申 源 陳維鋒 郭紅梅 張 瑩

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城鎮(zhèn)地震防災(zāi)與應(yīng)急處置一體化綜合查詢系統(tǒng)研究1

申 源 陳維鋒 郭紅梅 張 瑩

（四川省地震局，成都 610041）

本文在研究政府、社會公眾以及地方地震工作部門日常地震防災(zāi)與震后應(yīng)急處置過程中對地震相關(guān)業(yè)務(wù)信息需求的基礎(chǔ)上，通過系統(tǒng)架構(gòu)、業(yè)務(wù)功能、業(yè)務(wù)流程等設(shè)計，完成了城鎮(zhèn)地震防災(zāi)與應(yīng)急處置一體化綜合查詢系統(tǒng)的設(shè)計研究。

需求分析 系統(tǒng)設(shè)計 一體化綜合查詢系統(tǒng)

引言

地震作為一種自然災(zāi)害，嚴(yán)重威脅著人類的生命健康和財產(chǎn)安全。然而城鎮(zhèn)化進(jìn)程的加速使得人口不斷的聚集，由此帶來的地震災(zāi)害風(fēng)險也隨之加劇。在經(jīng)歷汶川地震和蘆山地震之后，政府部門在應(yīng)對地震災(zāi)害時逐漸轉(zhuǎn)變思路，由傳統(tǒng)的震后應(yīng)急處置模式向震前應(yīng)急準(zhǔn)備、地震災(zāi)害風(fēng)險防御的應(yīng)急模式轉(zhuǎn)變（聶高眾等，2013）。目前，我國在地震災(zāi)害風(fēng)險防御和減輕地震災(zāi)害的對策主要包括：①制定和完善防震減災(zāi)法律法規(guī)；②制定防震減災(zāi)規(guī)劃；③加強(qiáng)地震監(jiān)測、預(yù)測預(yù)報和建（構(gòu)）筑物抗震設(shè)防科學(xué)技術(shù)研究；④健全地震應(yīng)急預(yù)案體系；⑤經(jīng)常性地對社會公眾開展地震和防震減災(zāi)知識普及教育；⑥開辦地震災(zāi)害保險（呂春來等，2001）。面對日益嚴(yán)峻的地震震情形勢，在上述對策及政策的執(zhí)行過程中，政府、社會公眾和地震業(yè)務(wù)部門等作為主要參與者，在日常辦公時常常需要面對各種種類繁多、操作繁雜的業(yè)務(wù)系統(tǒng)，不僅降低了辦公效率，同時用戶體驗度也較差。因此，研發(fā)一套適用于城鎮(zhèn)防震減災(zāi)工作的地震防災(zāi)與應(yīng)急處置一體化綜合查詢系統(tǒng)，可應(yīng)用于地震應(yīng)急準(zhǔn)備能力建設(shè)、防震抗震知識科普宣傳以及抗震設(shè)防管理與服務(wù)等日常工作中，以簡化城鎮(zhèn)地震工作主管部門的防震減災(zāi)工作，能夠更好地服務(wù)于社會公眾，提升防震減災(zāi)工作的科技含量和管理部門的服務(wù)能力。

1 系統(tǒng)需求分析

城鎮(zhèn)地震防災(zāi)與應(yīng)急處置一體化綜合查詢系統(tǒng)面向的服務(wù)對象大體可分為政府、社會公眾和地方地震工作部門，通過分析不同對象對地震相關(guān)業(yè)務(wù)信息的查詢需求，有依據(jù)的進(jìn)行系統(tǒng)查詢內(nèi)容和功能設(shè)計與開發(fā)。

（1）政府

在平時的地震災(zāi)害防御中，政府有關(guān)部門主要是引導(dǎo)防震減災(zāi)工作部門開展地震相關(guān)日常工作，了解和獲取地震業(yè)務(wù)發(fā)展現(xiàn)狀。在重特大地震發(fā)生后，政府有關(guān)部門既要第一時間開展應(yīng)急救援，同時還要做好社會安定工作。作為指揮者和決策者，政府領(lǐng)導(dǎo)需要較為準(zhǔn)確的災(zāi)情信息，如地震發(fā)生的震源、震級、人員傷亡、交通破壞、醫(yī)療需求、救援力量需求等，以及較為準(zhǔn)確的災(zāi)情評估結(jié)果，才能進(jìn)行科學(xué)決策、部署，最大程度地減輕地震災(zāi)害帶來的損失。

