引言

地震作为一种突发性自然灾害,因其具有破坏性大、突发性强、致灾面广、难以准确预报等特点,往往给人类社会带来巨大灾难。为了快速、高效、及时应对破坏性地震的应急救援工作,减轻地震灾害损失,我国确定了党委领导、政府负责、部门联动、军地协作、社会参与的应急管理体制,抗震救灾已经成为全社会共同面对的问题。地震灾情信息服务作为抗震救灾工作的基础,其服务内容和服务方式等将会直接影响抗震救灾工作的效率。目前国外一些发达国家非常重视防灾减灾公共信息服务,先后建成了集成度很高的综合灾情服务系统,例如美国的USGS(http://www.usgs.gov)和日本的地震防灾信息系统(DIS)(Shibayama等,2008),能够利用汇集到的各类地震灾情信息,面向不同对象提供灾情服务。

国内地震应急工作起步较晚,灾情服务从最初的文件传递到后来陆续发展的WEB灾情服务(张建福等,2005;帅向华,2006),在历次破坏性地震应急工作中发挥了重要的作用。但是距离当前这种协同联动的应急模式和社会日渐迫切的应急救援灾情需求还存在一些差距,主要体现为灾情信息成果分散、信息分类模糊、发布手段单一、面向不同用户的信息服务能力有限等问题。针对上述问题,结合政府、应急人员以及社会媒体对地震灾情服务的迫切需求,本文通过对历史地震灾情信息内容、信息格式、产出单位和主要服务对象等方面的分析总结,结合各类人员的工作场景,并考虑其获取资讯的便捷性,以灾情信息共享为基础,以信息服务为基本目标,设计实现了基于SOA技术架构,查阅和推送两种灾情服务方式相结合的面向不同终端形式的分级灾情集成发布平台,为各级政府、各级抗震救灾指挥部、各类救援力量、社会公众等不同用户提供及时准确的灾情服务。

1 设计思路

地震灾情动态发布平台主要研究如何通过网页、手机应用、广播电视以及手机短彩信等途径,对收集处理的各类地震灾情信息以文字、图片等常见的信息形式为载体,面向不同用户提供全面、准确、及时的灾情信息服务,为抗震救灾工作及时提供科学合理的依据。要实现上述目标,就必须做好灾情内容分析、用户需求分析、灾情发布方式设计三方面内容,也就是要回答灾情发布平台设计的三个关键问题,发什么?发给谁?怎么发?

(1)灾情信息分类

灾情信息分类是实现信息及时高效发布的基础。地震灾情信息概括来说,是指与地震本身、应急救援及地震灾害相关信息的总称(董曼等,2014)。其信息来源包括应急指挥技术系统分析产出结果、灾情速报网收集信息、各行业反馈信息、网络媒体反馈信息、现场调查反馈信息等多种途径。具有格式多样性、内容碎片化、时空相关性等特点。本文主要从服务于抗震救灾工作的目的出发,按照信息内容和信息应用需求将灾情信息分为震情信息、震区背景信息、灾情信息和应急响应与救援信息等四大类,如表1所示。

表1 地震灾情信息分类定义及主要功能 Table 1 Classification and main functions of earthquake disaster information

(2)灾情服务用户分析

结合历次破坏性地震应急处置过程,本文将地震灾情信息发布的用户群体大致分为应急指挥人员、应急专业人员、新闻媒体和社会公众四类,其中应急专业人员包括应急专家团队、现场救援队伍和现场工作队等从事震后应急工作的相关人员。由于用户各自的专业背景以及在地震应急救援工作中所承担的任务和发挥的作用不同,决定了其对地震灾情内容的需求存在较大差异性。同时用户所处地的工作环境和网络条件也决定了其能够依托的灾情获取途径。针对不同用户群体的灾情需求以及获取途径分析结果如表2所示。

