三维GIS筑造抗震设防新“堡垒”

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采访：邱观永  整理：李春阳
地震是破坏最大的自然灾害之一，直接威胁着人们的生命财产安全。经历了汶川地震、海地地震、日本大地震以及最近雅安地震的人们，可谓是谈“震”色变。这其中不仅是对地震难以预测的恐惧，更是对于地震灾害夺去生命、摧毁家园的心有余悸。
由于形成地震的影响因素复杂，且无法阻挡其发生，所以，地震灾害预防成为抗震工作的重点。三维GIS技术在空间分析方面具有强大的功能，如何充分应用三维GIS技术，为抗震设防建起一座坚固的“堡垒”？
海南岛，四面环海，风景惹人留连的同时，在1605年就曾发生过71/2级大地震。那么海南又是如何开展抗震设防工作的？吴铁生高工针对这些问题为我们做了详细解答。
五年磨砺，3S打造抗震“利剑”
2008年5月12日14时28分，一场地震，撼动巴蜀大地，震痛国人心灵，作为从事地震减灾工作的吴铁生，在地震第二天就与同事赶赴汶川救援，昔日情景对吴铁生来讲依旧历历在目。
“我们到达灾区时地震已经发生一天多了，但是灾害的规模和严重程度，以及救灾的重点在什么地方，当时都不了解。后来到了北川县城，才真正体会到灾害的严重性。当时在实际救援过程中，并没有灾区地理信息图，假如当时手上有一份电子地图，就可以立刻掌握当地地形地貌，什么地方地震滑坡灾害严重，同时也能迅速选择前往灾区的路径。”
2013年4月20日8时02分，四川再发强震，全国力量再次投入到了抗震救援工作中，而这也是对我国抗震救灾应急能力的一次考验。
相较于五年前，这次雅安地震，在震后1小时，就确定了灾情的规模，这是什么原因？吴铁生向我们解释道：“因为汶川地震五年来，国家非常重视地震应急指挥系统的建设。该应急指挥系统综合了通讯、网络、3S等技术，并已经集成了大量人口、经济、交通、地震、地质地貌等专题数据，成为灾害对策信息管理平台。可以说，在地震应急综合管理中它已经成为不可或缺的要素了。”
五年磨砺，我国地震应急指挥系统的建设，取得了长足的进步，为救援工作争取了时间，而这其中3S技术的应用，可以说是功不可没。
贯穿防震减灾三大体系
防震减灾有三大体系：地震监测预报、地震灾害预防和震后紧急救援。而这也是目前抗震工作的重点，了解这三大体系，对我国抗震工作的把握可以说有提纲挈领的作用。
“地震监测预报实际上是地震研究基础性工作。对地震进行监测，其目的是为地震研究积累充分数据，从而了解地震的机制，并为地震应急提供决策依据。地震预报则是试图对地震发生提前做出预测，随着科技的进步，将会在很大程度上降低人民的生命财产损失。”
“地震灾害预防，它的目的是在地震前避免或减轻地震所造成的危害，为此而进行的一些预防性工作。包括两个方面，工程性预防措施和非工程性预防措施。工程性的防御措施，实际上是一种技术手段，保证在项目规划选址、设计、施工中，抗震设防要求在每个环节都得到落实。非工程性的防御措施，主要是各级政府和社会组织，采取社会性的防御活动。”
“震后紧急救援，则是为了在地震发生后，能够尽快的抢救生命，减轻地震灾害的后果，防止灾害进一步扩大。”
在防震减灾三大体系中，3S技术可以说是贯穿其中，包括前期的监测、预防，还有后期的救援。比如在地震监测方面，现代的地震监测台网都实现了智能化、网络化，用的是地震遥测系统，不需要人值守，地震发生后，会自动将地震信息通过网络传送到中心，立即显示在地图上。可见，基于网络通讯、GIS、RS、GNSS等技术建立的地震监测台网，离开了3S技术的支持，将无法有效运转。
而在震后紧急救援方面，遥感、GNSS技术有着更为广阔的应用天地，“我们已经将遥感和GPS技术，广泛应用于识别和监测地震断层活动中。通过遥感图，来识别地震断层；跨断层GPS观测技术则将GPS站点布置在地震断层的两侧，通过监测GPS点的移动量，从而推知断层的活动速率。”
