基于GIS的城市防震减灾信息系统研究
|
摘要
地震是危害性最大的潜在自然灾害之一,要实现科学的震害管理和预防需要制定一套适宜的防震减灾信息系统。地理信息系统是一种具有数据的获取、管理、分析和决策等综合功能在内的空间信息系统[1]。利用它来管理城市震害信息,可以实现地震灾害的预测和分析,是减轻地震灾害的一种有效途径。
本文以吉林省长春市为研究区,所获资料由长春市地震局提供。文章的整体思路:首先在分析了国内外防震减灾信息管理现状的基础上,讨论了基于地理信息系统来建设城市防震减灾信息系统的必要性;然后从软件工程思想出发,结合研究区资料情况及自身技术水平进行了可行性分析;再针对目前城市防震减灾信息系统的现状与不足,对系统进行总体设计;最后详细研究了确定性地震危险性分析及建筑物震害分析的一般步骤及其在地理信息系统下的实现方法。
In each kind of natural disaster, seismic disaster is one of the most serious disaster that causes harm for human society, especially along with the fast development of socioeconomy, acceleration of citify process and expansion of population, one time destructive seismic to occur the damage for city with influence will be more and more serious. To alleviate city seismic disaster, to decrease the losing of seismic, and to go on seismic prevention and disaster mitigation work sciencely and efficiently as well as to guide city to develop program, modern technical means for managing urban seismic prevention and disaster mitigation information is needed. It is traditional way to stock map information with paper, and to record data information with report forms etc., that will make woking process fussy, efficiency low and accuracy low. And gradually development management technology based on GIS seismic prevention and disaster mitigation information have overallness difference, function faultiness, lack of professional model, farness of professional model and GIS function combination etc. Therefore besides seeing the convenience that GIS technology brings in seismic field to us, we will still explore its application protential continuously in harmful working field, and seek more effective seismic prevention and disaster mitigation way.
GIS technology is a kind of developing high-tech tool in recent years along with the high speed development of computer technology. It has powerful space analysis ability, can give user accurate data and text with graphy. Therefore it has been applied to the seismic field related GIS. Based on the analysis and summarization forefather’s research accomplishment whti GIS technology in this field, in this paper we discover lack, foster strengths and circumvent weaknesses, and design and develop a set of GIS-based urban seismic prevention and disaster mitigation information system, aiming at developing the GIS technical advantage in seismic field fully, overall reflect the demand of harmful work, offer strong basis to government and related department in seismic before earthquake, earthquake, after earthquake, and offer corresponding supplementary information for the related professions such as urban planning, and satisfy the needs of different field. Entire system is guided with the thought of software projection in design, development and the course of implementing. Firstly, we carried out the analysis of