表2 不同用户群体的灾情需求以及获取途径 Table 2 Requirement and access method of different user groups for earthquake disaster information

(3)灾情发布模式设计

通过上述地震灾情信息内容和灾情信息用户分析可知,由于不同的用户群体在地震应急处置过程中的角色和所处环境的不同,导致其对灾情信息内容的关注点也各不相同,所能够依托的信息获取途径也存在较大差异。因此要设计既能够为地震应急指挥人员、应急专业人员进行救援决策和灾害规模研判等提供信息支撑,又能向新闻媒体提供地震灾害与救援进展相关的报道素材,还要向社会公众提供灾情发展态势以及如何避险等内容的多层次灾情信息发布平台,就要求该平台信息发布内容丰富、层次分明、重点突出、途径多样。为达到上述目标,根据地震灾情信息的内容和格式特点,结合地震应急中能够利用的灾情获取终端形式与网络环境,本文设计了网站发布、手机APP、微信和手机短信及彩信等四种灾情发布模式。不同类型的用户可根据其权限分级获取不同的灾情内容。网站和手机APP发布内容覆盖全部地震灾情信息,其中网站为应急人员和公众媒体设计了不同的灾情发布内容界面,手机APP主要面向应急首长和应急人员服务。微信主要发布灾情动态和应急工作动态,面向全体订阅用户开放。短、彩信主要用于向部分应急人员发布重要信息提醒。

2 业务流程

根据地震应急处置业务流程和信息发布流程,地震灾情动态发布系统主要以地震事件为主线,将地震应急指挥技术系统、灾情收集系统、灾情专题图快速生成系统、地震动快速判定系统以及行业动态等途径收集到的各类灾情信息,按照灾情信息分类与编码规则进行内容管理和分类,依托应急处置工作时序将灾情推送至灾情发布服务器,按照灾情分级发布规则进行审核发布,结合不同类型用户的服务规则进行灾情内容的订阅与推送设置。灾情信息发布业务流程如图1所示。

图 1 地震灾情发布业务流程 Fig. 1Flow chart of the Earthquake Disaster Information Publishing

考虑各类灾情数据的数据格式、数据来源和数据传输方式等,采用手动与自动相结合的方式发布灾情信息。对于格式化的灾情信息采用系统自动发布;对于非格式化的灾情信息采用人工手动发布。

3 体系架构设计

基于共享模式的地震灾情集成发布平台体系架构设计主要考虑数据统一存储、系统访问便捷、结果展示直观、灾情信息共享、发布手段多样、业务可扩展性强、维护方便等需求,同时考虑平台所依托的网络环境复杂(该平台主体依托行业网,发布途径有互联网途径、移动互联网、SMS短信途径、GPRS彩信途径等)等特点,地震灾情集成发布平台系统架构设计必须遵循相关的信息安全体系和标准规范体系。本文借助SOA体系架构对松散耦合粗粒度应用组件的分布式部署和管理的优势,设计实现了基于SOA架构的,包含应用交互层、信息发布渠道、信息服务层、数据综合分析层、数据资源层、支撑层和基础设施层等多层地震灾情集成发布技术架构。系统架构如图2所示。

应用交互层是应用功能的集成展示和用户交互界面,主要包括按照不同灾情栏目分类展示的图文灾情信息、突出破坏性地震的大震专题灾情信息展示、基于百度地图的震中位置展示以及历史地震灾情信息展示、资源共享界面、基于百度地图的实时灾情分布等。

信息发布渠道主要包括网站Portal、手机App、微信推送、短彩信发布接口和资源共享目录。

信息服务层实现灾情信息共享管理、地震事件管理、信息发布管理、信息主动推送等。

数据综合分析层主要负责完成数据查询、上报灾情代码解析、非结构化数据分析、可视化地图展示。

数据资源层主要包括基础地理数据、灾情数据、地震专题数据;基础地理数据主要用于基础空间地图服务,灾情数据主要包括技术系统产出的格式化灾情以及上传共享的非格式化灾情;地震专题数据主要指通过速报系统接收的地震参数、历史地震以及其他地震相关灾害数据等。