（2）社會公眾

社會公眾作為防震減災(zāi)工作的參與者，對地震的關(guān)注程度也越來越高。地震發(fā)生后，不當(dāng)?shù)牡卣鸨茈U疏散措施在一定程度上也加大了人員傷亡的概率。因此，確保社會公眾平時能夠了解一般的地震常識和掌握科學(xué)的防震避險、自救互救等地震科普知識，有效的防震減災(zāi)科普知識宣傳就顯得尤為重要。同時，在發(fā)布科普知識時，應(yīng)該對知識內(nèi)容有區(qū)分，即哪些是日常應(yīng)該掌握的，哪些是震后社會公眾想要了解的。其次，科普知識的表現(xiàn)形式也應(yīng)具有趣味性和多樣性，能夠促使人們?nèi)ブ鲃恿私?、學(xué)習(xí)和掌握相關(guān)知識，最終能夠達(dá)到引導(dǎo)社會公眾學(xué)會辨識地震謠言、減少對地震的恐慌、掌握科學(xué)的地震應(yīng)急疏散避險和自救互救技能的目的。

（3）地方地震工作部門

地方地震工作部門主要負(fù)責(zé)貫徹執(zhí)行國家和地方政府的防震減災(zāi)方針政策，編制地震應(yīng)急預(yù)案，完成震前的監(jiān)測預(yù)防、工程抗震、科普宣傳，震時的應(yīng)急響應(yīng)、防護(hù)避險，震后的抗震救災(zāi)、恢復(fù)重建等。與政府其他部門進(jìn)行協(xié)商、交流、協(xié)調(diào)，共同完成防震減災(zāi)各項任務(wù)（孫書海，2003）。地方地震工作部門作為上傳下達(dá)的中間樞紐，承擔(dān)了較為重要的角色，在業(yè)務(wù)查系統(tǒng)設(shè)計時要充分考慮其實際需求，提供方便、快捷、及時、高效的查詢服務(wù)。

2 系統(tǒng)設(shè)計與實現(xiàn)

2.1 系統(tǒng)設(shè)計原則

城鎮(zhèn)地震防災(zāi)與應(yīng)急處置一體化綜合查詢系統(tǒng)總體設(shè)計應(yīng)使其具備易用性、實用性和安全性，以建成統(tǒng)一的、共享的、高技術(shù)水平、高穩(wěn)定性的、能夠滿足城鎮(zhèn)地震應(yīng)急業(yè)務(wù)需要、防震減災(zāi)科普宣傳以及地震抗震設(shè)防監(jiān)管的綜合查詢系統(tǒng)。系統(tǒng)設(shè)計應(yīng)遵循以下原則：

（1）先進(jìn)性原則。采用目前先進(jìn)的開發(fā)技術(shù)和架構(gòu)（基于組件、插件式或面向服務(wù)的架構(gòu)），以保證平臺的先進(jìn)性和可擴(kuò)展性、延長平臺的生命周期。

（2）可配置和可管理性原則。提供方便友好的操作方式及可視化操作界面，易于部署、操作和平臺管理。

（3）可擴(kuò)展性原則。產(chǎn)品不僅僅能和現(xiàn)有的系統(tǒng)集成，同時還要具有很強(qiáng)的擴(kuò)展能力，能支持未來的應(yīng)用集成。

（4）規(guī)范性原則。系統(tǒng)的建設(shè)要嚴(yán)格按照國家、地方和行業(yè)的有關(guān)標(biāo)準(zhǔn)與規(guī)范，并適當(dāng)考慮與國際接軌，盡可能采用開放技術(shù)和國際主流產(chǎn)品，以確保系統(tǒng)符合國際上各種開放標(biāo)準(zhǔn)。

