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城镇地震防灾与应急处置一体化综合查询系统研究
城镇地震防灾与应急处置一体化综合查询系统研究
申源*, 陈维锋, 郭红梅, 张莹
(四川省地震局,成都 610041)
 [收稿日期]: 2017-04-12
摘要

本文在研究政府、社会公众以及地方地震工作部门日常地震防灾与震后应急处置过程中对地震相关业务信息需求的基础上,通过系统架构、业务功能、业务流程等设计,完成了城镇地震防灾与应急处置一体化综合查询系统的设计研究。



引言

地震作为一种自然灾害,严重威胁着人类的生命健康和财产安全。然而城镇化进程的加速使得人口不断的聚集,由此带来的地震灾害风险也随之加剧。在经历汶川地震和芦山地震之后,政府部门在应对地震灾害时逐渐转变思路,由传统的震后应急处置模式向震前应急准备、地震灾害风险防御的应急模式转变(聂高众等,2013)。目前,我国在地震灾害风险防御和减轻地震灾害的对策主要包括:①制定和完善防震减灾法律法规;②制定防震减灾规划;③加强地震监测、预测预报和建(构)筑物抗震设防科学技术研究;④健全地震应急预案体系;⑤经常性地对社会公众开展地震和防震减灾知识普及教育;⑥开办地震灾害保险(吕春来等,2001)。面对日益严峻的地震震情形势,在上述对策及政策的执行过程中,政府、社会公众和地震业务部门等作为主要参与者,在日常办公时常常需要面对各种种类繁多、操作繁杂的业务系统,不仅降低了办公效率,同时用户体验度也较差。因此,研发一套适用于城镇防震减灾工作的地震防灾与应急处置一体化综合查询系统,可应用于地震应急准备能力建设、防震抗震知识科普宣传以及抗震设防管理与服务等日常工作中,以简化城镇地震工作主管部门的防震减灾工作,能够更好地服务于社会公众,提升防震减灾工作的科技含量和管理部门的服务能力。

1 系统需求分析

城镇地震防灾与应急处置一体化综合查询系统面向的服务对象大体可分为政府、社会公众和地方地震工作部门,通过分析不同对象对地震相关业务信息的查询需求,有依据的进行系统查询内容和功能设计与开发。

(1) 政府

在平时的地震灾害防御中,政府有关部门主要是引导防震减灾工作部门开展地震相关日常工作,了解和获取地震业务发展现状。在重特大地震发生后,政府有关部门既要第一时间开展应急救援,同时还要做好社会安定工作。作为指挥者和决策者,政府领导需要较为准确的灾情信息,如地震发生的震源、震级、人员伤亡、交通破坏、医疗需求、救援力量需求等,以及较为准确的灾情评估结果,才能进行科学决策、部署,最大程度地减轻地震灾害带来的损失。

(2) 社会公众

社会公众作为防震减灾工作的参与者,对地震的关注程度也越来越高。地震发生后,不当的地震避险疏散措施在一定程度上也加大了人员伤亡的概率。因此,确保社会公众平时能够了解一般的地震常识和掌握科学的防震避险、自救互救等地震科普知识,有效的防震减灾科普知识宣传就显得尤为重要。同时,在发布科普知识时,应该对知识内容有区分,即哪些是日常应该掌握的,哪些是震后社会公众想要了解的。其次,科普知识的表现形式也应具有趣味性和多样性,能够促使人们去主动了解、学习和掌握相关知识,最终能够达到引导社会公众学会辨识地震谣言、减少对地震的恐慌、掌握科学的地震应急疏散避险和自救互救技能的目的。

(3) 地方地震工作部门

地方地震工作部门主要负责贯彻执行国家和地方政府的防震减灾方针政策,编制地震应急预案,完成震前的监测预防、工程抗震、科普宣传,震时的应急响应、防护避险,震后的抗震救灾、恢复重建等。与政府其他部门进行协商、交流、协调,共同完成防震减灾各项任务(孙书海,2003)。地方地震工作部门作为上传下达的中间枢纽,承担了较为重要的角色,在业务查系统设计时要充分考虑其实际需求,提供方便、快捷、及时、高效的查询服务。