支撑层包括J2EE基础架构、Apache Tomcat、MySQL数据库、百度地图API。

基础设施层包括固定的公网IP网络支持、服务器、数据存储设备、备份、短彩信网关和基础软件。

图 2 地震灾情动态发布平台体系架构图 Fig. 2Architecture diagram of dynamic publishing platform of earthquake disaster
4 关键技术

(1)基于共享模式的灾情集成发布方式

破坏性地震应急处置是一个需要多学科、多部门协同应对的突发性自然灾害事件,围绕地震灾害和地震应急救援所产生的各类灾情信息往往分散于不同单位或部门,而每个单位或部门在地震应急过程中既是灾情信息需求者也是灾情信息的提供者。基于灾情用户这种双重身份特点,本文设计的灾情发布模式是一种基于共享模式的灾情发布方式,一方面用户作为灾情需求者,根据自身用户权限通过网页或手机等方式查阅相关灾情信息,也可以直接访问灾情共享目录查阅下载共享文件;另一方面用户作为灾情提供者,可以将自身或本单位采集的灾情信息共享到灾情服务器,利用手机APP、手机微信或客户端网页上传方式等将采集到的规范格式的灾情信息直接反馈到灾情数据库中或灾情共享目录,并按照灾情信息命名规范进行文件命名,通过内容管理服务进行灾情内容的统一管理、分类与下载服务。面向移动端的灾情服务主要通过灾情发布后台管理服务将用户订阅或按照发布规则推送的灾情内容,通过不同的接口适配器提供给用户,具体灾情发布技术流程如图3所示。

图 3 基于共享模式的灾情发布技术流程 Fig. 3Flowchart of the disaster infromation releasement based on the sharing mode

(2)基于RIA技术的WebGIS空间灾情展示与在线标绘

RIA(Rich Internet Applications,即丰富互联网程序)具有高度互动性、丰富用户体验以及功能强大的客户端。该技术的提出有效克服了传统WebGIS界面展示单调、交互能力弱的局限性。RIA体系不仅具有传统Web应用程序灵活性部署的特性,同时还具有类似于桌面应用程序的丰富体验。将RIA与GIS技术相结合,不仅带来了丰富的表现能力,同时也提高了客户端的数据处理能力。由于该平台面向处于不同工作场景的用户群体服务,在地震灾区现场采集灾情的应急人员不仅希望了解本人上报的灾情信息,也需要了解其它灾情采集者上报的灾情信息,同时处于后方的应急指挥人员也需要随时根据灾情的发展态势做出动态评估与灾情标绘,所以灾情信息的空间展示与在线标绘功能也成了目前地震灾情发布设计的一个重要环节。本文主要利用RIA技术实现了基于百度地图API的在线灾情信息空间定位展示与灾情标注。用户不仅可以通过网页在线查看各个灾情上报信息点的位置、上报信息内容和采集人信息,还可以利用常用的点线面在线标绘方式进行灾情标注,同时也可以通过手机APP或手机微信方式查看上报灾情的空间分布。

(3)后台发布信息分级自适应网页技术

自适应网页设计(Adaptive Web Design)指能使网页自适应显示在不同大小终端设备上的新网页设计方式及技术。流体网格(Fluid Grid)和媒体查询(Media Query)是较为常用的两大自适应技术,前者主要使用百分比来控制元素的尺寸大小,而后者主要通过指定条件告诉浏览器选择何种页面样式(Ethan Marcotte,2010)。本文设计的地震灾情集成发布平台既要面向传统的网站用户,也要面向使用不同屏幕的移动终端用户,为了达到良好的用户体验,本文主要采用流体网格技术将发布到移动终端上的图片信息和发布到网页的信息进行自适应调整,对发布到手机的图片进行自动压缩处理。

