地理信息系統(tǒng)（GIS）在地震災(zāi)害中的應(yīng)用

謝華 胡裕軍 王瓊 郭華偉 王紅

摘要：GIS的核心是空間數(shù)據(jù)管理和分析功能，本文介紹了GIS技術(shù)在防震減災(zāi)中的應(yīng)用。

關(guān)鍵詞：GIS；防震減災(zāi)；監(jiān)測(cè)；評(píng)估

地理信息系統(tǒng)（GIS，Geographic Information System）是一門綜合性學(xué)科，結(jié)合地理學(xué)與地圖學(xué)以及遙感和計(jì)算機(jī)科學(xué)，已經(jīng)廣泛的應(yīng)用在不同的領(lǐng)域，是用于輸入、存儲(chǔ)、查詢、分析和顯示地理數(shù)據(jù)的計(jì)算機(jī)系統(tǒng)。GIS是一種基于計(jì)算機(jī)的工具，它可以對(duì)空間信息進(jìn)行分析和處理，簡(jiǎn)言之，就是對(duì)地球上存在的現(xiàn)象和發(fā)生的事件進(jìn)行成圖和分析。GIS技術(shù)把地圖這種獨(dú)特的視覺化效果和地理分析功能與一般的數(shù)據(jù)庫(kù)操作集成在一起。隨著計(jì)算機(jī)技術(shù)的日益發(fā)展和普及，地理信息系統(tǒng)以及在此基礎(chǔ)上發(fā)展起來(lái)的“數(shù)字地球”、“數(shù)字城市”在人們的生產(chǎn)和生活中起著越來(lái)越重要的作用。GIS的應(yīng)用遍及環(huán)境、石油、地質(zhì)、公安、急救、市政管理、城市規(guī)劃、地震災(zāi)害損失預(yù)測(cè)和軍事等眾多領(lǐng)域。

一、地理信息系統(tǒng)概述

地震是一種毀滅性的的自然災(zāi)害，抗震救災(zāi)的研究非常復(fù)雜，不僅涉及的時(shí)空尺度大，學(xué)科門類多，而且需要分析大量數(shù)據(jù)。GIS是一種具有信息系統(tǒng)空間專業(yè)形式的數(shù)據(jù)管理系統(tǒng)。其在地震科學(xué)研究中已經(jīng)得到了廣泛應(yīng)用，主要應(yīng)用于地震區(qū)劃、地震易損性分析、地震危險(xiǎn)性分析、防震減災(zāi)對(duì)策和震后救災(zāi)等方面。

在防震減災(zāi)工作中，防震減災(zāi)管理信息系統(tǒng)是極其重要的組成部分，該系統(tǒng)是一個(gè)服務(wù)于應(yīng)急響應(yīng)、災(zāi)情動(dòng)態(tài)跟蹤、數(shù)據(jù)分析、對(duì)策生成、輔助決策、應(yīng)急指揮的完善系統(tǒng)。在整個(gè)系統(tǒng)中，涉及大量的需要GIS支持的工作，包括：應(yīng)急指揮、迅速將獲取的信息與存儲(chǔ)的數(shù)據(jù)組織起來(lái)、粗略估計(jì)地震破壞的分布、做出搶救傷員、撲救次生災(zāi)害、疏散安置人員等最佳路徑選擇，各種公用設(shè)施如生命線系統(tǒng)搶修，加強(qiáng)重要保衛(wèi)、發(fā)放救災(zāi)物質(zhì)的動(dòng)態(tài)方案等，供指揮部門參考。

GIS以其強(qiáng)大的空間分析和管理能力，在防震減災(zāi)中的作用是非常巨大的，從空間數(shù)據(jù)管理、信息查詢、模型結(jié)果可視化，到災(zāi)情評(píng)估、網(wǎng)上信息發(fā)布、大屏幕系統(tǒng)等。防震減災(zāi)決策的正確性有賴于對(duì)相關(guān)信息把握的全面、及時(shí)和準(zhǔn)確，這些信息包括：地理環(huán)境、社會(huì)經(jīng)濟(jì)狀況、災(zāi)情、救災(zāi)物資、人員分布等，其中多數(shù)主語(yǔ)空間信息。