2 系统设计与实现
2.1 系统设计原则

城镇地震防灾与应急处置一体化综合查询系统总体设计应使其具备易用性、实用性和安全性,以建成统一的、共享的、高技术水平、高稳定性的、能够满足城镇地震应急业务需要、防震减灾科普宣传以及地震抗震设防监管的综合查询系统。系统设计应遵循以下原则:

(1) 先进性原则。采用目前先进的开发技术和架构(基于组件、插件式或面向服务的架构),以保证平台的先进性和可扩展性、延长平台的生命周期。

(2) 可配置和可管理性原则。提供方便友好的操作方式及可视化操作界面,易于部署、操作和平台管理。

(3) 可扩展性原则。产品不仅仅能和现有的系统集成,同时还要具有很强的扩展能力,能支持未来的应用集成。

(4) 规范性原则。系统的建设要严格按照国家、地方和行业的有关标准与规范,并适当考虑与国际接轨,尽可能采用开放技术和国际主流产品,以确保系统符合国际上各种开放标准。

(5) 高性能与稳定性原则。在系统设计、开发和应用时,应从系统结构、技术措施、软硬件平台、技术服务和维护响应能力等方面综合考虑,确保系统具有较高的性能。

(6) 安全、保密性原则。保证网络环境下数据的安全,采取完备的数据保护和备份机制。

2.2 系统架构设计

城镇地震防灾与应急处置一体化综合查询系统设计采用分布式三层技术体系结构(见图 1),具有良好的可移植性和安全性;系统界面、操作规范化标准化;具有良好的扩展性、可维护性和二次开发的能力,提供多种与其它系统的接口。城镇地震防灾与应急处置一体化综合查询系统设计包含数据层、业务层和表现层3层结构。通过组件服务的方式实现数据、流程、服务等的共享,达到整合应用的目的。整个系统采用面向服务的架构,服务与服务之间采用松耦合的方式实现,一个服务的改变不会影响到其它的服务;同时服务与服务之间是透明的,允许相互调用。在设计上采用面向对象的设计模式,把界面、控制、数据分开,提升代码的可重用度。


图 1 系统总体架构示意图 Fig. 1 System framework diagram

本系统采用的是Browser/Server模式进行设计:在服务器上运行Web发布服务器、搭建相关的数据库程序,服务器操作系统为Windows 2003 Server,客户机操作系统可以是Windows XP/Vista/Win7,其上运行浏览器程序;客户端的要求不高,只需要安装一个浏览器,大大降低开发成本和使用成本,简单的用户界面,易于升级。

2.3 系统功能设计

城镇地震防灾与应急处置一体化综合查询系统功能主体分为3部分(见图 2):地震应急信息查询、防震减灾科普知识查询和抗震设防信息查询。其中地震应急信息查询包括应急准备、历史地震和地震专辑;防震减灾科普知识查询包括地震知识、视频点播和科普展板;抗震设防信息查询包括房屋信息查询、工程信息查询、公用建筑查询、地震环境及政策法规。上述所有信息查询将设置用户权限,根据角色不同提供不同信息内容的查询服务。


图 2 系统功能示意图 Fig. 2 System function diagram

(1) 地震应急信息查询模块

应急准备:可在地图上直观展示学校、医院等重点目标分布信息。通过自定义查询范围,给出所在地所有的应急疏散场所位置信息,并可以提供到达某一应急避难场所的最优路径;可输入某一建筑物信息进行该房屋的防震减灾能力评价信息查询;同时还可查询基于地震动参数的典型民居房屋建筑的脆弱性曲线,以图表形式展现。