data source, techic, economic and social benefit, market and policy according to existence condition for systematic development. Then we carried out overall design of system according to the present situation and lack of urban seismic prevention and disaster mitigation information system that included the systematic overall structure, database, systematic function and model design, systematic interface design etc. Finally, as far as time and technology was concerned, we placed emphasis on detailed design and realization of analyse for definite seismic dangerousness and building harm. In the course of exploiting, it was important to exploit the function of analyse for definite seismic dangerousness and building harm. The realization of them was mainly concerned with the way of describing of dangerousness analysis, the course of definite dangerousness analysis, the model of seismic intensity attenuation, the generation model of isoseismal, the analytic model of building harm, harmfull analysis for building with GIS etc. In which the model and algorithm of seismic special field is the method of directly quoting from forefather’s summary in this field that has ripened fairly. And our task was to how to combine these professional model and GIS technology, and then how to carry out the analysis deeply with GIS and gain the result we needed. Via analysis and comparison, we chose the MapObjects assembly type technology of ESRI company, and completed all functions of this system in video and compositive development enviroment. This kind of way of realizing could offer graph operation interface to user, could realize graphic express of resource, could operate, manage and editor various resource properties with graph. That was to say, the income was seen, and study and using is easy. For the realization of crucial function, we mainly adopted drawing polygon and intersection of graphic object function of MapObjects, and completed drawing isoseismal and overlay analysis for building harm respectively. Specifically, the major accomplishment of this system included some following aspects: (1) The basic handling of space geography information This system can manage wantonly much picture layer, such as administrative partition, river, road and building distribution etc.; User can be free to add and delete picture layer, and can control show of picture layer; Can build and save picture layer; Can enlarge, reduce and move picture layer; Can print and export graph and file; Can select graph essential factor with various way, seek graph essential factor with various conditions, and distinguish the property value of graph essential factor; Can select fond symbol style to draw graph; Can realize statistical
本文以吉林省长春市为研究区,所获资料由长春市地震局提供。文章的整体思路:首先在分析了国内外防震减灾信息管理现状的基础上,讨论了基于地理信息系统来建设城市防震减灾信息系统的必要性;然后从软件工程思想出发,结合研究区资料情况及自身技术水平进行了可行性分析;再针对目前城市防震减灾信息系统的现状与不足,对系统进行总体设计;最后详细研究了确定性地震危险性分析及建筑物震害分析的一般步骤及其在地理信息系统下的实现方法。
