地震应急基础数据库建设.pdf-道客多多

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1、第 22 卷第 3 期地震 V ol. 22, N o. 3 2002 年 7 月 EA R THQUA KE Jul. , 2002 地震应急基础数据库建设 X聂高众 , 陈建英 , 李志强 , 苏桂武 , 高建国 , 刘惠敏(中国地震局地质研究所 , 北京 100029)摘要 : 地震应急数据库建设是地震应急工作的核心环节和主要工作内容 , 中国的地震应急数据库无论从数据内容上 , 还是数据库建设涉及面都超过

2、以往任何时候地震系统的数据库建设工作 , 是近期地震系统面临的主要任务之一。从地震应急基础数据库建设的意义、数据库定义、基本数据内容、数据库的作用、建库方法与原则等多方面对目前正在开展的地震应急基础数据库建设进行了阐述 , 是对前一阶段地震应急数据库建设工作的一个阶段性总结。关键词 : 地震应急 ; 基础数据库 ; 数据内

3、容与建设中图分类号 : P315. 9 文献标识码 : A 文章编号 : 100023274 (2002) 0320105208引言中国是地震灾害十分严重的国家 , 20 世纪的 100 年间全国共发生 6 级以上破坏性地震650 余次 , 造成了 29 万人死亡 , 数亿人受灾 , 1 000 余万间房屋被毁和数千亿元的经济损失 1 , 2 。中国的地震死亡人数占同期世界地震死亡人数的 50% 以上 , 全球

4、死亡 20 万人以上的 2 次特大地震都发生在中国。据统计 , 仅占全球陆地面积 7% 的中国 , 大陆地震却占了全球的三分之一 ; 全国国土面积的 32. 5%、近 50% 的城市、 67% 的大城市位于烈度度区之内 3 。当前 , 我国减轻地震灾害的主要途径是提高地震预报水平、加强各地防震减灾能力建设、提高各地的地震应急救援水平 , 在这三者中 , 可以投入少、

5、见效快、实效显著的是提高各地的应急救援水平 , 而这其中的关键环节是建立各地的地震应急指挥体系 , 切实增强各地的震后快速反应能力 , 最大限度减少因地震所带来的损失。国家非常重视地震应急工作 , 于2000 年成立了国务院抗震救灾指挥部 , 同时在各级政府的支持下 , 各地也正在或将要开展各级地震应急指挥系统建设。在各级抗震救灾指

6、挥部的建设过程中 , 普遍遇到的最大难题是适应于地震应急要求的各类基础数据普遍匮乏。洪涝等自然灾害的灾情有一个几天至几十天的发生过程 , 可以从灾X 收稿日期 : 2001212224; 修改回日期 : 2002201231基金项目 : 国务院抗震救灾指挥部地震应急基础数据库建设 (专项基金 )作者简介 : 聂高众 (19642) , 男 , 山西晋城人 , 1990 年获博士

7、学位 , 2001 年博士生导师 , 研究员 , 主要从事地震灾害与自然灾害学研究。区汇集各种资料进行分析 , 进而实施救灾指挥。而地震一旦发生 , 所有的救灾工作必须在几十分钟至几小时之内开展 , 随着时间的推移 , 灾区伤员与被埋压人员获救的可能性将越来越小 , 因此各种灾区的信息、资料、数据必须在震后几分钟至几小时内了解清楚 , 这么短的

8、时间内是不可能去收集灾区各种基本情况的 , 所以地震应急所需的有关灾区的各类基础数据必须在平时就收集建库 , 到震时紧急调用和分析。从科学决策的意义上讲 , 地震应急基础数据库是各级地震部门开展应急工作的基础 , 是各级政府履行地震应急指挥职能的基本保障。地震应急基础数据库的缺乏和不完善将会极大地制约各级地震应急指挥系

9、统的功能 , 甚至使部分指挥体系瘫痪和失效 , 因此 , 作为地震应急指挥技术系统支撑能力的重要内容 , 建立完善的地震应急指挥基础数据库成为摆在各级地震部门面前的首要问题 , 十分必要和紧迫。近年来 , 有关部门对地震系统的数据工作给予了有力的协助 , 使得中国地震局的地震应急指挥基础数据收集工作取得了较大进展 , 目前已部分收集了