历史地震:可查询目标区域内及邻区发生的所有地震目录,包括发生时间、地点、经纬度。

地震专辑:可查询重特大地震的震情、灾情信息、地震应急动态和地震发生后业务系统产出的震情、灾情信息、专题图件、辅助决策报告等服务于抗震救灾的信息。

(2) 防震减灾科普知识查询模块

通过阅读和观看内容丰富、通俗易懂、形式多样的防震减灾科普知识,普及防震减灾科普知识,让社会公众掌握应急避险、自救互救方法和技能。

地震知识:包括地震相关的法律法规、地震基础知识、地震监测预报知识、地震灾害防御知识、地震应急知识、汶川地震等文本类知识查询。

视频点播:包括地震常识、地震灾害、地震监测预报知识、防震小贴士、避震及疏散、专家答疑、汶川地震等视频类知识的在线播放、下载。

科普展板:包括展板、海报等挂图类知识查询。

(3) 抗震设防信息查询模块

房屋信息查询、工程信息查询和公用建筑查询提供相关建筑物抗震设防信息的查询,包括抗震设防标准、抗震设防等级、抗震设防分类等信息查询。

地震环境:主要为图件查询和浏览,包括活断层分布、地震危险性基础图件、设定地震动参数分布、地震区划图等。

政策法规:现行的法律法规、标准规范等政策法规类信息查询。

2.4 系统业务流程设计

城镇地震防灾与应急处置一体化综合服务系统在中国地震应急指挥体系中处于基层的位置,系统业务流程见图 3。它需要承载的业务主要包括以下内容:


图 3 系统业务流程示意图 Fig. 3 System business process diagram

(1) 日常管理与社会服务工作

及时获取地震科学数据(包括地震速报、地震目录、地震前兆信息),实现地震监测实时数据共享,为政府、社会提供地震信息查询服务;进行地震基础与应急数据维护更新,为地震应急准备服务;开展形式多样、面向社会的震害防御科普宣传服务;开展抗震设防监管,审核重大工程、重点目标的抗震设防建设标准。

(2) 地震应急工作

破坏性地震发生后,第一时间获取震情、灾情信息开展以下的工作:

① 收集灾情信息,整理、归档。

② 把整理过的灾情信息通过灾情发布子系统进行对外发布及信息共享。

③ 通过对灾情信息的评估和分析给出辅助决策信息,为先期开展必要的抗震救灾工作提供决策支持。

④ 接收来自各业务系统、仪器设备上报的各类灾情信息。

2.5 系统功能实现

本系统采用J2EE架构,GIS平台采用开源的OpenLayers框架加GeoServer地图服务器设计实现(董一兵等,2017)。

(1) OpenLayers框架技术与GeoServer地图服务器

使用Openlayers提供的JavaScript类库,用于实现标准格式发布的地图数据访问、地图操作、空间分析、数据查询、图层控制与叠加展示等功能。GeoServer是OpenGIS Web服务器规范的J2EE实现,利用GeoServer可以方便地发布地图数据。OpenLayers与GeoServer的结合能将数据的存储管理、WebGIS服务与应用分开,可以方便地实现数据库系统对各类数据的管理、应用与发布,从而保证了数据的安全性。

(2) AJAX数据交互

AJAX(Asynchronous Javascript and XML,即异步JavaScript和XML),它可以使网页实现异步更新,可以在不重新加载整个网页的情况下,对网页的某部分进行更新,从而使因特网应用程序更小、更快,更友好。


图 4 基于OpenLayers与GeoServer的WebGIS查询系统功能结构图 Fig. 4 The functional structure of WebGIS query system based on the OpenLayers and GeoServer

(3) 地图查询模块及代码实现

① 地图基本功能,包括地图切换、影像切换、地图放大、缩小、移动、描点等。

② 地图查询功能,包括区域查询、条件查询等。

(a) 区域查询是为方便用户在地图上选择查询感兴趣的区域和本区域内感兴趣的内容。用户通过描点工具选择中心点,输入区域范围与查询内容,通过AJAX从服务器自动查询出相应的内容,最后查询结果将在地图上显示。

(b) 条件查询是查询符合输入条件的所有数据,本系统以模糊的方式进行数据匹配,通过AJAX从服务器自动查询出匹配的所有内容,最后将查询结果显示到地图上。

部分实现代码示例如下:

//模糊查询

$('#btnSearch').bind('click', function(){

  MapJS.clearallsource();

  //查询条件

  var sdata = encodeURI($('#searchValue').val();

  $.get("api/dzyj/map/getAll? & type=name & code="+sdata), function(data){

    if(data){

      var points = eval(data);

      if(points.length){

        MapJS.list.addPoints(points, points.length);

        return;

      }

    };

    $.dialog().info("没有查询到数据");