In each kind of natural disaster, seismic disaster is one of the most serious disaster that causes harm for human society, especially along with the fast development of socioeconomy, acceleration of citify process and expansion of population, one time destructive seismic to occur the damage for city with influence will be more and more serious. To alleviate city seismic disaster, to decrease the losing of seismic, and to go on seismic prevention and disaster mitigation work sciencely and efficiently as well as to guide city to develop program, modern technical means for managing urban seismic prevention and disaster mitigation information is needed. It is traditional way to stock map information with paper, and to record data information with report forms etc., that will make woking process fussy, efficiency low and accuracy low. And gradually development management technology based on GIS seismic prevention and disaster mitigation information have overallness difference, function faultiness, lack of professional model, farness of professional model and GIS function combination etc. Therefore besides seeing the convenience that GIS technology brings in seismic field to us, we will still explore its application protential continuously in harmful working field, and seek more effective seismic prevention and disaster mitigation way.
GIS technology is a kind of developing high-tech tool in recent years along with the high speed development of computer technology. It has powerful space analysis ability, can give user accurate data and text with graphy. Therefore it has been applied to the seismic field related GIS. Based on the analysis and summarization forefather’s research accomplishment whti GIS technology in this field, in this paper we discover lack, foster strengths and circumvent weaknesses, and design and develop a set of GIS-based urban seismic prevention and disaster mitigation information system, aiming at developing the GIS technical advantage in seismic field fully, overall reflect the demand of harmful work, offer strong basis to government and related department in seismic before earthquake, earthquake, after earthquake, and offer corresponding supplementary information for the related professions such as urban planning, and satisfy the needs of different field. Entire system is guided with the thought of software projection in design, development and the course of implementing. Firstly, we carried out the analysis of
data source, techic, economic and social benefit, market and policy according to existence condition for systematic development. Then we carried out overall design of system according to the present situation and lack of urban seismic prevention and disaster mitigation information system that included the systematic overall structure, database, systematic function and model design, systematic interface design etc. Finally, as far as time and technology was concerned, we placed emphasis on detailed design and realization of analyse for definite seismic dangerousness and building harm. In the course of exploiting, it was important to exploit the function of