1、地理空间信息技术在应急救援中的应用地理空间信息技术在应急救援中的应用刘亢，博士刘亢，博士应急管理部应急管理部应急搜救中心应急搜救中心GEDAS 国际地震灾害预警系统EDAS 国家地震灾害预警系统快速预警与应急对于一个全球性的地震灾害事件，受灾区域与援助组织要根据灾害的发生发展做出援助、应急和重建决策，为使上述决策科学合理，应提供预警信息与分析、灾害态势分析、需求分析、灾害监控分析、灾害评估等决策信息支持服务。地震灾害预警是应对灾害事件信息支持过程的第一步，要求在灾害发生后，在尽可能短的时间内，给出灾害可能损失的快速估计，及未来发展态势的判断，支持应急与救援决策。2001年，中国首支国际性的救援

2、队伍中国国际救援队成立，并在随后的十几年中陆续参加了阿尔及利亚、伊朗巴姆、印度洋地震海啸、巴基斯坦、印度尼西亚日惹、海地、巴基斯坦洪水、新西兰、日本、尼泊尔大地震的国际救援工作，扩大了我国的国际影响并带动了我国应急救援的基础设施建设和科学研究的发展。中国国际救援队快速响应的需要基地流动医院工作区在全球性的地震灾害应急救援研究方面，我国目前基础薄弱，建立一个全球性的地震灾害预警系统，不仅能够为中国国际救援队参加国际救援事务提供有效的信息与技术支持，同时能够积累资料，开展相关领域研究，提高我国应对国内、国际灾害事件的水平。中国国际救援队快速响应的需要GEDAS 国际地震灾害预警系统（Global

3、Earthquake Disaster Alert System）技术背景1、地理信息技术 GIS2、短信息技术 SMS、MMS3、电子邮件服务 EMAIL基础数据数据库由矢量和栅格格式的地理信息数据及文档组成。地理背景数据，高程、影像数据，历史地震灾害、地质构造背景，人口、经济数据以地理信息数据格式存储。国家概况、救援队伍、救援装备、救援案例等以文档格式存储。1、全球范围的破坏性地震数据库收集整理了已有破坏性历史地震灾害资料，通过处理建立了破坏性地震灾害震例数据库。数据库的内容包括地震基本参数、造成的损失情况，是否引起海啸等。2、基于 VMAP0的全球尺度基础地理数据库美国国防部国家测绘局(

4、NIMA)提供的VMAP0（Vector Smart Map0）矢量数据，比例尺为1：100万，包括行政界线、道路、河流、居民地、植被等基本地图要素。2、基于 VMAP0的全球尺度基础地理数据库对VPF格式的VMAP0数据进行了格式转换和分层处理，形成了ArcGISGeodatabase格式的全球1：100万的基础矢量数据。仍按原分区分成4个Geodatabase数据。3、基于 SRTM的数字高程数据库SRTM全球数字高程数据由美国奋进号航天飞机获取，系统基于SRTM数据建立全球90米分辨率的数字高程模型，数据按5度间隔进行分幅，以GEOTIFF格式存储。3、基于 SRTM的数字高程数据库4、

5、基于Landsat的遥感影像数据库NASA制作了覆盖全球的基于Landsat的影像数据，建立全球的遥感影像数据库，数据按UTM投影进行分幅，以MrSID格式存储。4、基于Landsat的遥感影像数据库BALAKOTBALAKOT邻近地区三维影像图邻近地区三维影像图北北BALAKOTKANSHIANSANGARHKAWAISATBANIJABORI基于NASA 全球数字高程数据及ETM数据制作5、基于Landscan的全球人口经济数据库美国能源部的橡树岭国家实验室（Oak Ridge NationalLaboratory，ORNL）自1990年开始Landscan全球人口数据项目，1998年发布