三维GIS，空间分析助抗震
三维GIS具有直观可视及强大的空间分析功能，应用在防震减灾方面，使得抗震工作开展如虎添翼。
首先，人口、经济、建筑物、构筑物、生命线、重点目标等等，这些基础数据是灾害评估和紧急救援的基础。三维GIS技术完全能够应用于这些数据的管理和维护。换言之，到底地震给一个地方带来多大损失，必须要有人口、经济、建筑、生命线、重点目标等数据积累，工作人员才可能进行震后快速评估。
其次，工作人员能够利用三维GIS技术对地震专题信息进行存储、管理、表达和分析。
吴铁生从现实出发，结合海南省抗震设防要求全程监管技术服务平台项目建设，为我们解读了三维GIS技术的实际应用。众所周知，海南陆地部分为岛屿，面临的防震减灾问题较之内陆更为复杂：过去曾发生过大地震，四面环海等。所以从防震减灾角度来看，更需要未雨绸缪。
“在海南我们已经在全国率先建成了一个基于MapGIS的全程监管平台，这个平台支持大容量数据库，具有高效海量空间数据的存储与索引功能和TB级空间数据的处理能力，能承受大量用户并发访问。该平台包含了抗震设防的各种要素，包括大区划数据、小区划数据、活断层数据、砂土液化数据、软土震陷数据、地震诱发崩塌滑坡数据、避难所数据、地震监测设施数据、工程场地数据等，数据非常广泛、全面，满足了审批支持与备案监管业务的应用要求。我们用MapGIS对这些地震专题数据进行统一综合管理。并且通过全程监管平台的强大的空间分析功能，实现了抗震设防要求与判定的自动化。”
“全程监管平台，有一个技术支撑系统——技术支撑平台，正是它实现了抗震设防要求判定的自动化，即用户只要输入工程场地范围坐标，就能立刻给出该项目的地震动参数环境；它还能自动给出该项目地震地质灾害环境，包括与地震滑坡崩塌、地震构造、砂土液化、地震活断层的空间分布关系。此外，它也可以根据项目类型，自动判别该项目是不是会影响地震监测设施和地震监测环境。这些功能都是基于三维GIS技术的空间分析功能来实行的。”
海南省抗震设防全程监管平台已通过包括有地震、国土环境资源、测绘、高校等行业相关专家组成的验收组验收。
打通地震预防的各个环节
抗震救灾，永远是一个不过时的话题。在吴铁生看来，未来抗震工作的重点仍是要以预防为主，“地震来了，我们无法阻止，但是我们可以预防灾害，这样的例子在国外有很多。在智利、日本等一些地震频发国家，在建设时会加强建筑的抗震要求，即使发生7级以上地震，也能减轻人民生命财产损失；但我们国家地震频发区往往存在不少老旧的房屋，一旦发生强震，很容易损毁，人民生命财产面临严重威胁。所以，未来防震减灾工作的重点当是地震灾害的预防。”
三维GIS作为信息化技术，也应积极应用到地震预防工作中，真正落实到规划选址、设计施工等各个环节。 “在规划选址方面，海南通过全程监管平台，把各种地震相关的专题信息，以及基础地理、人口经济等资料，收集建库。然后，通过三维GIS技术的空间分析功能，根据地震构造、地形地貌等信息，进行分析处理。地震后，该处会不会产生滑坡崩塌？地震、滑坡崩塌的风险有多大？通过分析结果，就可以在规划选址的时候，避免选择不当。另外，也可以利用三维GIS空间分析功能，掌握其它地震地质灾害，包括地表错动、砂土液化、软土震陷等次生灾害的空间分布规律。”
从谈话中，我们可以感受到吴铁生对三维GIS在地震灾害预防方面的应用是充满信心的。
“当然，我们也可以将三维GIS技术应用于行政管理方面，对每一个建设项目进行抗震设防要求监管。该项目如何设计，设计方面是否满足了抗震设防要求，施工时有没有严格按照抗震设防要求来进行等等一系列问题，对抗震设防要求进行严格管理。这样也能够有效减轻地震灾害造成的损失。实现抗震设防要求确定的网络化、科学化、规范化和智能化。”

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