基于網(wǎng)絡(luò)的防震減災(zāi)技術(shù)系統(tǒng)在蘆山地震中的應(yīng)用

戈培峰，范柱子，譚 林，韓世康，顧 鵬，寧冬梅

(1.雅安市防震減災(zāi)局，四川 雅安 625000;2.石棉縣防震減災(zāi)局，四川石棉 625400)

防震減災(zāi)技術(shù)系統(tǒng)是防震減災(zāi)業(yè)務(wù)的技術(shù)支撐，直接為“監(jiān)測(cè)預(yù)報(bào)、災(zāi)害防御、應(yīng)急救援”服務(wù)。雅安市防震減災(zāi)技術(shù)系統(tǒng)全部基于地震信息節(jié)點(diǎn)，經(jīng)過(guò)多年逐步建設(shè)、更新，構(gòu)建了集監(jiān)測(cè)、預(yù)警、指揮、視頻會(huì)議為一體的技術(shù)系統(tǒng)，組成“地震實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)、預(yù)警即刻發(fā)布、災(zāi)情快速評(píng)估、指揮有序高效”的技術(shù)體系。2013年4月20日蘆山7.0級(jí)地震中，技術(shù)系統(tǒng)體系基本達(dá)到設(shè)計(jì)目標(biāo)，經(jīng)受了強(qiáng)震的實(shí)際檢驗(yàn)。

1 雅安市防震減災(zāi)技術(shù)系統(tǒng)介紹

雅安市地震信息節(jié)點(diǎn)采用1條2 M SDH線路和1條1 M ADSL線路與四川省地震局連接，以此為網(wǎng)絡(luò)支撐，陸續(xù)建成測(cè)震臺(tái)網(wǎng)子系統(tǒng)、地震預(yù)警與烈度速報(bào)子系統(tǒng)、應(yīng)急指揮技術(shù)系統(tǒng)、視頻會(huì)議系統(tǒng)等。技術(shù)系統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)設(shè)備、服務(wù)器等位于雅安市行政中心，終端安裝在3樓，距蘆山地震震中34 km。距行政中心西側(cè)1.5 km的雅安強(qiáng)震臺(tái)記錄到的蘆山地震加速度值為:垂直向200.0 cm/s2，北南向406.3 cm/s2，東西向534.6 cm/s2。

(1)測(cè)震臺(tái)網(wǎng)子系統(tǒng)

始建于2007年，2012年升級(jí)改造，系統(tǒng)通過(guò)SDH接入四川省地震臺(tái)網(wǎng)，由17個(gè)子臺(tái)和瀑布溝水庫(kù)臺(tái)網(wǎng)3個(gè)子臺(tái)共20個(gè)臺(tái)站組成雅安地震臺(tái)網(wǎng)。雅安境內(nèi)的臺(tái)站有天全臺(tái)、寶興臺(tái)、石棉臺(tái)、蒙頂山臺(tái)，均為寬頻帶地震計(jì)，數(shù)據(jù)采用DDN專線傳輸;瀑布溝水庫(kù)臺(tái)網(wǎng)的山?jīng)_臺(tái)、順河臺(tái)、羅挖坪臺(tái)為短周期地震計(jì)，數(shù)據(jù)采用超短波傳輸。臺(tái)網(wǎng)監(jiān)測(cè)能力約為ML2.0級(jí)。監(jiān)測(cè)軟件采用四川省地震局自研軟件seisDPS，具有區(qū)域模型搜索法、交切法等定位方法，一般采用區(qū)域模型搜索法定位。升級(jí)改造后，臺(tái)網(wǎng)運(yùn)行連續(xù)率保持在98%以上。

(2)地震預(yù)警與烈度速報(bào)子系統(tǒng)

2012年雅安市防震減災(zāi)局與成都高新減災(zāi)研究所合作建設(shè)的試驗(yàn)網(wǎng)，在雅安境內(nèi)布設(shè)70個(gè)地震預(yù)警與烈度速報(bào)臺(tái)，儀器采用MH-100型地震烈度儀，數(shù)據(jù)采用CDMA(GPRS)無(wú)線傳輸?shù)礁咝滤鶖?shù)據(jù)處理中心，在雅安建成預(yù)警分中心和手機(jī)終端。

(3)地震應(yīng)急指揮技術(shù)系統(tǒng)

