防震减灾技术平台设计

第20卷第6期
2011年12月自然灾害学报JOURNAL OF NATURAL DISASTERS Vol．20No．6Dec．2011收稿日期：2011－02－20；修回日期：2011－11－22
基金项目：国家科技支撑计划项目（2006BAK01A28－01）；中国地震局重点项目（CEA －EDEM －07001）
作者简介：帅向华（1973－），女，副研究员，硕士，主要从事震害预测、地震灾害应急及GIS 应用研究．E-
mail ：shuaixhua@sina．com 文章编号：1004－4574（2011）06－0040－05
防震减灾公益服务短信技术平台设计与实现
帅向华1，郑向2
（1．中国地震台网中心，北京100045；2．中国地震局地震预测研究所，北京100036）
摘要：提出并设计了防震减灾公益服务短信技术平台的总体思路、系统框架、关键环节和各项功
能。

该平台首次基于无线公网、综合应用短信技术、GPRS 技术、GPS 技术和GIS 技术，以及地震现场
灾情文字和图像信息的获取、定位与综合分析，以及移动信息发布与服务等。

该平台的技术实现已
经在国务院抗震救灾指挥部和部分区域中心作为业务系统运行多年，
在历次地震中发挥了重要的作用。

关键词：防震减灾；公益服务；无线公网；短信技术；GPRS ；GIS ；灾情获取；移动服务
中图分类号：P315．9文献标志码：A
Design and realization of SMS technology platform for earthquake
disaster mitigation public service
SHUAI Xiang-hua 1，ZHENG Xiang 2
（1．China Earthquake Networks Center ，Beijing 100045，China ；2．Institute of Earthquake Prediction ，
China Earthquake Administration ，Beijing 100036，China ）
Abstract ：This paper proposes and designs the general thought ，framework ，key links and function of SMS technol-ogy platform for earthquake disaster mitigation public service．For the first time the platform based-on wireless pub-
lic network ，integrated the use of SMS ，
GPRS ，GPS and GIS technology ，realized the earthquake field disaster situa-tion character and image information acquisition ，positioning and comprehensive analysis ，and the mobile information release and services ，etc．The platform technology realization has already come into operation as the business sys-tem for decades in State Earthquake Disaster Mitigation Headquarters and some regional centers and in all previous earthquake also plays an important role．
Key words ：earthquake disaster prevention and reduction ；public service ；wireless public network ；short message technology ；GPRS ；GIS ；disaster information acquisition ；mobile service
我国大陆约占全球陆地面积的1/14，但20世纪有1/3的陆上破坏性地震发生在我国。

1900年以来，我
国大陆地区已经发生6．0至6．9级地震416次，
7．0至7．9级地震70次，8．0级及以上地震6次。

这些巨大灾害均给国家经济和社会稳定带来了强大冲击和深远影响。

不仅如此，我国部分地区还发生过多次因地震或地震谣言而引发的社会动荡，给社会安定带来了很大的危害。

地震以后，由于缺乏灾情采集手段，灾情的
获取变得非常困难和滞后，“十五”期间在国家中心和新疆、甘肃、四川、云南4个省建设了现场通讯车可作
为地震灾情采集的手段，但也只是杯水车薪，难以解决中国大陆范围如此幅员辽阔的地震灾情获取问题，由
于发震地区可能地形复杂，难以在时间上满足灾情获取的及时性要求，因此，发展多手段的地震灾情获取技
术非常迫切。

基于移动无线公用网络GSM ，GPRS ，CDMA ，CDPD 和3G 技术的发展及手机的普及，为地震灾
情获取技术的发展提供了一个非常好的手段；而且，我国已经建立了相对固定的地震灾情速报人员网络，规模达到十余万人，同时，也可以通过该平台向普通民众普及地震知识，让更多的人成为志愿者，参与地震灾情速报。

因此，依靠量大面广的手机终端用户获取灾情成为一个切实可行的手段，同时，在地震谣言期间和应
急期间还可以面向不同层次的用户发布震情、
灾情信息、灾害防御知识、辟谣信息等相关信息，实现信息的移动发布和地震应急的移动办公。

