GIS在现代地震救灾中的应用

来源:用户上传      作者: 李煜鹏

　　[摘要]目前GIS已在测绘、城市规划、水利、土木，环境保护、土地利用与规划等众多领域得到了广泛的应用，其在地震领域中的应用其应用领域包括地震分析、预测、预报，抗震、减灾、灾害预测、辅助决策及应急指挥等各个方面。简要概述了GIS在地震救灾中的应用，即地震监测预测、震后应急救援、灾害调查评估、灾后医学救援、灾后重建，之后总结及展望了GIS在地震中的应用及发展趋势。
　　[关键词]地震；地理信息系统；救灾；评估；救援
　　
　　一、概述
　　
　　地理信息系统(GIS)是一门综合的技术，它涉及地理学、测绘学、计算机科学与技术等许多学科，其具有其他技术手段所不具备的空间数据管理及分析功能。目前GIS已在测绘、城市规划、水利、土木、环境保护、土地利用与规划等众多领域得到了广泛的应用，其在地震领域中的应用其应用领域包括地震分析、预测、预报、抗震、减灾、灾害预溯、辅助决策及应急指挥等各个方面。由于地震灾害的每一个环节及过程均与地理位置密切相关，因此可基于地理信息系统技术及空间数据库，将地址灾害预测、减灾基础信息加以管理，结合GIS空间分析及网络分析功能及其他子专题提供的数学模型，动态实现地震灾害的快速预测与辅助决策等。
　　自20世纪90年代以来，GIS技术在国内地震领域已经得到了较广泛的应用，其应用领域包括地震分析、预测、预报、抗震、减灾、灾害预测、辅助决策及应急指挥等各个方面，并且取得了较好的应用效果。我国疆域辽阔，地质环境复杂，影响地质灾害发育的自然地质条件也复杂多样，目前已经成为地震灾害最严重的国家之一。因此，本文综合了关于GIS在地震监测预测、震后应急救援、灾害调查评估、灾后医学救援、灾后重建中的利用的文献资料，可以作为我国未来GIS应用于地震领域的理论参考，也可作为相应的应用方法指导。
　　
　　二、在地震监测、预报中的应用
　　
　　目前，我国各类灾害监测系统的主要台站总数约38424个，其地理位置分布总体上较为分散，早期的地震预报研究由于均在各台站层级描述动态自然因子，其精度及效率均难以保证。借助于现有的GIS平台可将现有所有台站动态信息集中显示、管理及分析，可极大地提高动态信息的定量化及精度，可更好地开展地震监测及预报工作。由于地震预报是世界性的科学难题，从现有的地震预报分析发现，地震灾害的每一个环节及过程均与地理位置密切相关，其在时间、空间上的复杂性往往使得研究人员难以有效地挖掘地震发生的机理及前兆。因此，借助于GIS手段的复杂空间数据管理及分析功能，可帮助研究人员剖析地震相关信息在时间和空间上的分布规律，从而有助于研究人员开展地震监测、预报。利用GIS建立地震灾害空间信息管理系统，管理地震灾害调查资料，显示并查询地震灾害的空间分布特征信息，评价地震灾害的危害程度，分析地震灾害和影响因素之间的关系，提出减轻和防治地质灾害的措施，对将来可能发生的地震灾害进行预测。由于各种地震因素本身的不确定性，以及地震因素之间相互作用的复杂性，在收集大量的基础地质环境资料前提下，对这些基础资料进行有效地处理来提高数据的可靠性，通过选取合适的评价预测指标，运用恰当的数学分析模型，对研究区进行地震灾害危险性等级的划分，从而为地震灾害的管理及防治和预警决策提供依据。
　　
　　三、在灾情监测及评估中的应用
　　
　　地震往往具有极强的破坏性，从过去的地震实践来看，震后几小时到24小时内是人员抢救的关键时段，可基于GIS技术、背景数据库、应急备灾数据库、救灾需求确定合理的救灾投入及资源配置。同时通过在极震区周围建立缓冲区，可对缓冲区内各要素进行统计，如统计缓冲区内社会经济信息、抢险救灾信息(抢险物资、抢险队伍及避险中心)等，不仅为抢险救灾决策提供有力的辅助手段，还可为城市规划、保险行业保费估算提供非常重要的依据。网络分析包括通过对生命线工程的管道进行网络连通性分析，资源供给网络划分、资源调拨及道路网络分析最佳路径分析。基于GIS技术建立的多源防灾减灾信息集成平台，其不仅包含地震灾害应急评估和灾情评定所需的遥感信息、气象信息、水文信息、地震信息，还包括专题信息，如社会经济背景数据库、自然地理、地质条件数据库和历史灾情数据库等等，因而基于多源防灾减灾信息集成平台可开展地震损失统计及分布、人员伤亡统计及分布、需安置人员统计及分布、重点基础设施分布、医疗及消防设施分布评估等等。
　　
　　四、在灾后救援中的应用
　　
　　当今灾害医学救援具有救治任务和对象多元、发生地区广泛和环境分析数据庞大的特点。因此，仅靠人力无法从海量的数据中抽取出有用的信息，进行快速准确的分析和判断，从而极大地影响了决策速度。地理信息系统功能强大，将其应用于灾害医学救援，可以为决策者提供决策支持，从而提高救援效率。在实施医学救援过程中，要求灾害救援指挥员掌握医学地理描述、叙述的信息。但是，大多数现场情况如伤病员现场救治和转运、卫生车辆运送能力、卫生部门固定或机动人力物力配置状况、医疗物资储备等是随时发生变化的，很难为指挥员掌握并按最新情况做出决定。地理信息及在地理信息基础上形成的GIS就可以解决这一问题。GIS利用数据库操作系统整理现。有信息，并保证各种数据库集成，在一些必要的信息获得补充后，各部门还能实现信息共享。
　　
　　五、在灾后重建中的应用
　　
　　灾后重建规划工作是一项复杂的系统工程，需要考虑的问题纷繁复杂，总结起来，灾后重建规划工作需重点解决以下三个方面：(1)安全问题。地震灾区地质条件复杂，灾后更是形成了断层，滑坡、崩塌、堰塞湖等地质灾害以及潜在的地质灾害危险区；(2)安置问题。群众不能一日无家，要尽快解决群众的安置问题；(3)地区发展问题。安全则为灾后重建的重中之重，只有在安全问题解决之后，后续其他的规划工作才能得以开展。由于历史原因，现有的规划图均为纸质地图或CAD图，因而无法开展直观高效的地形分析及空间分析，GIS作为强大的空间分析工具，其可在灾后的重建、选址和规划中具有至关重要的作用。
　　GIS系统可分析地震灾害发生规律：将采集的以往地震灾害数据采集处理后，集成到GIS系统中，可对原本抽象的位置信息进行直观的分析。同时，运用GIS系统评估灾害治理工程规模：通过GIS周边分析和缓冲分析方法，可对每一关键点位的周边位置信息进行计算。灾害治理工程的规模除去建设精确范围，其地域影响面也不同，可使用GIS缓冲分析建立缓冲区，进行工程规模模拟计算。通过GIS地理信息系统，原来抽象的地址灾害位置信息和规模数据，可以直观集约的在电子地图中展示、应用和分析，提供了灾害空间信息数据的处理平台载体。
　　
　　六、地理信息系统在未来地震救灾中的发展趋势和展望
　　
　　近20年来，几乎每一次计算机信息技术的重要进展都带动地理信息系统技术的重大进步，如空间数据管理、网络GIS、

