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基于GIS的地震应急实时动态标绘系统的研究

王悦  
【摘要】: 我国地质构造复杂,地震活动频繁,是世界上地震活动最强烈、大陆地震最多、地震灾害最严重的国家之一。应急救援是防震减灾的关键环节,如何最大限度地减少地震灾害造成的人员伤亡、财产损失和社会影响,地震应急工作至关重要,因此,地震应急工作是防震减灾工作最具有显示度的关键环节。地震应急工作是围绕地震这一突发事件开展的一系列反应迅速、高效有序的紧急行动,贯穿了地震应急响应、地震紧急救援、地震灾害评估、指挥辅助决策等各个方面,是一个非常复杂的过程,应急工作的开展很大程度上依赖于指挥者科学高效的指挥决策,从“九五”到“十五”,再到5.12汶川特大地震后,我国都致力于加强地震应急方面的建设工作,取得了丰富的成果,但在实际的大震应急工作中也暴露出一些不足,主要是在现有应急指挥技术难以满足为指挥者快速提供辅助决策的要求上。 随着科学技术的进步和GIS技术的日趋成熟,GIS已经在各行各业中得到了广泛的应用,近年来,在我国的防震减灾领域的发展过程中,也引入了许多新方法和新技术,其中比较突出的就是GIS技术。从“九五”到“十五”,再到5.12汶川特大地震后,我国都致力于加强地震应急方面的建设工作,从地震应急指挥技术系统的建设、到防震减灾软件的研制,到地震救援专题图快速制图技术的研究、地震现场位置服务技术的研究,再到地震灾害现场救援行动建筑物标志与标识方法的探索,地震灾害紧急救援队的建设。同时,GIS开发的标绘系统逐渐渗入到遥感、林业、航空、航海、气象、市政等多个领域,但是,在地震行业,基于GIS的地震应急实时动态标绘方面的应用还处于起步阶段,有待进一步深入研究。 本文将GIS技术引入到地震应急实时动态标绘中,全面开展了基于GIS技术的地震应急实时动态标绘系统的研究,围绕基于GIS的地震应急实时动态标绘系统的系统总体设计、技术路线设计、功能模块设计以及模型建模和主要功能模块的开发与实现,所做工作如下: (1)通过分析、对比常用的系统设计方法,针对地震应急实时动态标绘系统的特点,遵循GIS软件工程思想,完成地震应急实时动态标绘系统的总体设计与技术路线。 (2)从地震应急工作的实际出发,开展地震应急实时动态标绘系统的功能需求分析,进行了系统功能模型的研究,最后确定该系统功能的主要组成为基础地图管理、专题图生成展示、动态跟踪监控、应急辅助决策、动态反演与模拟、输出。 (3)完成了主要功能模型的建模,包括:专题图自动生成模型、应急辅助决策模型、实时动态标绘模型。首先,利用现有的基础地震地质资料,结合震时收集的震情、灾情信息,建立专题图自动生成模型;其次,在建筑物容纳人数、人员受伤率计算的结果基础上,引入时间因素,结合历史上压埋人员存活情况资料,拟合出压埋人员存活率函数关系,建立需救助压埋人员分布情况模型;然后,在发现幸存者概率函数的基础上,综合考虑救援队伍能力,建立救出幸存者估计模型;最后,通过求解未救出人员的约束最优化问题,提出救援力量调集的最优化方案模型,在指挥人员下达任务后,可以利用最短路径分析模型给出救援队员出行路径,还可以通过读取实时更新的救援队伍经纬度信息,实时动态跟踪救援队的位置,利用发布的地震三要素,建立余震实时动态跟踪模型。。 (4)通过对几种GIS的二次开发方式的比较,确立以ArcGIS为平台,采用ArcGIS Engine和C#技术的二次开发方式,完成了系统的主要功能模块(震情实时动态跟踪模块、救援队实时动态监控模块、最佳路径分析模型)的开发实现。 (5)对地震应急实时动态标绘系统的系统总体设计、主要模型建模以及主要功能模块的开发与实现等进行了研究。建成的地震灾情实时动态标绘系统对提升地震应急工作综合效率有一定的指导意义,对以后我国在地震应急领域的工作具有一定的实际应用价值。


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