雅安市地震應(yīng)急指揮系統(tǒng)集成在市應(yīng)急辦，技術(shù)系統(tǒng)則集成在地震臺(tái)網(wǎng)中心位于行政中心3樓相鄰的房間內(nèi)。應(yīng)急指揮技術(shù)系統(tǒng)包括地震應(yīng)急快速響應(yīng)子系統(tǒng)、地震應(yīng)急輔助決策子系統(tǒng)、實(shí)時(shí)指揮標(biāo)繪子系統(tǒng)、綜合信息展示和查詢子系統(tǒng)、短信管理子系統(tǒng)、地震災(zāi)害響應(yīng)信息服務(wù)子系統(tǒng)、地震應(yīng)急聯(lián)動(dòng)協(xié)同子系統(tǒng)。

(4)視頻會(huì)議子系統(tǒng)

2012年建成標(biāo)清視頻會(huì)議系統(tǒng)。

2 技術(shù)系統(tǒng)在蘆山地震中的應(yīng)用

在蘆山地震中，技術(shù)系統(tǒng)服務(wù)器、終端、路由器等網(wǎng)絡(luò)設(shè)備未受到破壞和出現(xiàn)故障，工作正常;網(wǎng)絡(luò)未中斷，各技術(shù)系統(tǒng)工作正常;機(jī)柜、終端等未出現(xiàn)明顯的移位，僅掛在會(huì)議室天花板上的投影儀稍微有些許挪動(dòng)，不影響使用。

2.1 測(cè)震臺(tái)網(wǎng)子系統(tǒng)的運(yùn)用

蘆山地震時(shí)臺(tái)網(wǎng)自動(dòng)觸發(fā)，除震中距最近的寶興臺(tái)(Δ=13.8 km)在記錄了8 s后因通信中斷而斷記，使用超短波傳輸?shù)钠俨紲纤畮?kù)臺(tái)網(wǎng)3個(gè)臺(tái)主震記錄中斷，其余臺(tái)站均記錄正常;震中距在120 km以內(nèi)的臺(tái)站記錄“限幅”。雅安地震臺(tái)網(wǎng)測(cè)定出的參數(shù)為:震中:30.28°N，102.91°E，震源深度17 km，發(fā)震時(shí)刻:08:02:47.0，使用未限幅臺(tái)站測(cè)定出的近震震級(jí)ML為6.6級(jí)。

蘆山地震后，以單臺(tái)記錄(4月20～21日天全臺(tái)，4月22日開始寶興臺(tái))作余震統(tǒng)計(jì)，截至2013年8月19日，共統(tǒng)計(jì)14 376次余震，分析處理余震1 600次。2013年4月23日利用臺(tái)網(wǎng)地震定位資料，快速確定余震區(qū)范圍“余震區(qū)主要沿蘆山中林到天全永興一帶呈北東—南西向分布，長(zhǎng)約35 km，寬約16 km的帶狀區(qū)域，面積約 560 km2”。

蘆山地震發(fā)生后，啟用短信發(fā)布平臺(tái)，發(fā)布余震統(tǒng)計(jì)信息和4級(jí)以上余震信息。應(yīng)急期間，使用1口短信貓池發(fā)送，速度慢，易堵塞，后開通企業(yè)信使平臺(tái)，批量發(fā)送，但都需人工控制，易出錯(cuò)，時(shí)效性差，一條短信發(fā)150個(gè)號(hào)碼需20分鐘。上報(bào)紙質(zhì)余震統(tǒng)計(jì)信息107期，對(duì)象為雅安市抗震救災(zāi)指揮部。

2.2 地震預(yù)警與烈度速報(bào)子系統(tǒng)的運(yùn)用

預(yù)警手機(jī)客戶端在臺(tái)網(wǎng)中心附近1 km內(nèi)收到的預(yù)警信息為:預(yù)警發(fā)布時(shí)間，收到時(shí)刻08:02:53.0，預(yù)警時(shí)間3 s。為了檢驗(yàn)預(yù)警時(shí)間是否正確，以距臺(tái)網(wǎng)中心5 km且位于震中和臺(tái)網(wǎng)中心之間的蒙頂山臺(tái)S波到時(shí)為參考，蒙頂山臺(tái)S波到時(shí)為08:02:55.2，臺(tái)網(wǎng)中心S波到時(shí)應(yīng)遲于此時(shí)刻1 s以上，因此預(yù)警手機(jī)客戶端預(yù)警時(shí)間基本正確。預(yù)警烈度3.3度，與實(shí)際7～8度的烈度誤差較大。預(yù)警地點(diǎn)和震級(jí):地震發(fā)生后6 s內(nèi)給出的結(jié)果為蘆山(30.27°N，102.98°E)4.3 級(jí)，震后 10 s以短信形式更正為蘆山(30.27°N，102.98°E)5.5級(jí)，震后80 s再次短信更正為蘆山(30.27°N，102.98°E)6.4級(jí)。對(duì)比中國(guó)地震臺(tái)網(wǎng)中心在震后約120 s給出的雨城區(qū)5.9級(jí)，體現(xiàn)了密集臺(tái)站對(duì)快速確定震級(jí)、震中的優(yōu)勢(shì)。烈度速報(bào):雅安市分中心沒(méi)有產(chǎn)出烈度圖，高新所在震后2小時(shí)繪出初步烈度圖。余震預(yù)警:由于震中附近預(yù)警臺(tái)站受到破壞或電力、通信等問(wèn)題，在35 km內(nèi)余震沒(méi)有預(yù)警時(shí)間。