10、活动构造、地震区划、地震活动、重点监视防御区、地震台网、历史地震灾害、救灾案例、地震应急预案及联络数据等一批具有实用价值的数据。在近几次地震应急活动中 , 这些基础数据在灾情快速评估、地震快速反应中起到了基础性作用 , 显示其在地震应急指挥系统中不可缺少的重要地位 ; 但同时实践也证明目前已有的部分基础数据还远不能

11、满足实际地震应急的要求 , 这就愈加迫切提出全面、系统地建立各级地震应急基础数据库的重大需求。1 地震应急基础数据库的定义与基本作用地震应急基础数据库是指当地震发生后 , 或地震预报发布后 , 为了开展对灾区的一系列救灾活动所需要了解和掌握的各种社会、经济、人口、城市地图、自然地理地貌、重要目标位图 1 数据库应用结构与

12、作用示意图置、救灾队伍情况、救灾通信联络、地震应急预案等的一种综合性数据库 (图 1)。地震应急基础数据库中的各项数据 , 在整个地震应急的总体流程中 , 起着关键性的作用 , 主要表现在 :(1)地震发生时 , 地震应急基础数据库可以支持地震应急灾害损失评估系统正常运转。利用这些基础数据 , 可迅速估计地震发生地区的灾害损失大小和人员伤

13、亡情况 , 并可迅速提供地震发生地区的地震灾害背景数据、灾害相关因素数据、社会经济统计数据、以往地震灾害及救灾案例等 , 使救灾指挥决策者了解地震灾害影响 , 估计灾害发展趋势 , 作出灾害规模判断。(2) 利用相关的指挥决策模型和技术系统 , 可以通过对地震应急基础数据库的查询 , 迅速了解各地救灾力量和救灾储备的数据 , 分析地震发

14、生地区需要何种救援力量以及数量多少、需要何种救灾物资以及数量多少、居民应疏散到何处等 , 随着灾区实况的不断上报 , 还可以分析灾区交通情况如何 , 是否需要紧急抢修道路 , 灾区有哪些重大目标需要紧急保护 , 灾区有无重大次生灾害源需要紧急处置等 , 为救灾指挥决策者提供决策依据。(3)地震应急指挥人员可以查阅地震应急基础数据

15、库提供的灾区各级预案文本、该地区地震应急案例、灾区的基本情况等 , 做到有案可循、心中有数、从容指挥。(4)指挥人员在作出救灾的决策和部署后 , 可以根据地震应急基础数据库提供的昨各级601 地震 22 卷政府及其有关部门的联络数据、救援力量的联络数据 , 迅速下达指挥命令。(5)地震应急指挥基础数据库还可以为指挥人员提供有关灾区

16、的各种背景数据 , 如灾区地理地貌、河流分布、地质概况、民族情况、财政经济情况、人口与人口分布等重要的基础信息 , 供指挥人员制定救灾决策时作为参考。(6)地震应急指挥基础数据库对上述各项均可提供定量化或图形化的表达 , 可大大提高我国各级地震应急救灾指挥工作的科学性与针对性。地震应急指挥基础数据库还能够应用在其他灾害

17、、意外事故、紧急状况的应急工作中 ,为国家级与省级、地市级政府提供可靠的综合应急工作数据平台 , 在经济建设、国防建设、资源开发、环境保护等领域产生显著的经济效益。目前 , 国际上地震应急基础数据库工作做得较好的国家主要有美国、日本等发达国家。美国的联邦紧急事务管理局 (FEM A ) 主要是利用先进的分布式网络技术 , 将其

18、数据库完全建立在全美各数据生产部门现有数据库的基础上 , 即各相关部门分别管理、更新各自领域的数据库 , 而 FEM A 利用网络和超级用户特权可以随时查询、调阅这些数据库中的相关数据 ,这样做的结果一是避免了数据库的重复建设 , 二是数据可以在各部门得到及时更新 , 三是随着分布式网络结构的扩大 , 数据类型和数据量可以逐渐扩大。

19、日本在东京都防灾中心建立了以 DB 2 为基础的地震应急基础数据库 , 其数据主要覆盖东京都地区 , 内容包括 : 地理数据、地质数据、生命线数据、土地与建筑数据、道路数据、危险物设施信息、环保信息、人命确保设施信息 (指医院位置、救护能力等 )、避难场所信息、救灾物资仓库信息、自卫队信息等 , 这些数据在地震应急中的作用基本同本文

