基于QGIS 和QT Creator 的应急制图自动化研究

孔祥雪，王万宁，孙 艺，张欣然，李雨佳

（辽宁省地震局，辽宁 沈阳 110034）

地震灾害具有突发性、破坏性大、多次生灾害和救援难度大等特点，地震救援任务繁重，快速有效地实施地震救援对于减少地震损失至关重要[1]。为了最大化提升救援效率，应急工作人员需第一时间制作生成辅助决策的报告文档和地震应急专题图。其中，地震应急专题图制作成为地震应急工作的一项重要内容，利用图件来表达信息具有其他方式无法比拟的优越性[2]。在地震灾害发生时，应急管理部门需要第一时间绘制地震应急专题图，图中应清晰地显示灾区预估的人员、房屋等受灾情况，有助于领导制订切实有效的救援方案。同时对地震灾情的破坏范围和破坏程度进行初步估计，为指挥应急救援工作提供辅助依据[3]。地震应急专题图不仅需要精准地展示震中位置，还应包含主要城市距离以及地震影响范围内的交通、学校、水库和医院等专题信息，具有及时、直观、易读和信息量大等优势，在指挥人员拿到图件后能够快速得到需要的信息，在辅助决策过程中发挥着十分重要的作用，因此相比之下，突出应急专题图的易读性比美观性更重要，同时也对快速化产出专题地图提出新的要求。

目前，辽宁省地震应急专题图通常使用ARCGIS 或MAPINFO 软件制作，调用各种矢量数据和属性数据，并在此基础上实现快速出图，但是这种出图方式对制图人员的专业要求较高，需要制图人员具有一定的地理基础知识并且熟悉相关出图软件。同时为了使应急专题图能够快速产出，地震发生初期需要尽快了解震区相关情况，但不同软件之间还需要中间数据传递，整体操作流程比较繁琐，体现不出应急专题图的及时性。

为了达到国家网络安全标准等级，将开源GIS 软件作为选择之一。近年来出现了一系列的开源GIS 软件，一些研究人员在很多领域都开始使用开源GIS 软件，例如国土、测绘、电力和气象等多领域的应用。

1 Qt Creator 软件综述

Qt Creator 是一个用于Qt（应用程序开发框架）开发的轻量级跨平台集成开发环境（IDE），该软件功能十分强大。Qt Creator 较其他编程软件有2 个优点：（1）第一次接触该软件的开发人员能快速上手；（2）Qt Creator 的集成开发环境专为支持跨平台开发而设计。跨平台集成开发环境Qt Creator 3.1.0 于2014 年4 月正式发布。Qt Creator有以下3 个特点。

（1）使用强大的C++代码编辑器快速编写代码。

（2）使用浏览工具管理源代码。

（3）为Qt 跨平台开发人员的需求而量身定制。

2 专题图程序实现

2.1 地震应急专题图需求分析

根据《破坏性地震应急专题地图产出流程与制作规范（试行）》等相关行业规范，并分析总结历次地震应急经验，经过多名专家研究制定了辽宁省地震应急专题图的产品目录，见表1。地震应急专题图主要包含震中位置图、地震影响估计范围分布图、震区历史地震分布图、震区水库分布图、余震分布图、震中与主要城市距离分布图、震区交通分布图、震区学校分布图、震区医院分布图、震区潜在地震灾害分布图、震区危险源分布图、震区烈度区划图、震区地震动峰值加速度区划图、震区GDP图、震区人口分布图、灾情信息分布图和现场调查点分布图等。根据震级大小，设计了A3-A0 不同幅面大小的专题图。

表1 辽宁省地震应急专题图产品目录

2.2 技术框架设计

根据应急专题图的要求，地震应急专题图制图标准包括基础数据、专题地图数据和地图整体配置设计等部分。地图整体配置设计包括对图名、编制单位、编制人员和编制时间等字体设置；图例、比例尺和指北针等放置位置。根据上述制图标准，系统设计的流程如图1 所示。

图1 系统设计的流程图

2.3 编写程序

根据设计的流程图，利用MapBasic 编程根据输入的地震三要素自动生成震中位置和影响范围数据。辽宁省采用的是以下烈度衰减公式来估算地震的影响范围。

MapBasic 软件制作震中和烈度圈数据，再通过Map－Info 通用转换器功能将tab 格式转换成shp 格式。根据制作的震中位置和影响范围数据，在Qt Creator 中通过QgsVectorLayer 类添加矢量图层文件。通过QgsSvgMarkerSymbolLayer 类渲染点图层符号样式，QgsSimpleLineSymbolLayer 类渲染线图层符号样式和QgsSimpleFill－SymbolLayer 类渲染面图层符号样式。其中，点数据的标注显示通过QgsPalLayerSettings 类完成。将所有渲染好的图层通过addMapLayer 函数添加到该工程中。自动调整专题图显示范围和显示中心，专题图名根据地震参数中的震中位置和震级大小生成，名称为“震中位置+震级+‘级地震’+主要矢量图层名”。通过QgsLayoutItemMap－Grid 类设置专题图上的公里格网。最后输出地图采用exporter.exportTmImage 函数实现。

3 测试与运行

以该软件模拟触发2021 年4 月11 日16 时5 分辽宁省辽阳市宏伟区（北纬41.22°，东经123.2°）6.5 级地震为例。打开专题图制作软件，点击选择需要制作的专题图，程序会自动调用震中、地震影响场数据，根据代码对地图基础数据、专题数据进行渲染，并进行图幅整饰，在相应位置添加图名、制图时间。全过程自动完成，减少了不必要的人工干预，一幅专题图测试平均用时20 s。软件产出的地震影响场估计范围分布图和震区学校分布图，如图2、图3 所示。与手动绘制的专题图相比较，专题图在质量方面相差不大，但在速度方面有很大的提高。符合指挥者们对专题图的快速、高效的要求。

图2 辽宁宏伟区M6.5 级地震地震场影响估计范围分布图

图3 辽宁宏伟区M6.5 级地震震区学校分布图

4 结论

绘制地震应急专题图是在地震发生后抗震救灾工作的重要内容之一，通过自动化的技术手段绘制地震应急专题图对于优化震后抗震救灾工作起着至关重要的作用。通过上述研究表明，基于Qt Creator 编写程序，能够自动读取地震三要素、烈度圈信息和主要城市距离等数据信息，并调用相应代码，能够在震后几分钟之内绘制出清晰直观的震中位置图、影响范围图和震区交通图等矢量化地震应急专题图，完成专题图快速的出图任务，极大地提高了工作效率，省去了人机交互过程，使非GIS 专业人员能快速地制作出满足要求的地震应急专题地图，缩短了制图周期，为政府进行抗震救灾、地震现场工作及灾害评估工作等提供重要的依据。