6、第一个版本，至2005年已发布多个更新版本。Landscan全球人口分布数据集以GPW等数据集为基础，但加入了更多的人口分布模型参数对人口分布进行建模、调整。因此，这一数据集更好的反映了人口随土地利用性质、道路分布、地形地貌的变化。Landscan数据的分辨率为1公里，是目前精度较高的全球人口分布数据集之一，也是一些国际灾害应急机构与预警系统进行分析时主要采用的人口数据。5、基于Landscan的全球人口经济数据库虽然有部分观点认为Landscan的数据过于模型化，而且由于采用的行政单元数量少于GPW数据，并采用了很强的建模结果，使其数据并不适用于进一步的分析，但由于这一数据已充分考虑了各种因

7、素对人口分布的影响，因此比GPW数据更适于用于灾害评价。本项目基于LANDSCAN数据建立了全球人口数据网格，这一数据可用于灾害的快速影响估计。5、基于Landscan的全球人口经济数据库本系统收集了各国的GDP数据，结合人口资料，建立各国人均GDP数据库，可用于地震经济损失影响估计。6、国家政治文化背景数据库以美国CIA的Factbook和我国外交部的资料为基础，经过分类整理，建立了中、英文的国家概况数据库，以WORD格式存储，包括个国家的人口、经济、自然、基础设施等基本情况。7、国际救援力量数据库收集了目前世界上实施国际救援任务的各国国际救援队基本情况，包括救援队数量，装备配置、各救援队的

8、人员来源及组成、国内管理机构、国际救援时的组织管理、规章制度以及各工种的现场工作办法、各救援队负责人以及可能的联系方法等，建立了国际救援力量数据库，以WORD文档格式存储。8、救援装备数据库分类收集并整理了目前世界上主要救援设备的类型、主要功能、维护方法以及在紧急和日常情况下的管理、主要的救援设备生产商以及联系方式等，建立了国际救援装备数据库，以WORD文档格式存储。9、救援案例数据库收集整理了已有的地震灾害国际救援资料，通过分析，建立了救援案例数据库，用于地震救援参考，数据库的内容包括灾害基本信息、救援过程、成功案例、经验教训等。100公里内人口P地震震级M震源深度DD=300由于此次地震震

9、源很深。初步估计不会造成人员伤亡。D=100M0初步估计此次地震会造成一定的人员伤亡。由于此次地震影响区域内基本无人居住，初步估计不会造成人员伤亡。是否是是是否否P=100000P=500000M7初步估计此次地震不会造成人员伤亡。初步估计此次地震会造成一定的人员伤亡。M=6初步估计此次地震会造成一定的人员伤亡。初步估计此次地震会造成较大规模的人员伤亡。M7初步估计此次地震会造成较大规模的人员伤亡。初步估计此次地震会造成大量的人员伤亡，应予以密切关注。否否否否否否是是是是是M(magnitude)D(Sea Depth)M6AM7D200ABYESNOYESYESNOD200D1000BCDN

10、ONONOYESYES预警等级预警等级判定标准判定标准描述描述4 4（蓝色）（蓝色）66级，或级，或6 6级，但海级，但海水深度小于水深度小于200200米米基本可排除发生海啸的可能基本可排除发生海啸的可能3 3（黄色）（黄色）66级，海水深度大于级，海水深度大于200200米，或米，或7 7级，但级，但海水深度小于海水深度小于200200米米发生海啸的可能性很小，或即使发生海啸的可能性很小，或即使发生也不会产生破坏发生也不会产生破坏2 2（橙色）（橙色）77级，海水深度大于级，海水深度大于200200米，小于米，小于10001000米米发生海啸的可能性较大，但影响发生海啸的可能性较大，但影响

11、不大不大1 1（红色）（红色）77级，海水深度大于级，海水深度大于10001000米米发生破坏性海啸的可能性较大发生破坏性海啸的可能性较大海啸预警模型总体框架地震信息自动获取地震信息自动获取基于GIS的灾害评价分析基于GIS的灾害评价分析发布预警（EMAIL、SMS）发布预警（EMAIL、SMS）WEB信息发布（新闻、地图服务）WEB信息发布（新闻、地图服务）基础数据库、模型库信息获取、分信息获取、分析与发布析与发布信息获取、分信息获取、分析与发布析与发布地震信息地震信息地震信息地震信息信息保障组信息保障组信息保障组信息保障组软件界面参数输入区参数输入区信息展示区信息展示区参数设定区参数设定区