20、介绍的 6 大作用相似。同发达国家相比 , 我国的地震应急基础数据库建设工作还处于起步阶段 , 无论是数据量、数据来源、数据应用、数据分布结构、数据规范等多方面同美、日等国家相比有着较大的差距 , 特别是在数据的获取、建设资金等方面存在着较大的困难 , 因此我国的地震应急基础数据库建设必然有着与发达国家不同的建设道路。2 地

21、震应急基础数据库的基本数据内容与可能的数据来源在确定地震应急指挥基础数据库的数据内容之前 , 必须了解地震应急指挥系统可能会涉及到哪些数据要求。从上面所介绍的地震应急基础数据库的基本作用中 , 笔者认为以下 7个方面将会对数据提出要求 : 为了解灾区地震环境提供灾区地震灾害背景数据 ; 为预测和评估地震灾害损失提供灾区社

22、会、经济、人口数据 ; 为估计和控制次生和衍生灾害的影响提供灾区范围内可加重灾情的各类背景信息 ; 为救灾指挥决策提供诸如县情、民族背景、应急预案等文本供调阅 ; 为救灾指挥决策提供救灾力量、物资储备、道路交通等数据 ; 为指挥员下达命令提供各类各级联络数据 ; 为实现上述功能准备各级行政区相应比例尺的基本地理地貌数据。为

23、满足这 7 个方面的数据要求 , 地震应急基础数据库应具备如下九类数据 : 地图类、社会经济统计类、地震基础数据类、工程地震资料类、灾害影响背景类、灾害相关因素类、救灾力量储备类、震时紧急联络类以及地震应急预案类数据。数据的进一步分类如下 (依据地震应急基础数据库数据约定整理而得 ) :(1)地图类。包括基础地理图 , 基础地貌

24、图 , 行政区划图 , 县市全图 , 城市地形图 , 城区图(含市内地震应急重要保护目标分布 ) , 大型厂矿图 , 遥感影像图。7013 期聂高众等 : 地震应急基础数据库建设 (2)社会经济统计类。包括人口、房屋、经济统计数据 , 各县的县情资料 , 各地少数民族数据 , 各省贫困地区分布数据 , 各地风俗习惯。国家级地震应急指挥基础数据库以县市为统计单元

25、 , 省级地震应急指挥基础数据库整体以乡镇为统计单元 , 180 个烈度大于度且 50 万人口以上大中城市和处于全国地震重点监视防御区的地级以上重点城市 , 则以行政村和街道为统计单元。(3)地震基础数据类。包括地质背景、活动构造、地震区划、地震活动、重点监视防御区、地震台网、历史地震灾害以及救灾案例等数据。(4)工程地震资料类。

26、包括近年来地震烈度区划及小区划、地震安全性评价、震害预测与防震减灾对策工作的主要成果 , 各类防震减灾示范区数据。(5)灾害影响背景类。包括战略要害部位 (如核电站、电力枢纽、航天基地、重要军工厂、重要机场等 ) , 生命线工程 (区域的通信干线、公路干线、铁路干线、桥梁隧道、电力干线、大型油气输送管线 , 城市的公路和桥梁

27、、市内道路和立交桥、通信、供电、供水、供气、供热等 ) , 次生灾害源 (火灾、爆炸危险源如大型油气储罐区、天然气干线管道、炼油厂、化工厂、炸药厂、危险品仓库等 , 毒气泄漏危险源如光气厂及其他重大毒气源 , 以及水库垮坝危险等 ) , 地质灾害危险 (区域的堰塞湖危险、大规模崩塌与滑坡危险、大规模泥石流危险等 , 城市的砂土液化、

28、淤泥软化、不均匀沉陷、崩塌、滑坡、泥石流等 ) , 间接经济损失部位 (大型制造业工厂、电力枢纽、重要港口、重要交通枢纽等 ) , 严重社会影响部位 (毗临港澳台地区 , 侨乡 , 国家级旅游景点和国家级文物保护单位等 )。(6)灾害相关因素类。包括与地震灾害相关的气候气象、水文和环境等因素的有关数据。(7)救灾力量储备类。包括国家与地方

29、地震紧急救援队、军队与武警部队、消防力量、医疗救护力量和国家与地方物资储备中心的分布、数量、构成等数据。(8)震时紧急联络类。包括各级地震部门、各类应急救援队、各级政府及有关职能部门、军队与武警部队的联络数据。(9)地震应急预案类。包括各级地震部门、各级政府及有关职能部门的破坏性地震应急预案。上述九大类百余项数