（5）高性能與穩(wěn)定性原則。在系統(tǒng)設(shè)計、開發(fā)和應(yīng)用時，應(yīng)從系統(tǒng)結(jié)構(gòu)、技術(shù)措施、軟硬件平臺、技術(shù)服務(wù)和維護(hù)響應(yīng)能力等方面綜合考慮，確保系統(tǒng)具有較高的性能。

（6）安全、保密性原則。保證網(wǎng)絡(luò)環(huán)境下數(shù)據(jù)的安全，采取完備的數(shù)據(jù)保護(hù)和備份機(jī)制。

2.2 系統(tǒng)架構(gòu)設(shè)計

城鎮(zhèn)地震防災(zāi)與應(yīng)急處置一體化綜合查詢系統(tǒng)設(shè)計采用分布式三層技術(shù)體系結(jié)構(gòu)（見圖1），具有良好的可移植性和安全性；系統(tǒng)界面、操作規(guī)范化標(biāo)準(zhǔn)化；具有良好的擴(kuò)展性、可維護(hù)性和二次開發(fā)的能力，提供多種與其它系統(tǒng)的接口。城鎮(zhèn)地震防災(zāi)與應(yīng)急處置一體化綜合查詢系統(tǒng)設(shè)計包含數(shù)據(jù)層、業(yè)務(wù)層和表現(xiàn)層3層結(jié)構(gòu)。通過組件服務(wù)的方式實現(xiàn)數(shù)據(jù)、流程、服務(wù)等的共享，達(dá)到整合應(yīng)用的目的。整個系統(tǒng)采用面向服務(wù)的架構(gòu)，服務(wù)與服務(wù)之間采用松耦合的方式實現(xiàn)，一個服務(wù)的改變不會影響到其它的服務(wù)；同時服務(wù)與服務(wù)之間是透明的，允許相互調(diào)用。在設(shè)計上采用面向?qū)ο蟮脑O(shè)計模式，把界面、控制、數(shù)據(jù)分開，提升代碼的可重用度。

本系統(tǒng)采用的是Browser/Server模式進(jìn)行設(shè)計：在服務(wù)器上運行Web發(fā)布服務(wù)器、搭建相關(guān)的數(shù)據(jù)庫程序，服務(wù)器操作系統(tǒng)為Windows 2003 Server，客戶機(jī)操作系統(tǒng)可以是Windows XP/Vista/Win7，其上運行瀏覽器程序；客戶端的要求不高，只需要安裝一個瀏覽器，大大降低開發(fā)成本和使用成本，簡單的用戶界面，易于升級。

圖1 系統(tǒng)總體架構(gòu)示意圖

2.3 系統(tǒng)功能設(shè)計

城鎮(zhèn)地震防災(zāi)與應(yīng)急處置一體化綜合查詢系統(tǒng)功能主體分為3部分（見圖2）：地震應(yīng)急信息查詢、防震減災(zāi)科普知識查詢和抗震設(shè)防信息查詢。其中地震應(yīng)急信息查詢包括應(yīng)急準(zhǔn)備、歷史地震和地震專輯；防震減災(zāi)科普知識查詢包括地震知識、視頻點播和科普展板；抗震設(shè)防信息查詢包括房屋信息查詢、工程信息查詢、公用建筑查詢、地震環(huán)境及政策法規(guī)。上述所有信息查詢將設(shè)置用戶權(quán)限，根據(jù)角色不同提供不同信息內(nèi)容的查詢服務(wù)。

圖2 系統(tǒng)功能示意圖

（1）地震應(yīng)急信息查詢模塊

應(yīng)急準(zhǔn)備：可在地圖上直觀展示學(xué)校、醫(yī)院等重點目標(biāo)分布信息。通過自定義查詢范圍，給出所在地所有的應(yīng)急疏散場所位置信息，并可以提供到達(dá)某一應(yīng)急避難場所的最優(yōu)路徑；可輸入某一建筑物信息進(jìn)行該房屋的防震減災(zāi)能力評價信息查詢；同時還可查詢基于地震動參數(shù)的典型民居房屋建筑的脆弱性曲線，以圖表形式展現(xiàn)。