12、信息的使用一条短信（SMS）：YellowUSGS:M5.3,12/26|23:47:12,33.11,39.52,10.00,等级震级发震时间震中经度 震中纬度 震源深度central Turkey|Pop:100,3661865;50,672215;20,16728;位置人口信息10,7146;/TDNERSS信息的使用一条彩信（MMS）：据美国地震台网信息：世界标准时间（晚北京时间8个小时）2008年05月10日20时01分，southern Greece发生5.0级地震，震中位于东经22.30度，北纬36.35度，震源深度约24.20公里。震中半径100公里范围内人口分布情况：Pop:

13、100,3661865;50,672215;20,16728;10,7146。初步估计此次地震不会造成人员伤亡。地震发生在海域，但基本可排除发生海啸的可能。此报告由国际地震快速评估系统自动生成，未经人工处理。技术支持：中国地震应急搜救中心技术部信息的使用1234561封邮件：地震基本参数、城市、历史地地震基本参数、城市、历史地震、人口、灾害规模判断震、人口、灾害规模判断GEDAS126.COM信息的使用信息服务网站：10.9.1.106:8080EDAS国家地震灾害预警系统（National Earthquake Disaster Alert System）人员伤亡与经济损失估计模型地震次生灾

14、害预警模型重大工程震害预警模型地震灾害综合预警模型应用模型与服务系统研发地震灾害的影响估计圆模型）（16r1.792ln-4.454m 4.493I）（16r1.792ln-4.454m 4.493I中国东部：中国西部：椭圆模型I1=2.033+2.01M-（0.923+0.151M）ln(R1+27.035)I2=0.064+1.949M-（0.433+0.169M）ln(R2+13.073)延长轴方向延短轴方向地震灾害的人员伤亡估计第一种方法是人口密度与烈度的经验关系。其中人口密度参数需要给定，默认情况下，农村地区取100人/平方公里，城市区取500人/平方公里；第二种方法是采用死亡率与烈

15、度的经验关系，人口数据通过全国公里网格的统计资料；第三种方法是基于倒塌率和人口统计数据的经验关系。1nFR=-44.466+14.331lnI+0.960ln3.13)CR(479.12logFR1.0地震灾害的经济损失预测对于经济损失，目前来讲，对于全国尺度的损失预测，采用基于GDP的方法是比较可行的，采用陈颙等给出的经验关系，及全国公里网格的GDP数据，可进行损失的快速粗略估计。综合预警模型Amax（M-4.5，0）0.5lg（max（P/80000，0）max（V，0.5）1.5/3A为预警值，M为地震震级、P为六度烈度以上影响区域内的人口数，V为欧洲人道主义救援组织ECHO下属研究机构

16、给出的受灾地区灾害脆弱性易损性平均值V（李亦纲等，2006）。地震滑坡预警模型根据前人的研究成果，采用综合指标法对地震诱发的滑坡和崩塌进行预警是较可行的方法。从目前可获取的影响因子数据来看，烈度可通过地震衰减关系得到，坡度数据可通过数字高程数据获取，其他数据则较难获取，而且不易表述。因此，在目前的情况下，建立基于烈度和坡度数据的地震崩塌、滑坡的预警模型。参考前述赋值关系，给出如下的地震滑坡因子赋值关系。地震海啸预警模型地震海啸预警判定标准及预警等级描述地震海啸预警判定标准及预警等级描述预警等级判定标准描述4（蓝色）6级，或6级，但海水深度小于200米基本可排除发生海啸的可能3（黄色）6级，海水

