基金项目:本文受公益性行业科研专项——西南地震应急对策新模式与关键技术研究(201108013)和地震应急青年重点任务——地震应急关键信息提取技术与快速发布软件研究(CEA_EDEM-201411)联合资助.
(Earthquake Administration of Yunnan Province,Kunming 650224,Yunnan,China)
technological system of earthquake emergency; information extraction; rapid release
备注
基金项目:本文受公益性行业科研专项——西南地震应急对策新模式与关键技术研究(201108013)和地震应急青年重点任务——地震应急关键信息提取技术与快速发布软件研究(CEA_EDEM-201411)联合资助.
结合“中国数字地震观测网络工程”建设以来省级地震应急指挥中心破坏性地震应急响应工作经验,分析破坏性地震发生后各级政府和应急工作组对应急快速响应期内应急关键信息的获取需求,研究快速响应期内应急核心信息的提取方法和快速发布机制,提出一种针对省级地震应急技术系统应急期综合信息发布技术的参考建议和新观点。
In the period(2001~2005)of the Tenth Five-Year Plan,as a sub-project of the China Digital Earthquake Observation Network Project,the Earthquake Emergency Commanding System was implemented in China. With the help of our experiences of the emergency response to the destructive earthquakes in the provincial earthquake emergency commanding centers,we analyzed the demand for the key information about earthquake disasters by the governments at all levels as well as the working groups,and studied the extraction and rapid release of the key information in rapid response period. As a result,we proposed some suggestions and new points to improve the current technology of the comprehensive information-release which is applied into the technological system of the provincial earthquake emergency.
引言
“十五”项目建设以来,我国在地震应急指挥决策领域开展了较多的研究工作,包括地震应急指挥模式、应急指挥技术体系、地震应急管理、地震快速评估等(姜立新等,2003)。在“中国数字地震观测网络工程”的推动下,建成了覆盖国家、区域、重点城市、灾害现场的4级应急指挥技术系统,促使应急指挥模式发生了较大变化,应急响应从传统分散型的应急模式转化为集现代计算机、网络通讯、灾害评估和指挥决策等技术为一体的综合性应急体系工作,实现了地震震情、灾情的应急指挥决策快速响应,灾害损失的快速评估与动态跟踪、辅助决策的信息服务和可视化指挥等系统工程。系统建成以来,为地震应急指挥提供丰富的理论基础和实践经验,大大提高了我国的地震应急响应能力。在提高破坏性地震的快速响应、应急产出服务能力方面发挥了积极的作用(帅向华等,2009)。
随着地震应急指挥体系开放性、共享性、互联程度的不断扩大(林山,刘凤仙,2011),地震应急信息服务保障问题逐渐成为各级地震应急技术平台体系应用、运维的核心业务工作,特别是汶川和玉树地震发生后,国家、社会、公众对地震应急处置的关注达到了空前的高度,对灾情的获取、快速评估与发布要求更高,要求发布速度要更快,这就对应急响应和处置工作提出了新要求和挑战。
1 地震应急信息服务现状分析
