基于GIS的城市地震预警系统

基于GIS的城市地震预警系统

摘要：地震是对人类造成最大人身和财产损失的地质灾害之一，我国处于城市化的高峰期，城市人口多，重要的企事业单位多集中在城市，因此地震一旦降临城市，将对城市带来不可估量的财产损失。地理信息系统（gis）是在地理学、地图学和计算机科学发展的基础上，对一个地区的详尽地理信息进行输入和处理的计算机系统，在科技日益发展的今天，gis技术已经比较成熟。将该技术运用于城市地震预警体系，是城市预警体系日益成熟和发展的标志，也是科技不断创新和发展的结果。

关键词：gis；城市地震预警系统；应用

引言

地震是地壳在内、外应力作用下，集聚的构造应力突然释放，产生震动弹性波，从震源向四周传播引起的地面颤动。它是地球上经常发生的一种自然现象，地壳快速释放能量造成的地表振动，对地表生物和建筑的摧毁力度是极大的。地震也是目前人们无法避免和准确预测的自然灾害之一，比起气候灾害，人们更难预测地震发生的准确时间、地点和发生的强度，因而地震对人们的生命财产安全造成的威胁程度又增强了一步。我国拥有世界上最多的人口，在城市化速度急剧加快的今天，我国城市人口密度达到了有史以来最大的程度。许多企事业单位和地域资产都聚集在城市，因而地震如果发生在城市，不仅对城市财产造成毁灭性的打击，对整个国民经济和城市居民的人身安全也带来了巨大的威胁。因此，如何加强城市

地震预警体系的建设，加强对地震前的安全预警，使人们在地震时能够赢得逃生的时间和机会，尽量减少地震对城市的摧毁和破坏，是当今政府和科学界普遍研究的话题。gis的演进和计算机科学技术的发展，为地震预警系统的研究和改进提供了有力的技术保障，使地震预警系统的建设更加具有科学性和针对性。那么，什么是gis，它在地震预警系统中到底能起到什么作用呢？又该如何改进这种技术用以造福人类呢？本文将通过gis的工作原理等方面，对这些问题做出一一阐述。

1 gis的概念

gis是基于计算机为计算和分析工具，基于地理学、地图学和计算机科学理论基础上对研究地域的地理空间信息进行储存、处理、显示和编辑、分析、输出和应用的地理信息系统。随着计算机科学技术和卫星技术的不断发展，gis技术在结合计算机运算的信息系统日渐被人们在研究气象和地质灾害中所接受。

地理信息系统在最近30年内有了飞跃式的发展，如今的利用面几乎覆盖了包括城市交通物流、地质自然灾害探究、农林牧副渔业等的所有领域，为当地经济发展和城市规划以及资源开发和灾害的预警都起到了非常积极的作用。

2 地震预警系统

2.1 工作原理

地震时地壳的剧烈运动所产生的地震波从地壳到地表需要经历6371km的路程，因此在地震发生时，人们不能立刻知道地震的存在，

地震也不会对地表造成巨大的损害。地震预警系统的工作原理就是利用地震波探测工具探测出地震发生时刹那间的地震波，然后传到计算机，计算机迅速对地震波做出计算和分析，在地震波上升到地表前对地震发生的烈度进行有效的监控和计算并对人们发出预警。人们可以通过这个时间差额来迅速做出反应，尽量减少伤亡和财产损失。例如：地震波从震源到地面的时间大概是20秒，地震预警系统在3秒内测得地震数据并发出了预警信息，那么收到预警信息的人们就能有17秒的应急时间。

2.2 我国地震预警系统的现状分析

我国处于环太平洋地震带和喜马拉雅山地震带之间，是一个地震灾害多发的国家，并且我国的主要城市和工业生产基地都在地震灾害频发的东部沿海环太平洋地震带中，地震给我国国民经济和国民人身安全都带来严重的威胁。

然而尽管我国是地震多发国家，但是在地震预警系统的建设方面却投入得很少，防御地震灾害和对地震的预警机制都很不完善。据了解，除大亚湾核电站中，我国让法国人承建了一个由地震监测网络和人工决策结合的地震预警系统外，几乎都没有自主建设过其他监控系统，对地震预警系统的研究也没有纳入到政府的工作日程中，在地震预警的研究和利用方面，我国几乎是一片空白，而这些预警系统早在半个世纪前，国外就有了具体的研究日程和研究成果。这与我国地震多发、地震造成人员伤亡和财产损失巨大的基本国情不符合，因此，为了保证国民经济持续有力地发展和人民生命

财产安全，我国地震台网的建设和预警系统的研究必须尽快纳入正常轨道上来。[1]

3 城市地震预警系统

城市地震预警系统是对城市地震中，对从地震源向震中地表发射地震波进行有效的检测和计算，并迅速对地震的可能烈度和摧毁强度做出精确计算得出结论告知城市居民，为城市居民的逃生赢得时间。由于我国城市人口密集度很高，许多生产资源和生产过程都集中在城市，因而地震对我国的城市特别是沿海的大城市的摧毁程度很大，对我国国民经济也有很严重的影响。在这种前提下，城市地震预警系统在我国显得尤为重要。

目前我国城市地震预警系统的结构包括基础信息查询、信息管理和对地震的职能分析三个部分，基础信息查询主要是基于原来在计算机中输入的建筑人文历史资料和建筑资料在系统中调用和核对；信息管理主要是对原有的信息进行添加和删除等工作；地震职能分析是在系统中设置地震模型和根据地震波的强度确定和显示地震源的过程。[2]

4 gis系统在城市地震预警系统中的运用

4.1 gis系统能够为城市地震预警系统的计算提供大量的空间和属性存储，具备满足数据更新、统计、分析和处理的能力，为预警系统提供便利的计算工具。

4.2 gis能够为预警系统提供立体化可视模拟图像，并能够为地震的分析和准确计算提供合理化的一体化统计计算分析结果。

4.3 gis的卫星和遥感系统能够对城市地震源的经纬度位置和海拔高度做出准确的运算，与地震预警系统的结合能够为地震预警系统提供更加便捷和准确的判断结果。

4.4 gis在预警系统的决策化过程中，能够为预警系统的决策提供准确的图层显示和数据分析，为预警系统提供多重的决策功能从而保证决策的科学性。

4.5 gis可以结合卫星对灾害发生地的交通情况和基础建筑情况进行科学分析，为人们提供合理的避险路线和逃生方法。

因而，结合了gis系统的地震预警系统，能够更加准确地判断出地震源的位置，从而经过计算机繁杂的计算得出科学合理的应急结论，从而为城市人员和财产的转移赢得宝贵的时间。其次由于结合了更加科学的运算工具和分析工具，地震预警系统也能够对地震做出更加精准的判断。

5 建立基于gis上的城市地震预警系统需要注意的问题

5.1 首先，要对该城市的所有地理信息进行探查和了解，并将获得的地理信息和数据准确无误地输入到地理信息系统中。

5.2 要在gis的工作背景下建立起对整个城市地震灾害的立体分析模型，以便在灾害发生时，在使用gis时能够准确的把握各项基本信息。

6 结束语

我国城市（特别是东部沿海城市）对地震的免疫能力较弱，而一旦地震对该地区造成威胁，将对我国整个国民经济带来严重后果，