17、深度大于200米，或7级，但海水深度小于200米发生海啸的可能性很小，或即使发生也不会产生破坏2（橙色）7级，海水深度大于200米，小于1000米发生海啸的可能性较大，但影响不大1（红色）7级，海水深度大于1000米发生破坏性海啸的可能性较大海啸一般是指海底地形发生隆起、下沉所引起的特大海浪。由地震引发的海啸称地震海啸。此外，海底火山爆发，海岸或海底隆起发生崩塌滑坡使地形改变也可以引发海啸。地震次生火灾次生火灾的预警模型，对于全国尺度的地震次生火灾预警，比较可行的是估计建筑物倒塌面积，并根据起火次数的经验统计关系，预测次生火灾的起火次数，并给出预警等级及描述。精确的建筑物倒塌面积估计要根据建筑

18、物的统计资料给出，但目前地震的发生还具有很大的偶然性，很难给出地震影响区域内的建筑物统计资料，因此，本系统采用如下的经验公式，进行建筑物倒塌面积的粗估：倒塌面积倒塌面积=倒塌率倒塌率*居住用地面积居住用地面积*建设用地比例建设用地比例*容积率容积率其中倒塌率可由经验统计给出，居住用地面积可由土地利用现状图得到，建筑物用地比例可根据统计数据得到，一般可取0.2，容积率也可由统计数据得到，一般可取0.5。大坝震害预警模型综合目前的大坝震害情况及前人给出的预测要素、判定矩阵及震害等级描述，给出如下的大坝震害预警判定模型及预警等级描述。类型678910混凝土44432其他44321上表考虑的为坝基为岩

19、基的情况，如果坝基为土基，则预警等级相应调高1级。预警等级描述4（蓝色）基本无震害3（黄色）坝体有轻微震害2（橙色）震害较严重，坝体及坝基遭到不同程度破坏1（红色）重大震害，坝体及坝基遭到不同程度破坏大坝震害预警等级描述大坝震害预警判定标准核电站震害预警模型核电站震害预警判定标准核电站震害预警判定标准烈度678910预警等级44321上表考虑的为坝基为岩基的情况，如果坝基为土基，则预警等级相应调高1级。预警等级描述4（蓝色）基本无影响3（黄色）可能有影响，应给予关注2（橙色）有轻微影响，应派专家进一步鉴定1（红色）影响较大，应重点关注核电站震害预警等级描述核电站震害预警等级描述应用模型研发-基

20、础数据全国全国1km1km格网人口空间化数据格网人口空间化数据全国全国1km1km格网格网GDPGDP空间化数据空间化数据应用模型研发-基础数据高程数据采用GOTOPO30的全球数字工程数据，分辨率为1Km，截取其中的覆盖中国区域的数据子集。数据采用ArcINFO GRID格式存储。并使用坡度数据用于滑坡的危险性分析。GTOPO30 1KmGTOPO30 1Km网格数字高程数据网格数字高程数据应用模型研发-基础数据ETOPO2的高程数据分辨率为2度，分辨率较低，但该数据集有海洋部分的高程数据，可用于地震海啸的估计。ETOPO2ETOPO2数字高程数据数字高程数据应用模型研发-基础数据应用模型研

21、发-基础数据大坝数据库由水利科学信息共享网提供，包括我国1500余座30米以上的大坝数据，数据内容包括大坝的结构类型、建造年代、坝基、坝高及水库库容等基本情况。大坝数据主要用于大坝的震害估计。我国我国3030米以上高坝数据米以上高坝数据应用模型研发-基础数据中国核电站分布数据计算模型的软件开发本系统提供两个模型库，即HazardMath和HazardSpatial。前者为基本的数学模型，不涉及空间数据的叠加分析，内容为衰减关系计算、人员伤亡与经济损失预测、火灾预测模型等，数据输入不涉及人口、GDP、高程等空间数据。HazradSpatial在HazradMath的基础上，添加了基于空间数据的分析，可以指定数据源作为基本输入参数。HazardSpatial的模型包括衰减场数据的生成、人员伤亡与经济损失预测、大型工程、崩塌与滑坡、次生火灾的预测预警模型。HazardSpatial的分析基于ArcGIS提供的空间分析功能，通过图层的叠加与空间统计等实现。计算模型的软件开发地震灾害预警基础数据库空间叠加分析危险指数计算预警等级判定综合分析预警等级判定结果及描述应用服务系统的研发谢谢！