歷史地震：可查詢目標(biāo)區(qū)域內(nèi)及鄰區(qū)發(fā)生的所有地震目錄，包括發(fā)生時間、地點、經(jīng)緯度。

地震專輯：可查詢重特大地震的震情、災(zāi)情信息、地震應(yīng)急動態(tài)和地震發(fā)生后業(yè)務(wù)系統(tǒng)產(chǎn)出的震情、災(zāi)情信息、專題圖件、輔助決策報告等服務(wù)于抗震救災(zāi)的信息。

（2）防震減災(zāi)科普知識查詢模塊

通過閱讀和觀看內(nèi)容豐富、通俗易懂、形式多樣的防震減災(zāi)科普知識，普及防震減災(zāi)科普知識，讓社會公眾掌握應(yīng)急避險、自救互救方法和技能。

地震知識：包括地震相關(guān)的法律法規(guī)、地震基礎(chǔ)知識、地震監(jiān)測預(yù)報知識、地震災(zāi)害防御知識、地震應(yīng)急知識、汶川地震等文本類知識查詢。

視頻點播：包括地震常識、地震災(zāi)害、地震監(jiān)測預(yù)報知識、防震小貼士、避震及疏散、專家答疑、汶川地震等視頻類知識的在線播放、下載。

科普展板：包括展板、海報等掛圖類知識查詢。

（3）抗震設(shè)防信息查詢模塊

房屋信息查詢、工程信息查詢和公用建筑查詢提供相關(guān)建筑物抗震設(shè)防信息的查詢，包括抗震設(shè)防標(biāo)準(zhǔn)、抗震設(shè)防等級、抗震設(shè)防分類等信息查詢。

地震環(huán)境：主要為圖件查詢和瀏覽，包括活斷層分布、地震危險性基礎(chǔ)圖件、設(shè)定地震動參數(shù)分布、地震區(qū)劃圖等。

政策法規(guī)：現(xiàn)行的法律法規(guī)、標(biāo)準(zhǔn)規(guī)范等政策法規(guī)類信息查詢。

2.4 系統(tǒng)業(yè)務(wù)流程設(shè)計

城鎮(zhèn)地震防災(zāi)與應(yīng)急處置一體化綜合服務(wù)系統(tǒng)在中國地震應(yīng)急指揮體系中處于基層的位置，系統(tǒng)業(yè)務(wù)流程見圖3。它需要承載的業(yè)務(wù)主要包括以下內(nèi)容：

（1）日常管理與社會服務(wù)工作

及時獲取地震科學(xué)數(shù)據(jù)（包括地震速報、地震目錄、地震前兆信息），實現(xiàn)地震監(jiān)測實時數(shù)據(jù)共享，為政府、社會提供地震信息查詢服務(wù)；進(jìn)行地震基礎(chǔ)與應(yīng)急數(shù)據(jù)維護(hù)更新，為地震應(yīng)急準(zhǔn)備服務(wù)；開展形式多樣、面向社會的震害防御科普宣傳服務(wù)；開展抗震設(shè)防監(jiān)管，審核重大工程、重點目標(biāo)的抗震設(shè)防建設(shè)標(biāo)準(zhǔn)。

（2）地震應(yīng)急工作

破壞性地震發(fā)生后，第一時間獲取震情、災(zāi)情信息開展以下的工作：

①收集災(zāi)情信息，整理、歸檔。

②把整理過的災(zāi)情信息通過災(zāi)情發(fā)布子系統(tǒng)進(jìn)行對外發(fā)布及信息共享。

③通過對災(zāi)情信息的評估和分析給出輔助決策信息，為先期開展必要的抗震救災(zāi)工作提供決策支持。

④接收來自各業(yè)務(wù)系統(tǒng)、儀器設(shè)備上報的各類災(zāi)情信息。

圖3 系統(tǒng)業(yè)務(wù)流程示意圖

2.5 系統(tǒng)功能實現(xiàn)