三维GIS等技术，同样GIS技术的重大进步也必然导致GIS在地震领域的进一步深入，因而网络GIS、三维GIS必然作为GIS在地震领域的发展趋势引起各领域学者广泛的重视。WebGIS又称为万维网地理信息系统，是建立在Web技术上的一种特殊环境下的地理信息系统。WebGIS在Internet或Internat网络环境下存储、处理、分析、显示及应用空间信息。空间数据包括带有空间位置特征的图像、图形数据和与此相关的文本数据。国际学术界把基于万维网的地理信息系统称之为WebGIS。现有地震部门及研究机构存在的GIS系统均为封闭、独立的单机系统，因而不能实现信息的共享，系统的利用率低、成本高、更新维护困难。
　　WebGIS具有空间信息共享及协同工作能力，可扩大地震GIS系统信息来源，并在降低地学数据获取成本的同时提高数据的利用率和实效性，因而对于GIS在地震领域的应用深度及广度均具有重要意义。GIS对现实世界中的现象和空间物体进行数字化和抽象表示，尽管我们所处的世界和其中的物体是三维的，但大多数商业化GIS软件通常都减去空间数据的第三维信息并将其投影到两维，其主要原因之一是完备的真三维GIS的实现极为复杂。与二维GIS相比，三维GIS可虚拟重建灾区虚拟地理环境，还可对空间对象开展三维空间分析和操作，因而更适宜于开展地震分析、预测、预报、抗震、减灾、灾害预测、辅助决策及应急指挥等各个方面工作。
　　我国是一个地震多发的国家，因而准确、高效地开展地震预报、监测、救灾工作具有十分重要的应用价值及现实意义。GIS具有其他技术手段所不具备的空间数据管理及空间分析功能，并在地震分析、预测、预报、抗震、减灾、灾害预测、辅助决策及应急指挥等各个方面均并且取得了较好的应用效果。GIS已经广泛渗透到了多种学科领域，从比较简单的、单一功能的、分散的系统发展到多功能的、共享的综合性信息系统，并向多媒体GIS、智能化、三维、虚拟现实及网络方向发展，新的地理信息系统将运用专家系统知识，进行分析、预报和辅助决策。随着WebGIS、3D GIS在地震领域的普及及深入应用，GIS在地震领域的应用将会越来越广泛，其综合应用不仅可从二维、静态分析向多维、动态、网络方向发展，为我国防震减灾技术水平的提高和工作的深化做出大的贡献。

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