物理引擎，可开发逼真的虚拟3D仿真决策支持平台。分析解算库则采用Visual Basic编程语言。地质灾害的物理模型则采用3Dmax软件制作，所制作的物理模型直接导入系统。

（2）实验结果与讨论。采集X区域的各个地质信息，基于地质灾害的预防信息进行决策，决策系统的决策界面如下图2所示。

如图2可以看出，本文设计的基于地质灾害的预防信息与决策支持系统的运行良好，在各个点均能进行正确的决策，运行稳定，界面简洁流畅，决策效率高。

4 结语

综上所述，决策支持系统在地质灾害的预防和救援中都发挥了很大的作用，通过决策支持系统可以实现对整个地质灾害预防信息的决策和及时救援，经过实验证明，本文设计的决策支持系统运行状态良好，运行稳定，可以准确高效地进行决策，对我国地质灾害预防有重要作用，也可以作为其他决策支持系统的参考，但在面临不同的地理环境时还需进行优化，以满足其在各个区域的良好应用价值。