本系統(tǒng)采用J2EE架構(gòu)，GIS平臺采用開源的OpenLayers框架加GeoServer地圖服務(wù)器設(shè)計實現(xiàn)（董一兵等，2017）。

（1）OpenLayers框架技術(shù)與GeoServer地圖服務(wù)器

使用Openlayers提供的JavaScript類庫，用于實現(xiàn)標(biāo)準(zhǔn)格式發(fā)布的地圖數(shù)據(jù)訪問、地圖操作、空間分析、數(shù)據(jù)查詢、圖層控制與疊加展示等功能。GeoServer是OpenGIS Web服務(wù)器規(guī)范的J2EE實現(xiàn)，利用GeoServer可以方便地發(fā)布地圖數(shù)據(jù)。OpenLayers與GeoServer的結(jié)合能將數(shù)據(jù)的存儲管理、WebGIS服務(wù)與應(yīng)用分開，可以方便地實現(xiàn)數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)對各類數(shù)據(jù)的管理、應(yīng)用與發(fā)布，從而保證了數(shù)據(jù)的安全性。

（2）AJAX數(shù)據(jù)交互

AJAX（Asynchronous Javascript and XML，即異步JavaScript和XML），它可以使網(wǎng)頁實現(xiàn)異步更新，可以在不重新加載整個網(wǎng)頁的情況下，對網(wǎng)頁的某部分進(jìn)行更新，從而使因特網(wǎng)應(yīng)用程序更小、更快，更友好。

圖4 基于OpenLayers與GeoServer的WebGIS查詢系統(tǒng)功能結(jié)構(gòu)圖

（3）地圖查詢模塊及代碼實現(xiàn)

①地圖基本功能，包括地圖切換、影像切換、地圖放大、縮小、移動、描點等。

②地圖查詢功能，包括區(qū)域查詢、條件查詢等。

（a）區(qū)域查詢是為方便用戶在地圖上選擇查詢感興趣的區(qū)域和本區(qū)域內(nèi)感興趣的內(nèi)容。用戶通過描點工具選擇中心點，輸入?yún)^(qū)域范圍與查詢內(nèi)容，通過AJAX從服務(wù)器自動查詢出相應(yīng)的內(nèi)容，最后查詢結(jié)果將在地圖上顯示。

（b）條件查詢是查詢符合輸入條件的所有數(shù)據(jù)，本系統(tǒng)以模糊的方式進(jìn)行數(shù)據(jù)匹配，通過AJAX從服務(wù)器自動查詢出匹配的所有內(nèi)容，最后將查詢結(jié)果顯示到地圖上。

部分實現(xiàn)代碼示例如下：

//模糊查詢

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

MapJS.clearallsource();

//查詢條件

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("沒有查詢到數(shù)據(jù)");

$("#wapList").empty();

MapJS.clearallsource();

MenuJS.Pagination.hide();

});

});

③圖層控制功能，圖層控制是將數(shù)據(jù)庫中的數(shù)據(jù)通過GeoServer服務(wù)直觀地疊加顯示在地圖上或隱藏顯示，對于不同類型的數(shù)據(jù)以不同的圖標(biāo)顯示，方便用戶對各類型數(shù)據(jù)有一個直觀的了解。

部分實現(xiàn)代碼示例如下：

//圖層控制

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

//隱藏顯示圖層

if($(this).hasClass("check")){

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

}

//疊加顯示圖層

else{

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

}

$(this).toggleClass("check");

});

3 系統(tǒng)展示

通過系統(tǒng)架構(gòu)設(shè)計、功能設(shè)計、業(yè)務(wù)流程設(shè)計等，完成了城鎮(zhèn)地震防災(zāi)與應(yīng)急處置一體化服務(wù)系統(tǒng)的設(shè)計與實現(xiàn)。整個系統(tǒng)配色簡潔、大方，功能設(shè)計簡單，避免了繁瑣的操作，以達(dá)到更好的用戶體驗效果。系統(tǒng)部分界面展示見圖5、圖6、圖7。