2.3 地震應(yīng)急指揮技術(shù)系統(tǒng)的運(yùn)用

震后15分鐘人工操作地震應(yīng)急指揮技術(shù)系統(tǒng)產(chǎn)出蘆山地震災(zāi)情盲估文檔和各類專題圖，生成輔助決策信息報(bào)告。災(zāi)情盲估文檔震情概述判斷為“受災(zāi)最嚴(yán)重的地區(qū)是蘆山縣”，震害評(píng)估結(jié)果中判斷為“造成約100人死亡，約50萬(wàn)人失去住所”與實(shí)際基本相符;經(jīng)濟(jì)損失則評(píng)估為23.15億元，與實(shí)際災(zāi)害評(píng)估結(jié)果差距較大。專題圖包括地震影響估計(jì)范圍分布圖、震區(qū)活動(dòng)構(gòu)造分布圖、震區(qū)GDP分布圖、震區(qū)交通分布圖、震區(qū)人口分布圖、震區(qū)學(xué)校分布圖、震區(qū)醫(yī)院分布圖、震區(qū)地質(zhì)圖等23個(gè)專題圖。輔助決策信息報(bào)告為PPT格式，包括應(yīng)急響應(yīng)、災(zāi)情、輔助決策、基礎(chǔ)信息4部分。

地震應(yīng)急指揮技術(shù)系統(tǒng)產(chǎn)出資料在半小時(shí)內(nèi)提供給市抗震救災(zāi)指揮部，直接以輔助決策信息報(bào)告向指揮部第1次緊急會(huì)議報(bào)告。在蘆山地震的最初期應(yīng)急、指揮、決策時(shí)間段，應(yīng)急指揮技術(shù)系統(tǒng)提供的技術(shù)支持以及與市應(yīng)急指揮部近距離的人—機(jī)交換信息傳遞，作用不可替代。震后10小時(shí)根據(jù)盲估結(jié)果，編出初步確定極重災(zāi)區(qū)、重災(zāi)區(qū)、一般災(zāi)區(qū)鄉(xiāng)鎮(zhèn)列表上報(bào)。

2.4 視頻會(huì)議系統(tǒng)

震后1小時(shí)內(nèi)啟動(dòng)視頻會(huì)議系統(tǒng)，與四川省地震局視頻連線，保證了信息傳遞的方便快捷，同時(shí)對(duì)應(yīng)急期間所有視頻會(huì)議信息錄像進(jìn)行了備份。

3 技術(shù)系統(tǒng)的擴(kuò)展和升級(jí)

雅安市防震減災(zāi)技術(shù)系統(tǒng)在地震后擴(kuò)展了EQIM地震信息發(fā)布子系統(tǒng)、地震超快速報(bào)與預(yù)警子系統(tǒng);對(duì)地震預(yù)警與烈度速報(bào)進(jìn)行了升級(jí)，添加了前兆功能。

(1)EQIM地震信息發(fā)布子系統(tǒng):基于EQIM服務(wù)的地震信息自動(dòng)發(fā)布系統(tǒng)，達(dá)到預(yù)定級(jí)別的地震觸發(fā)后，通過(guò)MAS平臺(tái)快速將震情信息發(fā)送到用戶手機(jī)。對(duì)AU自動(dòng)觸發(fā)信息，最快地震后2分鐘可發(fā)出，正式結(jié)果出來(lái)后，再次發(fā)送正式報(bào)。(2)地震超快速報(bào)與預(yù)警子系統(tǒng):基于大震后高密度的流動(dòng)臺(tái)網(wǎng)，1.0級(jí)以上余震發(fā)生后僅20 s即可產(chǎn)出地震參數(shù)。(3)地震預(yù)警與烈度速報(bào)子系統(tǒng)的升級(jí):增加部分MH-5000預(yù)警型強(qiáng)震儀，除加速度傳感器外，內(nèi)帶重力和地磁傳感器，增加了地震前兆功能，利用密集的臺(tái)站布設(shè)和相應(yīng)的數(shù)據(jù)處理，試圖處理分離出可能的地震前兆信息。