    $("#wapList").empty();

    MapJS.clearallsource();

    MenuJS.Pagination.hide();

  });

});

③ 图层控制功能,图层控制是将数据库中的数据通过GeoServer服务直观地叠加显示在地图上或隐藏显示,对于不同类型的数据以不同的图标显示,方便用户对各类型数据有一个直观的了解。

部分实现代码示例如下:

//图层控制

$("#layerManage > ul > li").bind("click", function(){

  //隐藏显示图层

  if($(this).hasClass("check")){

    OLMap.removeLayer($(this).attr("tag"));

  }

  //叠加显示图层

  else{

    MapJS.layers.add(MapJS.config.layers[$(this).attr("tag")]);

    }

    $(this).toggleClass("check");

});

3 系统展示

通过系统架构设计、功能设计、业务流程设计等,完成了城镇地震防灾与应急处置一体化服务系统的设计与实现。整个系统配色简洁、大方,功能设计简单,避免了繁琐的操作,以达到更好的用户体验效果。系统部分界面展示见图 5图 6图 7


图 5 系统登陆主页界面 Fig. 5 System main table login

图 6 地震应急信息查询页面 Fig. 6 Earthquake emergency information query page

图 7 防震减灾科普知识查询页面 Fig. 7 Scientific education of earthquake disaster mitigation query page

系统首页共有3个按钮,分别是地震应急信息查询、防震减灾科普查询和抗震设防信息查询。公众可在浏览器中输入系统访问网址,便可以方便、快捷地浏览和查询相关页面及信息。

地震应急信息查询页面的左上为查询栏,可输入查询关键词进行相关查询;左下为菜单栏,用户可点击相应查询菜单进行重点目标、历史地震、疏散场地等信息查询;右边为显示框,可显示所查询内容(如学校、医院等重点目标)的分布信息,历史地震信息及建筑物相关性能指标信息,地图数据可根据喜好选择谷歌地图、百度地图和天地图等地图数据。

在防震减灾科普知识栏目中可点击查看地震知识、播放科普视频、浏览科普挂图及展板。用户可选择感兴趣的内容进行阅读、观看以及下载和学习。地震知识覆盖地震方面的基础知识和专业知识,视频点播提供了二维、三维动画等多种形式的科普知识视频播放。

4 系统应用前景展望

城镇地震防灾与应急处置一体化综合查询系统面向政府、社会公众以及防震减灾工作部门等不同角色的用户需求,从平时的地震灾害风险防御、地震应急准备、科普宣传到震后的灾情评估、指挥决策等方面,通过简单、便捷的页面操作,为其提供了既通俗易懂又丰富多样的地震相关信息查询。今后在系统的优化过程中,可通过增加不同角色查询权限的控制,有针对性地提供查询服务,提高系统的使用率和实用性。本系统能更好地提升县市防震减灾部门的社会服务能力,有较好的推广应用前景。

参考文献
董一兵, 朱音杰, 王仁涛, 等, 2017. 基于开源WebGIS的测震台站运维管理系统的设计与实现[J]. 震灾防御技术, 12(2): 399-408. DOI:10.11899/zzfy20170217
吕春来, 陈英方, 2001. 地震灾害防御工作的进展[J]. 世界地震译丛, (3): 1-5.
聂高众, 安基文, 2013. 地震应急基本理论模式初探[J]. 城市与减灾, (3): 25-29.
孙书海, 2003. 浅谈防震减灾中的地方地震工作[J]. 国际地震动态, (7): 32-34.


Urban Earthquake Disaster Prevention and Emergency Disposal Integrated Query System
Shen Yuan*, Chen Weifeng, Guo Hongmei, Zhang Ying
(Earthquake Administration of Sichuan Province, Chengdu 610041, China)
Abstract

On the basis of studying the government, social publics and local seismological department in the process of earthquake disaster prevention and emergency disposal for the relevant business information needs, we have conducted and completed the design of business process and function of urban earthquake disaster prevention and emergency disposal integrated query system through system architecture.



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城镇地震防灾与应急处置一体化综合查询系统研究
申源*, 陈维锋, 郭红梅, 张莹
《震灾防御技术》, DOI:10.11899/zzfy20170419