作為多源的防震減災(zāi)信息集成平臺(tái)，可開展地震損失統(tǒng)計(jì)及分布、人員傷亡統(tǒng)計(jì)及分布、需安置人員統(tǒng)計(jì)及分布、重點(diǎn)基礎(chǔ)設(shè)施分布，醫(yī)療及消防設(shè)施分布評(píng)估等，可與現(xiàn)場(chǎng)采集、無(wú)人機(jī)、天網(wǎng)等手段進(jìn)行技術(shù)對(duì)接，通過(guò)預(yù)先評(píng)估地震災(zāi)害范圍、受災(zāi)重點(diǎn)區(qū)域、受災(zāi)人口、經(jīng)濟(jì)損失等，可為抗震救災(zāi)指揮決策提供科學(xué)依據(jù)，最大限度地保障市民生命財(cái)產(chǎn)安全。

二、GIS技術(shù)在防震減災(zāi)系統(tǒng)中的應(yīng)用

1、實(shí)現(xiàn)以空間分析為基礎(chǔ)的防震減災(zāi)信息的綜合分析。

空間查詢與分析是GIS的核心。GIS為綜合分析各種防震減災(zāi)信息提供了現(xiàn)代化的手段。利用疊加分析，可將任意選擇的要素進(jìn)行空間疊加分析，以幫助進(jìn)行專題分析。利用緩沖區(qū)分析，可進(jìn)行點(diǎn)、線、面的緩沖分析。通過(guò)在極震區(qū)周圍建立緩沖區(qū)，可對(duì)緩沖區(qū)內(nèi)各要素進(jìn)行統(tǒng)計(jì)，如統(tǒng)計(jì)緩沖區(qū)內(nèi)社會(huì)經(jīng)濟(jì)信息、搶險(xiǎn)救災(zāi)信息等，不僅為搶險(xiǎn)救災(zāi)決策提供有力的輔助手段，同時(shí)還為城市規(guī)劃、保險(xiǎn)行業(yè)保費(fèi)估算提供非常重要的依據(jù)。網(wǎng)絡(luò)分析包括通過(guò)對(duì)生命線工程的管道進(jìn)行網(wǎng)絡(luò)連通性分析，資源供給網(wǎng)絡(luò)劃分、資源調(diào)撥及道路網(wǎng)絡(luò)分析最佳路徑分析。

2、專題圖的生產(chǎn)及應(yīng)用。

GIS提供了強(qiáng)大的制圖功能，可繪制任意給定區(qū)域的單要素專題圖或多要素專題圖如重點(diǎn)庫(kù)站分布圖，對(duì)重點(diǎn)庫(kù)站進(jìn)行震害評(píng)估；地震損失評(píng)估圖，對(duì)震害估計(jì)直接經(jīng)濟(jì)損失、可能的人員傷亡、需要安置人員的分布；醫(yī)療設(shè)施分布圖，依據(jù)各醫(yī)院搶救能力和傷員的分布劃分各醫(yī)院的責(zé)任分區(qū)及每個(gè)醫(yī)院的搶救方案；消防設(shè)施分布圖，強(qiáng)烈地震發(fā)生后，一般都伴有火災(zāi)，依據(jù)次生災(zāi)害源的分布、震害估計(jì)和速報(bào)起火點(diǎn)實(shí)測(cè)氣候條件、交通網(wǎng)絡(luò)通行能力、供水網(wǎng)絡(luò)功能的估計(jì)，形成消防滅火作戰(zhàn)方案和事故處理方案；受災(zāi)人口分布圖，依據(jù)震害、需要安置人口和安置場(chǎng)所的分布、交通網(wǎng)絡(luò)的功能、余震趨勢(shì)估計(jì)，制定疏散安置方案；供水設(shè)施分布圖，根據(jù)供水網(wǎng)絡(luò)的震害和總的搶修順序決策，制定修復(fù)方案；店里設(shè)施分布圖，依據(jù)震害分布、店里網(wǎng)絡(luò)功能、交能網(wǎng)絡(luò)行告能力等的估計(jì)和救災(zāi)物資分布，形成電力系統(tǒng)修復(fù)方案；通訊設(shè)施分布圖依據(jù)震害分布、通訊網(wǎng)絡(luò)尚具有功能、交通網(wǎng)絡(luò)功能等的估計(jì)和物資的分布，形成修復(fù)方案等。