5 功能设计

地震灾情发布模式与平台建设是研究通过网络、短信等渠道以文字、表格、图片、专题图等形式对地震灾情处理所产生的各种地震灾情信息进行实时快速发布的技术,为应急人员和社会公众等提供快速的灾情信息服务,提高信息沟通、交流和信息共享的效率。系统功能按照基于RIA技术的震情动态跟踪信息地图展示平台、以地震事件为中心的地震信息发布服务、多来源信息融合处理服务组件、灾情信息处理中间件及地震灾情发布人员作业后台五个部分进行组织,具体功能模块包括灾情发布后台管理模块、灾情发布前台展示网站、地震灾情发布手机APP和灾情微信发布模块四个部分(如图4所示)。

图 4 地震灾情动态发布平台功能模块图 Fig. 4The function modules of earthquake disaster dynamic publishing platform

灾情后台管理模块实现了灾情分类管理、栏目管理、用户管理、信息发布对象管理、信息发布审核管理、灾情调查信息录入、余震信息读入、地震事件管理等功能模块。

灾情发布网站前台设置最新分类地震信息,大震专题、历史地震信息、最新地震灾情上报信息地理分布图展示、工作文件共享、用户登录鉴权功能。

手机客户端软件基于Android开发,手机软件集成了灾情上报及灾情信息发布接收客户端和灾情分布图展示功能。灾情上报包括基于调查问卷的灾情烈度编码上报和灾情调查详码上报。

灾情微信发布模块主要实现灾情信息推送模块和用户灾情反馈模块。

6 应用与讨论

地震是一种突发性自然灾害灾种,震后灾害涉及面广、破坏性强,抗震救灾是需要全社会力量共同参与的事情。当今社会是信息社会,及时了解相关信息是一切工作开展的基础,抗震救灾工作尤其如此,只有准确把握灾情信息和灾情发展态势,应急决策者才能科学快速地实施救援工作;只有了解避难场所位置以及撤离路线、救援物资分发地点以及医疗救助点分布等信息,灾区民众才能有效开展避难与自救互救。因此,只有将准确的地震灾情信息科学及时地发布到不同用户群体以及社会各个角落,才能实现全民救灾,才能产生最有效的救灾效果(聂高众等,2012)。本文通过分析总结典型破坏性地震的地震灾情信息和应急救援经验,结合处在不同场景的用户群体可用的灾情获取方式,设计实现了基于共享模式的地震灾情集成发布平台,可以实现通过网页、手机APP、手机微信、短彩信等方式向不同的用户群体实时快速地发布地震应急过程产生的各类地震灾情信息。该平台建成后已经在2014年云南鲁甸6.5级地震、景谷地震6.6级地震和新疆皮山6.5级地震应急工作中得到应用,为应急人员、政府和社会公众等提供了便捷快速的灾情信息服务,提高了信息沟通、交流和共享的效率。

参考文献
1.董曼,杨天青,2014.地震应急灾情信息分类探讨.震灾防御技术,9(4):937—943.
2.聂高众,安基文,2012.地震应急灾情服务进展,34(4):782—791.
3.帅向华,2006.地震应急信息管理技术研究和指挥首长信息查询系统实现.地震,26(3):93—98.
4.杨天青,席楠,张翼等,2016.基于离散灾情信息的地震影响范围快速判定方法研究.地震,36(2),待刊.
5.张建福,姜立新,帅向华等,2005.国务院抗震救灾指挥部Web信息系统建设简介.地震,25(2):108—114.
6.Ethan Marcotte,2011Responsive Web Design,Jeffrey Zeldman,New York
7.Shibayama A.,Hisada Y. et al.,2008.A study on the disaster information collection support sysytem, incorporating information and communication technology.The 14th World Conference on Earthquake Engineering,October 12—17th,Beijing,China,2008