系統(tǒng)首頁共有3個按鈕，分別是地震應(yīng)急信息查詢、防震減災(zāi)科普查詢和抗震設(shè)防信息查詢。公眾可在瀏覽器中輸入系統(tǒng)訪問網(wǎng)址，便可以方便、快捷地瀏覽和查詢相關(guān)頁面及信息。

圖5 系統(tǒng)登陸主頁界面

圖6 地震應(yīng)急信息查詢頁面

地震應(yīng)急信息查詢頁面的左上為查詢欄，可輸入查詢關(guān)鍵詞進(jìn)行相關(guān)查詢；左下為菜單欄，用戶可點擊相應(yīng)查詢菜單進(jìn)行重點目標(biāo)、歷史地震、疏散場地等信息查詢；右邊為顯示框，可顯示所查詢內(nèi)容（如學(xué)校、醫(yī)院等重點目標(biāo)）的分布信息，歷史地震信息及建筑物相關(guān)性能指標(biāo)信息，地圖數(shù)據(jù)可根據(jù)喜好選擇谷歌地圖、百度地圖和天地圖等地圖數(shù)據(jù)。

在防震減災(zāi)科普知識欄目中可點擊查看地震知識、播放科普視頻、瀏覽科普掛圖及展板。用戶可選擇感興趣的內(nèi)容進(jìn)行閱讀、觀看以及下載和學(xué)習(xí)。地震知識覆蓋地震方面的基礎(chǔ)知識和專業(yè)知識，視頻點播提供了二維、三維動畫等多種形式的科普知識視頻播放。

圖7 防震減災(zāi)科普知識查詢頁面

4 系統(tǒng)應(yīng)用前景展望

城鎮(zhèn)地震防災(zāi)與應(yīng)急處置一體化綜合查詢系統(tǒng)面向政府、社會公眾以及防震減災(zāi)工作部門等不同角色的用戶需求，從平時的地震災(zāi)害風(fēng)險防御、地震應(yīng)急準(zhǔn)備、科普宣傳到震后的災(zāi)情評估、指揮決策等方面，通過簡單、便捷的頁面操作，為其提供了既通俗易懂又豐富多樣的地震相關(guān)信息查詢。今后在系統(tǒng)的優(yōu)化過程中，可通過增加不同角色查詢權(quán)限的控制，有針對性地提供查詢服務(wù)，提高系統(tǒng)的使用率和實用性。本系統(tǒng)能更好地提升縣市防震減災(zāi)部門的社會服務(wù)能力，有較好的推廣應(yīng)用前景。

董一兵，朱音杰，王仁濤等，2017．基于開源WebGIS的測震臺站運維管理系統(tǒng)的設(shè)計與實現(xiàn)．震災(zāi)防御技術(shù)，12（2）：399—408．

呂春來，陳英方，2001．地震災(zāi)害防御工作的進(jìn)展．世界地震譯叢，（3）：1—5．

聶高眾，安基文，2013．地震應(yīng)急基本理論模式初探．城市與減災(zāi)，（3）：25—29．

孫書海，2003．淺談防震減災(zāi)中的地方地震工作．國際地震動態(tài)，（7）：32—34．

Urban Earthquake Disaster Prevention and Emergency Disposal Integrated Query System

Shen Yuan, Chen Weifeng, Guo Hongmei and Zhang Ying

（Earthquake Administration of Sichuan Province, Chengdu 610041, China）

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.

Demand analysis; System design; Integration of comprehensive query system

10.11899/zzfy20170419

“十二五”國家科技支撐計劃課題“城鎮(zhèn)地震防災(zāi)與應(yīng)急處置一體化服務(wù)系統(tǒng)研發(fā)與應(yīng)用示范”（2015BAK18B04）資助

2017-04-12

申源，男，生于1985年。工程師。主要從事地震應(yīng)急救援、地震信息化、標(biāo)準(zhǔn)化及手機(jī)應(yīng)用軟件研究。E-mail：352048209@qq.com

申源，陳維鋒，郭紅梅，張瑩，2017．城鎮(zhèn)地震防災(zāi)與應(yīng)急處置一體化綜合查詢系統(tǒng)研究．震災(zāi)防御技術(shù)，12（4）：914—923．