3、災(zāi)后重建。

災(zāi)后重建規(guī)劃工作是一項(xiàng)復(fù)雜的系統(tǒng)工程，需要考慮的問(wèn)題紛繁復(fù)雜，總結(jié)起來(lái)，災(zāi)后重建規(guī)劃工作需重點(diǎn)解決以下三個(gè)方面問(wèn)題（1）安全問(wèn)題。地震災(zāi)區(qū)地質(zhì)條件復(fù)雜，災(zāi)后更是形成了斷層，滑坡、崩塌、堰塞湖等地質(zhì)災(zāi)害危險(xiǎn)區(qū)；（2）安置問(wèn)題。群眾不能一日無(wú)家，要盡快解決群眾的安置問(wèn)題；（3）地區(qū)發(fā)展問(wèn)題，而安全則為災(zāi)后重建的重中之重，只有在安全問(wèn)題解決之后，后續(xù)其他的規(guī)劃工作才得以開展。GIS作為強(qiáng)大的空間分析工具，其可在災(zāi)后的重建、選址和規(guī)劃中起到至關(guān)重要的作用。

4、地震災(zāi)害預(yù)測(cè)。

在日常情況下，可模擬、設(shè)定地震對(duì)正常生產(chǎn)、生活的沖擊，改進(jìn)防震減災(zāi)應(yīng)急預(yù)案，使預(yù)案更具有可操作性，還可以將規(guī)劃中的重大工程項(xiàng)目如水庫(kù)核電站臨時(shí)性地加入此信息系統(tǒng)，估計(jì)出的地震造成的損害、以及傷亡情況，來(lái)綜合評(píng)價(jià)該重大項(xiàng)目的適宜性、可行性。

三、結(jié)語(yǔ)

我國(guó)是一個(gè)地震多發(fā)國(guó)家，準(zhǔn)確高效地開展地震預(yù)報(bào)、監(jiān)測(cè)、救災(zāi)工作十分重要。GIS具有其他技術(shù)手段所不具備的空間數(shù)據(jù)管理及空間分析功能，并在地震分析、預(yù)測(cè)、預(yù)報(bào)、抗震救災(zāi)、災(zāi)害預(yù)測(cè)、輔助決策及應(yīng)急指揮等各個(gè)方面取得了很好的應(yīng)有效果。隨著WebGIS、3D GIS在地震領(lǐng)域的普及及深入應(yīng)用，GIS的綜合應(yīng)有將向多維、動(dòng)態(tài)、網(wǎng)絡(luò)方向發(fā)展，為我國(guó)防震減災(zāi)技術(shù)水平的提高和工作的深化做出更多更大的貢獻(xiàn)。

參考文獻(xiàn)：

[1]周斌，基于GIS的防震減災(zāi)接收機(jī)信息管理及輔助決策系統(tǒng) 西北地震學(xué)報(bào) 2003，25（1）365-369

2、邊復(fù)苓 余潔，地理信息系統(tǒng)原理和方法 北京：測(cè)繪出版社，1996

作者簡(jiǎn)介：謝華（1974-），女，32022部隊(duì)高級(jí)工程師，從事攝影測(cè)量與遙感專業(yè)工作.