analyse for definite seismic dangerousness and building harm. The realization of them was mainly concerned with the way of describing of dangerousness analysis, the course of definite dangerousness analysis, the model of seismic intensity attenuation, the generation model of isoseismal, the analytic model of building harm, harmfull analysis for building with GIS etc. In which the model and algorithm of seismic special field is the method of directly quoting from forefather’s summary in this field that has ripened fairly. And our task was to how to combine these professional model and GIS technology, and then how to carry out the analysis deeply with GIS and gain the result we needed. Via analysis and comparison, we chose the MapObjects assembly type technology of ESRI company, and completed all functions of this system in video and compositive development enviroment. This kind of way of realizing could offer graph operation interface to user, could realize graphic express of resource, could operate, manage and editor various resource properties with graph. That was to say, the income was seen, and study and using is easy. For the realization of crucial function, we mainly adopted drawing polygon and intersection of graphic object function of MapObjects, and completed drawing isoseismal and overlay analysis for building harm respectively. Specifically, the major accomplishment of this system included some following aspects: (1) The basic handling of space geography information This system can manage wantonly much picture layer, such as administrative partition, river, road and building distribution etc.; User can be free to add and delete picture layer, and can control show of picture layer; Can build and save picture layer; Can enlarge, reduce and move picture layer; Can print and export graph and file; Can select graph essential factor with various way, seek graph essential factor with various conditions, and distinguish the property value of graph essential factor; Can select fond symbol style to draw graph; Can realize statistical
引文
[1] 龚健雅编著。地理信息系统基础。北京:科学出版社,2001 年2 月第一版,P5。
[2] 李满春,任建武,陈刚,周炎坤编著。GIS 设计与实现。北京:科学出版社,2003 年8 月第一版,P1—P4。
[3] 傅征祥,李革平。地震生命损失研究。北京:地震出版社,1993 年10 月第一版,P1,P101—117。
[4] 郭增建,陈鑫连主编。城市地震对策。北京:地震出版社,1986 年9 月第一版,P13—16。
[5] 李荷,高小旺,苏经宇,刘启山等编著。城市和企业地震影响灾害预测及减灾对策。北京:中国铁道出版社,1997 年4 月第一版,P1—2。
[6] 吕春来,陈应方。城市的防震减灾系统。地震地磁观测与研究,2001 年8 月,第22 卷第4 期,P100—104。
[7] 宋瑞祥。防震减灾的重点在城市。防灾博览,2002 年,第6 期,P5。
[8] 王亚勇。城市地震灾害管理系统。建筑科学,1996 年,第2 期,P36。
[9] Kozin.,F 刘立强。灾难性地震作用下的城市反应及其重建的系统研究。世界地震工程,1989 年,第1 期,P59。
[10] 李天,李杰,王亚勇。城市地震灾害管理系统(EDMS)的基本构成与实现。世界地震工程, 1996 年8 月,第3 期:P1。
[11] 曲国胜,李亦纲,林松建,张宁等。福州市区地震灾害损失预测研究。防灾减灾工程学报,2003 年6 月,第23 卷第2 期,P70。
[12] 宋俊高,朱元清。GIS 技术应用于城市防震减灾工作。西北地震学报,2002年3 月,第24 卷第1 期,P85。
[13] 谢礼立,陶夏新,左惠强。基于GIS 与AI 的地震灾害危险性分析与信息系统。自然灾害学报,1995 年7 月,第4 卷增刊,P1—5。
[14] 左惠强,谢礼立,R.D.Borcherdt。设定地震影响场的GIS 模拟*。地震学报,1999 年7 月,第21 卷第4 期,P427—432。
[15] 邬伦,刘瑜,马修军,韦中亚,田原。地理信息系统原理、方法和应用。北京:科学出版社, 2001 年2 月第一版,P8,P176—192。