30、据基本涵盖了地震应急指挥时各种场合下的数据需求 , 其数据来源一般分为五种 : 一是地震系统既有数据 , 包括各类场地安全性评价结果、第三代和第四代地震区划图、各地活动断裂资料、各类监测台网数据、相关单位的地震应急预案等 ; 二是各级政府所持有的数据 , 包括政府各部门联络数据、各地经济人口状况、各地城市地图、各级政府应急

31、预案、各地物资储备资料、各地重要目标资料、各类救灾队伍资料、各地生命线工程资料等 ; 三是有关部门和单位所持有的数据 , 包括电子版地质图、基础地理与地貌电子版图、水库资料、气象资料、其他灾害资料、厂矿地图、桥梁隧道资料等 ; 四是部分公开出版的年鉴所发布的数据 , 包括各地人口、经济、民族、企业等数据 ; 五是对于部分

32、地震应急专用数据和无既成数据来源的数据项 , 进行社会调查 , 经分析处理后得到所需数据。从以上所介绍的数据内容和数据来源 , 可以明显看出地震应急基础数据库建设的三个特点 , 即 : 复杂性、艰巨性、长期性。(1)复杂性。地震应急数据库所包含的内容不仅仅是地震行业本身生产的数据 , 还包括大量非地震行业的数据 , 如人口、经济、民族

33、、贫困地区、工厂、企业、建筑、水利、地貌、危险品、物资储备、各类政府部门的预案等。其数据涵盖的广度是地震系统以往各类数据库建设801 地震 22 卷工作中从未遇到过的 , 同时 , 数据收集的深度在地震系统中也是创记录的 , 如过去在收集人口数据时 , 一般只收集各地总人口数 , 但地震应急数据库不仅包括总人口数 , 还包括男女比例、各

34、年龄段人口数、总人口中各少数民族人口等。因此地震应急基础数据库的建设任务是十分复杂的工作。(2)艰巨性。地震应急数据库建设不仅内容复杂 , 而且难度很大 , 主要表现在 : 数据的获取难度较大 : 数据的原始生产单位大多不是地震局 , 而是其他部门 , 数据的获取需要部门间的协商与合作 ; 标准难于统一 : 不同数据来源的数据相互之间有

35、着标准上的不统一、格式上的不统一、数据库类型上的不统一等 , 如果要将它们在同一个场合下使用 , 必须进行必要的数据标准化和规范化整合 , 使其符合地震应急的需要 , 但这些数据原来都有着各自的部门或国家数据标准 , 如何进行统一整合将成为一个很大的技术难点 ; 大量的文字资料和数据需要人工判读、标注、录入、整理、标准化、建库

36、, 任务极为繁重 ; 大量的图件需要数字化 ; 大量数据需要配准、核实 , 如 : 国家测绘局提供各类基础地理底图中所显示的行政区划同现实生活中的行政区划间有较多的出入 , 需要进行核实和矫正 ; 大量的地方联络数据需要核实。(3)长期性。地震应急数据库的内容及其应用场合决定了建设这一数据库工作是一项长期的任务 , 一方面大量数据的获取

37、需要耐心和时间 , 数据获取后的加工整理需要较长的时间和大量的人力物力 ; 另一方面应急数据的时效性很强 , 过时的数据往往会导致错误的决策后果 , 因此应急数据库又是一个须经常更新的数据库 , 这就决定了此项数据库建设任务必然是长期的。3 地震应急基础数据库的数据处理各种数据资料收集后 , 需要进行资料分析、数据判读和数字化处

38、理 , 并在统一数据库规范的基础上进行大规模的数据整合 , 同时建立数据库管理信息系统 , 具体实施过程为 :(1)制定地震应急指挥基础数据库技术规范。在充分调研国内外同类数据的现有规范和地震系统其他数据库建设工作的规范 , 制订地震应急基础数据库规范草案 , 在广泛征求意见的基础上进行修改 , 完成规范的制定工作。规范确立后 , 即成

39、为建立地震应急基础数据库的依据。(2)数据的数字化处理。根据数据库建设规范的要求 , 首先进行资料的分析 , 判读提取所需数据 , 并进行数字化处理 , 其中对各类属性数据进行规模录入与整理工作 , 对各类图件进行系统的图件扫描、配准与矢量化工作。(3)数据的整合。以地震应急基础数据库规范为依据 , 针对原数据中存在的问题 , 进行必要的