2007年10月，工信部批准中国地震局使用12322特服号码作为防震减灾公益号码。

防震减灾公益服务短信技术平台正是基于12322特服号码和上述思路而进行关键技术研究和设计，并在国家中心和部分区域中心实现了技术平台设计内容。

事实上，世界各国也都纷纷充分利用无线公网资源和基于此发展起来的各项技术作为减轻地震灾害等自然灾害的有力手段。

例如，日本为减轻地震灾害，建立了覆盖全面的灾害管理信息网络。

日本气象厅利用24小时制监测系统确保在地震发生的瞬间计算出震源、规模、是否引发海啸并发出海啸警报和预报。

地震后马上把有关信息发送到相关机构，专门开设灾害短信业务，一有震情，手机上立即显示免费相关信息。

目前，日本政府正在研制一种通过手机来发送预警警报的紧急广播系统。

该系统将会采用数字传输的方式及时得为用户传输有关灾害的情况介绍以及相关的安全撤离方面建议［1］。

印度北部的比哈尔邦于2008年研
制了手机洪水监控系统，
即在洪区保持不间断的信息值守以及为灾区群众提供持续救援。

基本做法就是通过手机短信将洪水水位照片及应对措施不断地发给灾区群众，以便最大程度地节约时间，保障群众的生命和
财产安全［2］。

美国USGS 的全球地震应急反应快速评价系统可以快速判断地震发生的地点及深度、震级大小、各烈度区内人口的规模、震区易损性描述和地震影响评估的信度，并通过寻呼机、手机和电子邮件发布对地震影响做出快速估计警报，同时将振动分布、人口密度和可能的滑坡分布图进行显示，帮助应急救援组织、政府机构制定地震灾害的应急反应方案
［3］。

由此看来，手机或类似手机的无线终端在灾情应急方面正逐渐
发挥其应用普及、随时使用等优点。

图1
防震减灾公益服务短信技术平台总体框架Fig．1General framework of SMS technology platform for earthquake disaster mitigation public service
1系统框架设计
防震减灾公益服务短信技术平台的总体框架包括三个层次，分别为国家中心、区域中心（以省为单位）、地市节点。

全国采用统一12322服务信道和号码，实现国家中心集中管理服务、统一权限设置、各中心节点独立发布处理。

国家中心、区域中心和地市节点之间的数据库采用逐级集中分布式管理模式，数据可实现逐级共享；灾情结果信息可在国家中心与各节点实时同步，全国设立统一权限管理，各节点拥有管辖区域范围结果信息的同步共享。

下图1表示了防震减灾公益服务短信技术平台的总体框架。

其中，国家中心使用
·14·第6期帅向华，等：防震减灾公益服务短信技术平台设计与实现
12322号码，而各区域中心和地市节点使用12322+00+各省国家行政区代码中的前两位代码。

2通讯网络设计
12322防震减灾公益服务短信技术平台的通讯网络独立成网，与现有的地震行业网、互联网实现逻辑隔离，
保证系统的独立性与安全性，通过防火墙等安全设备，分层部署详细的安全策略以保护国家中心。

同时，依托地震局行业网系统，在此基础上通过VPN 技术，实现国家中心与全国各区域中心的网络通讯，从而大幅度减少系统建设和运行中长途信道费的投入，并能实现系统独立运行的安全要求。

图2
网络拓扑图Fig.2Network topology
通讯网络为星形结构，总体分为核心层（国家中心）、接入层（区域中心）以及广域网出口，包括1个国家中心、31个区域中心。

各个区域中心的数据信息通过专用信道传输至国家中心，国家中心通过高速专线与移动运营商连接，实现数据信息由区域中心到国家中心后通过移动运营商的发布。

其网络详细拓扑结构如
·24·自然灾害学报第20卷
图2所示。

3系统软件技术内容
系统采用B /S 模式，WebService 作为计算应用程序组件，确保各个子系统既相互独立，又有机集成，形成
一套完整的地震灾情短信息综合处理与发布系统。