在30所學(xué)校安裝了地震預(yù)警信息接收終端，提高學(xué)校師生的防震減災(zāi)意識(shí)和避災(zāi)能力，在發(fā)生對(duì)學(xué)校有影響的地震時(shí)，穩(wěn)定師生情緒。

4 分析與討論

基于網(wǎng)絡(luò)的雅安市防震減災(zāi)技術(shù)系統(tǒng)在蘆山地震中各子系統(tǒng)運(yùn)行正常，在Ⅶ～Ⅷ度的烈度環(huán)境中未出現(xiàn)網(wǎng)絡(luò)中斷，達(dá)到了系統(tǒng)設(shè)計(jì)目標(biāo)。現(xiàn)有的地震信息節(jié)點(diǎn)能滿足一般數(shù)據(jù)交換的需求，但在視頻會(huì)議系統(tǒng)更改為高清格式后可能會(huì)造成“堵塞”。基于網(wǎng)絡(luò)的防震減災(zāi)技術(shù)系統(tǒng)值得推廣使用。

地震臺(tái)網(wǎng)在余震監(jiān)測(cè)、地震信息發(fā)布、余震統(tǒng)計(jì)等方面發(fā)揮了作用，在前期沒(méi)有AU速報(bào)的情況下，當(dāng)?shù)嘏_(tái)網(wǎng)的分析結(jié)果比國(guó)家、省臺(tái)網(wǎng)正式結(jié)果快，余震統(tǒng)計(jì)只有依靠當(dāng)?shù)嘏_(tái)網(wǎng)才能滿足震后對(duì)余震情況一日幾報(bào)的要求。

地震預(yù)警與烈度速報(bào)子系統(tǒng)在主震時(shí)做出了時(shí)間上準(zhǔn)確的預(yù)警，在震中距35 km時(shí)提前了3 s發(fā)布預(yù)警信息，但預(yù)警烈度偏低。地震預(yù)警的作用更應(yīng)該體現(xiàn)在對(duì)化工、高鐵、核設(shè)施的震時(shí)緊急處置上和人員密集的公共場(chǎng)所的有序撤離。

應(yīng)急指揮技術(shù)系統(tǒng)在地震之后的初期，特別是0～2小時(shí)“黑窗期”的盲估信息體現(xiàn)了系統(tǒng)的價(jià)值。在災(zāi)情信息尚十分模糊的情況下，它在地震初期為防震減災(zāi)部門提供了重要資料。如果能及時(shí)更新基礎(chǔ)數(shù)據(jù)庫(kù)，采用更先進(jìn)的模型和算法，比如基于公里格網(wǎng)，評(píng)估結(jié)果可能更接近實(shí)際。地震應(yīng)急期間人員緊張，應(yīng)急指揮技術(shù)系統(tǒng)很多功能還沒(méi)有得到體現(xiàn)，特別是及時(shí)采集地震現(xiàn)場(chǎng)信息，通過(guò)人—機(jī)交互產(chǎn)出對(duì)應(yīng)急救援有用的資料。系統(tǒng)沒(méi)有自動(dòng)響應(yīng)是因?yàn)槲磁cEQIM服務(wù)器建立連接，不是因?yàn)檎饡r(shí)網(wǎng)絡(luò)中斷或終端與服務(wù)器端軟件的問(wèn)題。

視頻會(huì)議系統(tǒng)在整個(gè)應(yīng)急期間發(fā)揮了信息傳遞方便、直觀、快捷的作用，可視化的界面對(duì)應(yīng)急人員心理上的穩(wěn)定感、安全感顯得尤為重要。

基于網(wǎng)絡(luò)的防震減災(zāi)技術(shù)系統(tǒng)能滿足強(qiáng)烈地震時(shí)應(yīng)急和平時(shí)日常工作需要，且建設(shè)周期短、投入小，管理相對(duì)容易，可以在市、縣一級(jí)大力推廣此類技術(shù)系統(tǒng)，在未來(lái)的發(fā)展中，更加注重技術(shù)系統(tǒng)的實(shí)用性、易維護(hù)性。建設(shè)覆蓋縣級(jí)的地震信息節(jié)點(diǎn)和升級(jí)現(xiàn)有的信息節(jié)點(diǎn)對(duì)提升市、縣一級(jí)防震減災(zāi)業(yè)務(wù)水平具有明顯的支撐作用。