[16] 黄杏元,马劲松,汤勤。地理信息系统概论。北京:高等教育出版社,2001年12 月第二版,P5。
[17] 吴信才等著。地理信息系统设计与实现。北京:电子工业出版社,2002 年3月第一版,P5。
[18] 李杰,江建华,李明浩。基于GIS 的城市地震次生火灾危险性分析系统*。地 震学报,2001 年7 月,第23 卷第4 期,P420—426。
[19] 栾茂田,张略,杨庆,罗增文等。基于GIS 技术的钢筋混凝土框架结构震害预测系统设计。世界地震工程,2003 年3 月,第19 卷第1 期,P31—36。
[20] 李革平,陈棋福,陈凌,李闽峰。地理信息系统在地震破坏和损失评估中的应用。地震学报,1998 年11 月,第20 卷第6 期,P640—641。
[21] 王景来。地震灾害损失快速评估新方法研究。地震研究,2000 年7 月,第23卷第3 期,P357—359。
[22] 郑兆芯,黄晓岗,沈小七,潘丹。应用GIS 提高地震分析预报能力。地震学刊,2001 年9 月,第21 卷第3 期,P14—15。
[23] 庄苗,郭朝珍,林树。基于GIS 的地震综合预报系统的研究。福州大学学报(自然科学版),2001 年8 月,第29 卷增刊,P61—62。
[24] 石树中,宋立军,杨纪林,胡伟华,吴小莉。地理信息系统空间分析功能的应用。内陆地震,2000 年3 月,第14 卷第1 期,P25—26。
[25] 徐世河。软件工程基本概念( PPT )。徐州师范大学工程学院。http://www.163v.net/xsh/down/1
[26] 毕硕本,王桥,徐秀华编著。地理信息系统软件工程的原理与方法。北京:科学出版社,2003 年7 月第一版,P4—10。
[27] 学习园地——程序员之家网站, 软件工程的基本概念。http://www.txbstudy.com/others/others15.htm
[28] 樊红,张祖勋,张剑清。一种适合GIS 的软件工程开发模式。武汉测绘科技大学学报,1997 年9 月,第22 卷第3 期,P192。
[29] 贺汛。几种软件开发方法及其比较。军事通信技术,2000 年12 月,第21 卷第4 期,P78—79。
[30] 华一新,江南。面向对象GIS 工具软件的开发管理。解放军测绘学院学报,1996 年12 月,第13 卷第4 期,P288。
[31] 刘光。地理信息系统二次开发教程—组件篇。北京:清华出版社,2003 年1月第一版,P10-21。
[32] [美]Jon Bates,Tim Tompkins 著,贺健辉,董方鹏等译。实用Visual C++6.0教程。北京:清华大学出版社,2000 年8 月第一版,P472-479。
[33] 李晓华,谭皓编著。学用Visual Basic 6.0 编程。西安:西安电子科技大学出版社,1999 年8 月第一版,P270-298。
[34] 刘光。地理信息系统——组件开发篇。北京:中国电力出版社,2003 年1 月第一版,P143。
[35] 薛伟。MapObjects——地理信息系统程序设计。北京:国防工业出版社,2004年1 月第一版,P1,P72—82。
[36] 宋晓宇,单新建。Map Objects 2.0 在地震灾害损失评估系统开发中的应用浅 析。地震地磁观测与研究,第23 卷第5 期,P59。
[37] 张莉,王强,赵文,董莉。SQL Server 数据库原理及应用教程。北京:清华大学出版社,2003 年1 月第一版,P113—124。
[38] 杨继平,吴华等。SQL Server 2000 自学教程。北京:清华大学出版社,2000年11 月第一版,P5—12。
[39] 孟宪森,孙晓莉,关玉辉。用VB 语言实现地震观测资料格式转换。地震地磁观测与研究,2000 年4 月,第21 卷第2 期,P59。
[40] 李鸿吉。Visual Basic 6.0 中文版编程方法详解。北京:科学出版社,2001 年2 月第一版,P1—7。
[41] 李京。关于空间模型库系统的学术报告。P2—6。
[42] 赵寒冰,曾志远,庞崇林。流域模型库管理系统初步研究。计算机应用研究,2004 年第9 期,P92—94。
[43] 常晋义。基于知识的地震灾害损失评价系统的设计。常熟高专学报,2001 年3 月,第15 卷第2 期,P73—74。
[44] 王德俊,周士斌,邵伟民。面向对象知识库的设计。计算机应用与软件,2002年,第19 卷第9 期,P15。
[45] 董军,肖少拥。知识库的现状与发展趋势。计算技术与自动化,1995 年9 月,第14 卷第3 期,P1—2。
[46] 米尔扎伊(伊朗)、胥广银。地震危险性分析方法的回顾。国际地震动态,1995年8 月,P26—30。
[47] 雷建成,张耀国,周荣军,蒲晓红,何玉林。自贡市设定地震的确定。中国地震,1999 年12 月,第15 卷第4 期,P357。
[48] 韩竹军,张裕明,黄昭。城市震害预测中设定地震的确定问题。中国地震,1999 年12 月,第15 卷第4 期,P350—355。
[49] 李杰,李国强。地震工程学导论。北京:地震出版社,1992,P324。
[50] 宋建学,李杰。震后城市交通系统连通性模拟。自然灾害学报,1996 年1 月,P73—78
[51] 赵振东,余世舟。建筑物震后火灾发生与蔓延危险性分析的概率模型。地震工程与工程震动,2003 年,第23 卷第4 期,P183—187。
[52] 李升东,董梅,唐韵恒。中国地震灾害预测研究的进展。山西地震,1994 年,第2 期,P27—30。
[53] 尹之潜。城市地震危险性分析的基本框架和方法。地震工程和工程震动,1999年,第19 卷第1 期,P70—75。
[54] 傅征祥,李革平。地震生命损失研究。北京:地震出版社,1993 年,P20—25。
[55] 苏宗正,兰青龙。清徐县地震危险性分析。山西地震, 1995 年12 月,增刊,
[2] 李满春,任建武,陈刚,周炎坤编著。GIS 设计与实现。北京:科学出版社,2003 年8 月第一版,P1—P4。
[3] 傅征祥,李革平。地震生命损失研究。北京:地震出版社,1993 年10 月第一版,P1,P101—117。
[4] 郭增建,陈鑫连主编。城市地震对策。北京:地震出版社,1986 年9 月第一版,P13—16。
[5] 李荷,高小旺,苏经宇,刘启山等编著。城市和企业地震影响灾害预测及减灾对策。北京:中国铁道出版社,1997 年4 月第一版,P1—2。
[6] 吕春来,陈应方。城市的防震减灾系统。地震地磁观测与研究,2001 年8 月,第22 卷第4 期,P100—104。
[7] 宋瑞祥。防震减灾的重点在城市。防灾博览,2002 年,第6 期,P5。
[8] 王亚勇。城市地震灾害管理系统。建筑科学,1996 年,第2 期,P36。
[9] Kozin.,F 刘立强。灾难性地震作用下的城市反应及其重建的系统研究。世界地震工程,1989 年,第1 期,P59。