主要内容包括地震灾情短信息接收与处理子系统、
地震灾情GPS 图像定位采集与传送处理子系统、
公众互动交流平台、面向手机终端的地震应急信息发布子系统、地震灾情速报数据库管理子系统。

3．1地震灾情短信息接收与处理子系统
包括服务器端的地震灾情短信息接收与处理系统和智能手机终端的灾情上报软件。

通过该子系统可以实现地震灾情短信息的采集、上报、接收、定位和空间拟合以及相关的灾情统计分析。

地震灾情短信息的上报方式有两种，一种为按照约定格式以普通短信息来进行上报，上报格式为灾情代
码和地名点，
服务器端接收到该信息后会直接解析，并利用GIS 空间缓冲区分析、地址匹配等技术将该信息的地名点解析为经纬度；另外一种是利用智能手机终端的灾情上报软件设定的内容直接上报，该软件与GPS 技术相结合，可直接定位灾情所在经纬度，因此，上报的内容直接是经纬度。

服务器端的接收与处理系统主要流程为地震触发－下发灾情收集短信－收到短信定位－处理，即收到地震速报参数后，立即向灾情速报人员发送灾情收集邀请短信，下发的范围可以是根据震级自动定位，也可以是用户指定人员；当收到上报灾情信息后，系统实现自动定位和人机智能判断定位，然后根据这些信息进行灾情信息的空间插值拟合。

同时，系统提供统计分析功能，包括不同灾情的图表统计、不同地震事件信息的管理、用户的分组与管理、下发信息和接收信息的流量统计比例等。

其中基于上报的离散性灾情点的空间
分布计算模型首次引入泰森多边形和GIS 相结合的方式实现［4］。

3．2地震灾情GPS 图像定位采集与传送处理子系统
包括服务器端的地震灾情图像定位接收处理系统和智能终端的图像采集GPS 软件。

通过终端的图像采集GPS 软件可以实现对灾区图形图像的拍照、空间定位和信息上传。

信息上传可以是单个及时上传，也
可以是批量后期上传，
经加密上传的图像携带有经纬度、描述信息及其他用户所需要的相关信息。

服务器端的处理系统通过短信网关GPRS 数据通讯接收上传的图片信息，
对接收的信息进行解析并基于GIS 地图进行图片的自动定位处理和描述信息的还原处理，可以实现对重点部位信息的图形化直观展示。

3．3公众互动交流平台
实现了面向地震灾情速报员、地震行业内部和外部公众的平台交流，为地震行业面向社会服务开启了一
扇窗口。

交流的途径包括短信和计算机方式。

其中内部交流支持上述两种交流途径，
公众交流只支持短信方式；面向地震灾情速报员的交流是与GIS 技术结合起来的，实现基于地图标注的交流，即地震发生之后，立即面向灾区及周边的灾情速报人员发送询问信息等，下发信息的人员位置及时在地图定位并标注，当收到信息后，在地图上就可以立即显示并标注收到信息的位置，通过地图上下发和收到信息的标注可以迅速反应灾区通讯状态、基本灾情等。

同时，该平台作为公众交流平台，具有应急期自动号码发送功能，可实现面向公众的震情信息、应急信息、安抚信息等的群发处理功能。

3．4面向手机终端的地震应急信息发布子系统
包括服务器端的地震应急信息自动生成发布系统和智能手机终端的地震应急信息移动软件。

通过该系统，实现了地震应急业务系统和其他政务系统等产生的信息的移动发布服务，使领导可以及时通过手机终端
浏览到这些关键信息［5］。

其中，
服务器端的软件系统与国务院抗震救灾指挥部地震应急指挥技术系统建立接口，可直接获取其产生的信息，该系统将获取的信息进行重新加工、布局和版面设计，生成适应手机版面浏览的文档信息，并将这些文档信息加密打包通过短信网关发送给地震局领导和相关应急人员。

智能手机终端的地震应急信息移动软件接收到该信息后，自动解析该信息并可以直接浏览阅读文档信息，终端软件具有
文档管理和分类、
备份、用户权限管理功能。

系统主要面向地震行业内部相关人员的手机终端发布地震之后的《震区基本情况》、应急相关文档等，《震区基本情况》包括地形信息、震中位置地图、强震、历史灾害地震、
震中距大中城市距离表格等，应急其他文档包括各种应急报告、文件等。