40、数据整合工作 , 主要包括 : 以最新的全国行政区划分为准 , 解决不同渠道、不同年份数据在区划单元上的矛盾与冲突 ; 以统计法相关规定为准 , 解决不同渠道数据在统计上的矛盾与冲突 ; 以各行业有关技术规范的相关规定为准 , 解决数据在标准上的矛盾与冲突 ; 实现数据匹配 , 建立拓扑关系 , 使空间数据具备拓扑一致性 , 同时实现空间数据与

41、属性数据的匹配 ; 以多种技术手段将不同格式的数据全部集成到统一的地理信息系统中 ; 国家级数据库整合平台为 1 250 000 国家基础地理信息平台 , 省级数据库整合平台为 1 50 000至 1 10 000 各省基础地理信息平台 , 且随具体内容而定。9013 期聂高众等 : 地震应急基础数据库建设图 2 地震应急基础数据库的构建(4)数据库的建立。按照地震

42、系统选定的数据库类型 ,将各类数据统一整合到以基础地理数据为平台的 G IS 系统中 , 所有数据一律按照数据库建设规范进行存放和管理。各省分别建立省辖区范围内的应急指挥基础数据库 , 国务院抗震救灾指挥部建立全国的应急指挥基础数据库。(5)建立数据库管理信息系统。在建立了数据库之后 ,为了便于数据的查询、使用和更新维护 , 应建

43、立数据库管理系统。数据库管理信息系统应具有实时查询检索、标准化显示输出的功能 , 具有数据更新接口 , 同时应作好数据库同震害评估、辅助决策、屏幕显示等应用软件的接口。根据数据使用对象的不同 , 还应建立针对不同用户特点的几类数据终端查询程序和查询界面 , 并建立不同的用户授权模式和检测程序。数据库的构建流程见图 2。4 地震

44、应急数据库的分布结构在讨论地震应急数据库的分布结构之前 , 须注意到三个事实 : 一是地震应急数据必须具有相对集中的存放特点 ,否则在地震发生后来不及异地调取数据 ; 二是地震应急数据的覆盖范围十分广泛 , 很多数据只有在地震发生时相关部门才会提供 , 平时几乎不可能得到这些数据 , 如与救灾队伍相关的数据 ; 三是数据的更新主要依靠

45、原数据生产部门 , 过于集中的数据管理将使得未来的数据更新成为一大难题。这三个事实决定了地震应急数据库必须具有集中与分布式相结合 , 分级分层次管理的特点。集中与分布式相结合有二种方式 , 一是将数据库中关于人口、经济、医疗、道路、河流、水库、城市地图、地震灾害、大型工程、基础地理信息、各级联络等非绝密信息以集中建

46、库方式将数据集中在各级地震应急指挥中心 , 而将救灾部队分布、救灾物资储备等绝密数据以分布式方式通过光缆或政府网进行联系 , 一旦地震发生需要某地的该项信息时 , 临时获取该项数据 ; 二是同各数据生产部门通过光缆或政府网建立永久性数据通道 , 数据的生产与建库完全由各部门自主负责 , 而抗震救灾指挥部仅建立一个数据读取通道和

47、分析处理中心 , 用实时从各部门获取的各类救灾所需数据来指挥救灾行动。从我国目前的实际情况看 , 主要应采用第一种方式 , 未来在政策条件、网络条件、计算机处理条件等较为适宜时 , 可能同美国的 FE2M A 一样采用第二种方式。分级管理主要是指不同级别的指挥中心应当拥有不同的数据内容和数据精度。在数据精度上 , 国家抗震救灾指挥

48、部的基础数据应当基于 1 250 000 地理底图进行相应的数据内容的收集和建库 , 而省级指挥部应该基于 1 50 000, 地市级指挥部应基于 1 10 000 至 12 000。在数据内容上 , 国家抗震救灾指挥部的数据应当以宏观控制和跨地域指挥为目的进行数据库建设 , 而省级和地市级则要求数据详细得多 , 如国家抗震救灾指挥部一般要求能够获得城市的街道

49、和街区的分布即可 , 而省级和地市级抗震救灾指挥部则要求不仅要获得街道和街区的分布 , 而且要对房屋建筑的分布、重要建筑的属性等有详细的了解。从中国地震局目前正在建设中的各级抗震救灾指挥部地震应急基础数据库来看 , 由于011 地震 22 卷属于初始建设阶段 , 因此需要更多的集中管理。反映到其分布结构上 , 近期内将具有以下特点 :(1) 区域集中 , 各省所建的应急数据库一般都放在地震指挥中心内 , 并同指

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