以云南省乃至全国多次破坏性地震的应急处置情况为例,各级政府领导对地震发生后数分钟内震区基本情况、灾情信息的获取需求尤为强烈。地震发生后,指挥部领导在第一时间赶赴应急指挥中心的过程中,从收到的地震三要素,到开展快速评估工作,再到初步评估结果产出,一系列工作流程执行完毕至少需要20~30 min,在这段应急信息获取的空窗期内,指挥部领导除简单的地震三要素外,将无法通过其他渠道进一步的获取关键的灾情和震区基本信息。这在一定程度上延误了指挥部领导快速掌握震情、灾情,甚至延误做出应急指挥决策的关键时间点。
同时,在应急期内,应急指挥中心作为各类震情、灾情信息的汇集、处置、评估的核心机构,虽然在灾情获取、动态跟踪等方面相对其他应急工作组具有无可比拟的时间优势,但同等时间条件下,其他地震应急工作组(如现场救援、灾害评估组等)却无法全面、及时获取这些有效信息,特别是地震应急现场工作队员在奔赴灾区的行进过程中,对当前地震的震情、灾情、地震应急处置进展缺乏了解,而这些信息对工作队到灾区开展工作却极为重要。
综上,结合云南地震应急指挥中心多次破坏性地震应急响应经验,现阶段省级地震应急指挥中心应急信息发布模式,存在以下主要问题和困难:
(1)在应急快速响应期内,指挥部领导和核心应急工作组存在信息获取的空窗期。
(2)在目前省级地震应急指挥中心采用的人工收集编辑综合信息,通过手机短信的形式发送给各级领导和地震应急队员的工作模式,存在手工编辑困难、发送速度缓慢、发送对象难以管理、发送优先级无法调整等问题。
(3)由于没有数据库的支持,无法对已发送的应急信息进行综合管理,无法存储、查询、浏览信息发送内容和过程,导致对震后应急处置的总结和分析工作难以开展。
2 地震应急关键信息提取研究(以云南为例)
作为我国地震灾害最频繁、最严重的地区之一,西南地区面临大震巨灾的高危风险。虽然“5·12”汶川地震后随着各部门对各类应急响应平台的建设不断深入,各类应急响应处置平台先后得到了补充和提高,但大多围绕基于硬件环境的应急技术系统展开,而较少基于应急响应流程、机制类的应急管理问题进行研究,这与人们对地震应急救援研究的方向及深度、广度,以及对西南地区的特殊性重视不足有关。
尤其是“8·03”鲁甸地震,由于特殊地理环境的因素,共造成了617人遇难,100余人失踪的惨痛灾难,因此,笔者以西南地区的特殊行政生态环境为背景,结合2014年度云南省地震应急指挥中心应对多次6.0级以上破坏性地震应急响应工作情况,综合研究了云南省地震灾害区域特点和应急救援特征,分析指挥部领导、工作组对应急快速影响期内应急关键信息的获取需求,确定了以行政区划、自然地理特征、人口特征、经济特征、房屋特征为主要结构的应急期内核心短信结构(表1)。笔者认为,通过科学有效的提炼,由以上5个分类描述信息共同组成的不超过200个字符的快速短信,可以在收到地震“三要素”后第一时间为指挥长、各应急工作组清晰展示震中地区基本情况,为接下来的各项应急处置工作提供一定的数据支持,进而提升做出应急指挥决策的关键时间点。
2.1 行政区划笔者以“中国数字地震观测网络工程”建设成果云南省地震应急基础数据库为基础,将云南省16个州(市)1 129个县进行行政区划编码,描述震中所在县区,及所属州(市)和其行政中心所在地信息,如表2所示。
2.2 自然地理云南地处我国西南高原,山地面积占全省国土面积的94%,地势北高南低,南北之间高差悬殊达6 000 m,中部断陷盆地星罗棋布。由于地形陡峭,容易引发滑坡、崩塌及泥石流等次发灾害,几乎每次发生在云南的破坏性地震都会引发不同程度的滑坡、崩塌(王景来,杨子汉,1988)。笔者以云南省地震应急基础数据库和百度百科词条为基础,描述目标县区所在州(市)区位(东、南、西、北部),海拔高低、地势情况、水系分布情况、平坝高原山地分布情况、气候情况,如表3、4所示。
2.3 人口和经济特征受特殊地理环境及民族特性影响,云南省东部地区人口的数量、群体规模和密度都远远超过西部,且各地县的经济水平、人口数量和密度存在较大差距,最高人口密度(昆明市五华区8 387人/km2)与最低人口密度(怒江州贡山独龙族怒族自治县9人/km2)、最高GDP水平(昆明市五华区84 884元/人)与最低GDP(昭通市镇雄县6 163元/人)差异巨大(云南省统计局,2013)。笔者以2013年云南省统计年鉴为基础(云南省统计局,2013),以人口密度、GDP指数、农民人均纯收入水平、财政收入指标和城镇居民可支配收入为属性,将云南省129个县经济人口特征进行综合聚类分析,如表5所示。