[10] 李天,李杰,王亚勇。城市地震灾害管理系统(EDMS)的基本构成与实现。世界地震工程, 1996 年8 月,第3 期:P1。
[11] 曲国胜,李亦纲,林松建,张宁等。福州市区地震灾害损失预测研究。防灾减灾工程学报,2003 年6 月,第23 卷第2 期,P70。
[12] 宋俊高,朱元清。GIS 技术应用于城市防震减灾工作。西北地震学报,2002年3 月,第24 卷第1 期,P85。
[13] 谢礼立,陶夏新,左惠强。基于GIS 与AI 的地震灾害危险性分析与信息系统。自然灾害学报,1995 年7 月,第4 卷增刊,P1—5。
[14] 左惠强,谢礼立,R.D.Borcherdt。设定地震影响场的GIS 模拟*。地震学报,1999 年7 月,第21 卷第4 期,P427—432。
[15] 邬伦,刘瑜,马修军,韦中亚,田原。地理信息系统原理、方法和应用。北京:科学出版社, 2001 年2 月第一版,P8,P176—192。
[16] 黄杏元,马劲松,汤勤。地理信息系统概论。北京:高等教育出版社,2001年12 月第二版,P5。
[17] 吴信才等著。地理信息系统设计与实现。北京:电子工业出版社,2002 年3月第一版,P5。
[18] 李杰,江建华,李明浩。基于GIS 的城市地震次生火灾危险性分析系统*。地 震学报,2001 年7 月,第23 卷第4 期,P420—426。
[19] 栾茂田,张略,杨庆,罗增文等。基于GIS 技术的钢筋混凝土框架结构震害预测系统设计。世界地震工程,2003 年3 月,第19 卷第1 期,P31—36。
[20] 李革平,陈棋福,陈凌,李闽峰。地理信息系统在地震破坏和损失评估中的应用。地震学报,1998 年11 月,第20 卷第6 期,P640—641。
[21] 王景来。地震灾害损失快速评估新方法研究。地震研究,2000 年7 月,第23卷第3 期,P357—359。
[22] 郑兆芯,黄晓岗,沈小七,潘丹。应用GIS 提高地震分析预报能力。地震学刊,2001 年9 月,第21 卷第3 期,P14—15。
[23] 庄苗,郭朝珍,林树。基于GIS 的地震综合预报系统的研究。福州大学学报(自然科学版),2001 年8 月,第29 卷增刊,P61—62。
[24] 石树中,宋立军,杨纪林,胡伟华,吴小莉。地理信息系统空间分析功能的应用。内陆地震,2000 年3 月,第14 卷第1 期,P25—26。
[25] 徐世河。软件工程基本概念( PPT )。徐州师范大学工程学院。http://www.163v.net/xsh/down/1
[26] 毕硕本,王桥,徐秀华编著。地理信息系统软件工程的原理与方法。北京:科学出版社,2003 年7 月第一版,P4—10。
[27] 学习园地——程序员之家网站, 软件工程的基本概念。http://www.txbstudy.com/others/others15.htm
[28] 樊红,张祖勋,张剑清。一种适合GIS 的软件工程开发模式。武汉测绘科技大学学报,1997 年9 月,第22 卷第3 期,P192。
[29] 贺汛。几种软件开发方法及其比较。军事通信技术,2000 年12 月,第21 卷第4 期,P78—79。
[30] 华一新,江南。面向对象GIS 工具软件的开发管理。解放军测绘学院学报,1996 年12 月,第13 卷第4 期,P288。
[31] 刘光。地理信息系统二次开发教程—组件篇。北京:清华出版社,2003 年1月第一版,P10-21。
[32] [美]Jon Bates,Tim Tompkins 著,贺健辉,董方鹏等译。实用Visual C++6.0教程。北京:清华大学出版社,2000 年8 月第一版,P472-479。
[33] 李晓华,谭皓编著。学用Visual Basic 6.0 编程。西安:西安电子科技大学出版社,1999 年8 月第一版,P270-298。
[34] 刘光。地理信息系统——组件开发篇。北京:中国电力出版社,2003 年1 月第一版,P143。
[35] 薛伟。MapObjects——地理信息系统程序设计。北京:国防工业出版社,2004年1 月第一版,P1,P72—82。
[36] 宋晓宇,单新建。Map Objects 2.0 在地震灾害损失评估系统开发中的应用浅 析。地震地磁观测与研究,第23 卷第5 期,P59。
[37] 张莉,王强,赵文,董莉。SQL Server 数据库原理及应用教程。北京:清华大学出版社,2003 年1 月第一版,P113—124。
[38] 杨继平,吴华等。SQL Server 2000 自学教程。北京:清华大学出版社,2000年11 月第一版,P5—12。
[39] 孟宪森,孙晓莉,关玉辉。用VB 语言实现地震观测资料格式转换。地震地磁观测与研究,2000 年4 月,第21 卷第2 期,P59。
[40] 李鸿吉。Visual Basic 6.0 中文版编程方法详解。北京:科学出版社,2001 年2 月第一版,P1—7。
[41] 李京。关于空间模型库系统的学术报告。P2—6。
[42] 赵寒冰,曾志远,庞崇林。流域模型库管理系统初步研究。计算机应用研究,2004 年第9 期,P92—94。
[43] 常晋义。基于知识的地震灾害损失评价系统的设计。常熟高专学报,2001 年3 月,第15 卷第2 期,P73—74。
[44] 王德俊,周士斌,邵伟民。面向对象知识库的设计。计算机应用与软件,2002年,第19 卷第9 期,P15。
[45] 董军,肖少拥。知识库的现状与发展趋势。计算技术与自动化,1995 年9 月,第14 卷第3 期,P1—2。
[46] 米尔扎伊(伊朗)、胥广银。地震危险性分析方法的回顾。国际地震动态,1995年8 月,P26—30。
[47] 雷建成,张耀国,周荣军,蒲晓红,何玉林。自贡市设定地震的确定。中国地震,1999 年12 月,第15 卷第4 期,P357。
[48] 韩竹军,张裕明,黄昭。城市震害预测中设定地震的确定问题。中国地震,1999 年12 月,第15 卷第4 期,P350—355。
[49] 李杰,李国强。地震工程学导论。北京:地震出版社,1992,P324。
[50] 宋建学,李杰。震后城市交通系统连通性模拟。自然灾害学报,1996 年1 月,P73—78
[51] 赵振东,余世舟。建筑物震后火灾发生与蔓延危险性分析的概率模型。地震工程与工程震动,2003 年,第23 卷第4 期,P183—187。
[52] 李升东,董梅,唐韵恒。中国地震灾害预测研究的进展。山西地震,1994 年,第2 期,P27—30。
[53] 尹之潜。城市地震危险性分析的基本框架和方法。地震工程和工程震动,1999年,第19 卷第1 期,P70—75。
[54] 傅征祥,李革平。地震生命损失研究。北京:地震出版社,1993 年,P20—25。
[55] 苏宗正,兰青龙。清徐县地震危险性分析。山西地震, 1995 年12 月,增刊,