发布的文档格式可以是DOC ，
PPT ，PDF ，EXCEL 等；文档的大小不受限，为提高效率，系统采用压缩格式传送信息。

·34·第6期帅向华，等：防震减灾公益服务短信技术平台设计与实现
3．5地震灾情速报数据库管理子系统
采用ArcGIS GeodataBase 存储地理数据，包括全国1：100万省、地市和县行政区划，省、地市、县、乡镇、街道办事处、村地名点，地震背景信息（包括断层、强震、历史灾害地震等）；采用MySQL 存储地震灾情速报人员数据、短信息数据、地震事件数据、灾情分布拟合结果数据等。

通过数据库建设形成一套地震灾情短信息平台数据库的建设模式和建设流程。

地震灾情速报数据库的管理采用B /S 模式进行管理，可以通过IE 页面进行直接管理。

具体的管理功能的重点包括地震事件信息的查询管理，发送接收短信的管理；地震灾情速报人员的增删改编辑管理，外部数据的批量导入；人员的分组管理，人员分组设置灵活方便，可以任意查询或组合方式进行设置，特别适合大量灾情速报人员信息的处理；同时，还设有志愿者注册为业务上报员的功能，可以吸收志愿者成为灾情速报员。

4技术特点
防震减灾公益服务短信技术平台是基于无线公网传输技术，充分利用GIS ，
GPS ，GPRS 等领域的新技术设计和实现的，
平台具有以下几个主要特点。

（1）基于12322全国防震减灾号码构建平台框架，实现国家、区域和地市3个层次之间的数据集中分布管理和结果信息实时同步处理；
（2）实现了基于移动终端/移动网关/应用服务器/数据库体系结构的地震应急信息获取与处理平台，采
用SMS ，GPS ，GPRS 和GIS 相结合的技术实现了地震灾情、救援、社情等文字信息和图像信息的传送与接收、空间定位、灾情拟合处理与综合展示；
（3）采用移动PUSH 技术实现了面向智能手机终端的各类文档信息的移动发布，随时随地可接收和浏览所需要的信息。

（4）将泰森多边形空间插值方法、重采样和GIS 空间分析技术相结合，发展基于上报的地震灾情离散点进行空间拟合处理的方法，实现了地震灾情离散点信息的空间面趋势分布分析。

（5）基于空间地图设计全国地震应急公众互动沟通平台，将地理位置和互动人员相结合，为灾情应急、救援处理提供方便灵活的平台和信息服务。

5结语
防震减灾公益服务短信技术平台是一个搭建于无线公网之上的综合性技术平台，并将信息的获取和展示延伸到手机等无线智能终端之上，在地震灾情获取与处理、移动信息发布与服务等方面能够发挥重要的作用，在防震减灾领域提出了一个新思路和新方法。

该平台的技术实现已经在国务院抗震救灾指挥部和部分区域中心作为业务系统全面运行，在历次地震中发挥了重要的作用。

以国务院抗震救灾指挥部的业务技术平台为例，已经处理了达到启动级别的地震100余次。

同时，随着相关科学技术的发展，围绕着该平台的功
能还会不断地扩展，
例如，移动应急指挥、视频灾情采集等。

作者期冀通过该文与读者分享，取得更多的发展和进步。

参考文献：
［1］
朱凤岚．日本的地震危机管理与灾后重建［J ］．求是，2008（15）：61－62．［2］
赵伟.印度利用手机监控洪水灾情［R /OL ］.北京：北京大学电子政务知识网［2008－06－23］．http ：//cio．chinabyte．com /445/8186445．shtml ［3］
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帅向华，侯建盛，刘钦.基于地震现场离散点灾情报告的灾害空间分析模拟研究［J ］．地震地质，2009，31（2）：321－332．［5］帅向华.面向智能终端的地震应急移动信息发布研究［J ］．测绘通报，2010（9）：48－50．·44·自然灾害学报第20卷。