由于云南省各地区发展水平差异巨大,为科学分类,客观描述各县区经济和人口发展水平,笔者对各县区数据指标采用非层次K-Means聚类方法,通过距离矩阵的方式进行极差标准化处理:
G={x1-min(x)}〖JB<1*/〗{x1-max(x)}.(1)
其中,G为目标县区极差值,x1为第一属性值,min(x)为该县区第一属性在全省相同属性中的最小值, max(x)为最大值。
最终将目标县区人口和经济水平特征分别以人口高密集、密集、均值、较稀疏、稀疏和经济水平极高、较高、中等、较低、极低5级进行划分。
2.4 房屋结构特征云南地区房屋建筑类型主要包括钢筋混凝土剪力墙结构、框架剪力墙结构、框架结构、内框架结构、钢筋混凝土厂房、砖混结构、砖结构、砖木结构、木构架房屋、土坯房屋等。其它还有少量具有地域民族特色的圆木屋(主要分布在丽江、宁蒗泸沽湖畔彝族地区)、穿斗木结构竹编墙或木板墙(主要分布在滇南、滇西南傣族、佤族地区)(周光全等,2007)。笔者在进行房屋结构特征分类时,同时参考了2011年度中国地震局地震行业科研专项“西南地震应急对策新模式与关键技术研究(201108013)”研究成果和云南房屋结构为抽样调查统计情况,综合考虑了房屋抗震设防情况,房屋结构比例(卢永坤,戴博洋,2011),进而确定目标县区房屋结构综合特征,如表6所示。
2.5 提取信息编码建库通过对以上信息提取,以云南为例,建立129个县区包含行政区划、人口密度特征、经济特征、自然地理、房屋构造特征属性的核心关键信息编码库,使得每一目标县区对应特定编码ID,如表7所示。
3 信息快速发布机制研究
3.1 硬件平台信息快速发布硬件平台包含一套应急操作终端、一套服务器处理端、一台网络交换机、一台连接服务器操作端的SIM卡扩展池,其网络拓扑结构如图2所示。
3.2 快速发布作用机制EQIM的数据交换分为客户端和本地EQIM服务器之间的数据交换以及本地EQIM服务器和中国地震局EQIM服务器之间的数据交换(杨陈等,2009),在EQIM 客户端部署监听程序,获取地震速报数据。地震速报信息获取和和快速发布主要分为接收数据EQIM、解析速报参数、匹配数据编码、信息发送4 个步骤(图3)。
public boolean connect()throws IOException,LissException
{
private LissClient msgSrcClient;
private ArrayBlockingQueue<Result>queue;
this. msgSrcClient=new LissClient(profile.host,profile.port); //启用监听socket程序
this.msgSrcClient.setTimeOut(10000); //设置连接中断时间
this.msgSrcClient.login; //登陆EQIM客户端
this.msgSrcClient.setServerPassiveMode(true); //设置客户端数据传输方式
this.locResIn=this.msgSrcClient.retrieveResult("LOC"); //获取标识符LOC的数据
ExecutorService exec=Executors.newFixedThread Pool(2); //创建线程
exec.execute(new Receiver()); //线程执行从EQIM获取数据,放入队列
exec.execute(new Sender()); //从队列中解析获取地震速报参数
完成速报信息提取后,匹配数据编码,从数据库中抽取目标词条,向预设分组对象快速发布核心信息(图4)。
4 结论与讨论
该流程以EQIM 系统数据接收和自动解析,较好地解决了信息发布的时效性和准确性,而利用地震应急关键信息提取、数据匹配和模板预设,实现了地震应急期内的关键信息的快速推送,在2014年度云南省8月3日鲁甸6.5级、10月7日景谷6.6级地震的应急响应工作中得到了初步应用,其核心信息通过调制解调器扩展池快速送达指挥部领导和各应急工作组,对各方面第一时间了解震区基本情况发挥了积极作用,起到了一定的减灾实效。但目前,信息发布的内容和形式还较单一,核心信息库也仅是以县级作为目标统计单元,随着地震应急技术的发展,对应急期内核心信息的内容及表现形式需求的不断提高,我们在地震应急信息结构、发布模式和架构体系等应用方面还需要进行不断地探索和研究。
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