基于地理信息系统的定日地震灾区基础设施损毁评估与应急决策

引言：

地震灾害都会造成基础设施的巨大破坏，大大增加地震灾区的受灾及救援难度。基于地理信息系统功能分析能力可实现对地震灾区基础设施的精准评估，并为灾后决策提供科学建议，提升救灾工作的科学性与时效性。

1.地理信息系统（GIS）与地震灾害评估的理论基础

1.1GIS 的基本原理和功能

地理信息系统（Geographic Information System）是由计算机软硬件系统、用于存储空间数据的设施，以及采集、分析和展示空间数据的相关技术共同构成的技术体系。其主要功能是将复杂地理现象通过空间数据来直观地反映并传递给分析者，从而帮助分析者进行直观与有效的判断[1]。另外，GIS 也能够在地理数据的同时带上对应的属性数据，为人们提供进行空间分析、建模。比如，GIS 在地震救灾中可以通过叠加震中数据、震级数据、建筑物位置信息数据等，运用空间分析进行受灾区域的空间位置分析，出具具体决策信息。

1.2 地震灾区基础设施损毁评估的方法和指标

GIS 在震区基础设施破坏评估方面起到很好的作用。根据震源深度、震中距、地表地质结构等因素通过GIS 空间分析来实现对不同基础设施损坏程度的评估，常用的评估手段有遥感影像分析、地面调查和现场调查资料。对于道路与桥梁，使用GIS 空间分析评估道路通行和桥梁承受能力的损失程度；针对电力和通信的评估可以通过GIS 标注出损坏的线路和通信塔的位置，标记出需要优先恢复的路段；供水与排水方面的损坏度可以借助GIS 的分析定位出水源管道和排水管网的损坏情况，对灾区供水和排水系统受到破坏进行评估，指挥中心在进行灾情处理时利用该信息系统确定供水和排水系统受损严重程度、优先恢复部位，为指挥中心判断哪些地区急需先期恢复供水或排水系统、需要哪些专业设备处理提供了依据，得出基础设施的损坏率、受损修复难度、受灾人口数量等相关指标，为震区恢复重建指明方向。

2.基于GIS 的定日地震灾区基础设施损毁评估

GIS 技术可用于地震灾区基础设施损坏情况的快速评估，在构建准确的基础设施库的基础上，运用空间分析技术，对地震灾区的道路、桥梁、电力、通信以及供水排水等基础设施受损情况进行深入研究，可为灾后重建及应急工作提供科学的决策数据。

2.1 利用GIS 建立灾区基础设施数据库

基础设施库是开展本评估工作中的基础，GIS 可以将灾区的各类基础设施信息统一管理，为后续的分析计算提供精确的地理数据。比如地震过后，通过下图，可以迅速得出此次地震：最高烈度为Ⅸ（9 度）区，面积约10 平方千米，人口约 1630 人；

Ⅷ（8 度）区受影响的面积约311 平方千米，人口约2890 人，Ⅶ（7 度）区受影响的面积约1814 平方千米，人口约1 万人，Ⅵ（6 度）区受影响的面积约7354 平方千米，人口约 5 万人。根据建筑物地震易损性矩阵初步估算，此次地震因建筑物损毁可能造成约 20 至 50 人死亡，30 至 70 人受伤，2700 至 5100 人需紧急安置，其它原因造成的人员伤亡尚无法估算，造成约38.2 万间房屋损坏。

2.2 运用空间分析方法评估基础设施的损毁程度

对于公路、桥梁，GIS 通过实况的遥感影像和卫星图像，对受灾区域能够快速标示，通过灾情轻重，评估不能通行的区域，哪些需要优先对桥梁进行修复。例如某次地震中结合空间分析，找出灾情严重的桥梁优先提取，让救援物资能够迅速到达。对于电力设施和通讯设施，GIS 结合电力中断情况，为救援工作规划电力恢复优先度，以保证电力的供电并不中断。除此之外，通过GIS对供水、排水系统进行评估，追踪供水管道的破损区域，及时对水源、排水通道进行修复，防止次生灾害的产生[2]。

2.3 评估结果的可视化表达

GIS 不仅可以分析，还可以将结果可视化。通过颜色编码、热图、叠加等显示图形，决策人员可以看到不同灾害区域内基础设施毁损的状况，例如对不同电力损毁区域的热图可以反映出不同区域的复电难度，将可视化的形式与策略关联起来，可以帮助尽快决定应急响应策略。可视化将复杂的数据可视化，使决策者能简单明了地看懂并做出决策，提高了灾后应急与重建效率。

3.定日地震灾区基础设施损毁的应急决策分析

3.1 基于评估结果的应急需求分析

震后评估结果对确定应部署的应急力量提供关键的信息和科学预测灾区的各种需求。地震发生后，首要的任务就是人员疏散，评价结果可以确定安全的疏散路径，并根据每个地区破坏的不同程度来改变疏散路径，例如若存在道路阻塞现象，指挥中心可以通过GIS 地图快速搜索到改变路径，保证救援人员安全。救援路径计划不仅要考虑道路毁损情况，而且要预判可能出现的交通瓶颈，预防新灾的发生[3]。其次，临时建设基础设施的选址非常重要，在地震灾区，临时医院、避难所、供水站必须迅速建立起来，它们的选址必须依据灾后评估的结果，尽量选择不受二次灾害影响的地点。在GIS 的支持下，可以快速评价地形、环境以及原基础设施的情况，为临时建设设施提供最合适的解决方案。

3.2 应急资源的调配和优化

救援物资调拨是救援的核心任务。基于灾区基础设施破坏程度分析可以明确物质与人员的需求分布，在严重受破坏的电力供水设备、桥梁通道等基础设施区域，应立即调集相关物质与人员进行补足，以满足当地人民的生活需求。根据灾区的通达性，规划救灾物资储备点的数量，通过GIS 结合实时数据进行物资储备地点的选择，减少资源调配的时间。同时，救援人员的布防也要根据灾后基础设施损坏情况进行准确判断，对道路畅通的地方进行直接救援清理；对道路梗塞的地方进行直升机等更加灵活的方法施救。根据结果可以快速安排救援力量去最需要的人或地方，保证有限资源的最大化利用。

3.3 制定应急决策方案的原则和流程

应急决策方案的提出应该以效率为主、科学为重，同时充分考虑资源调配。震区的应急决策流程应该是一个动态的决策模式。决策者应该根据GIS 的分析评估实时更新地震灾区现状，快速地应变，要制定一个明确的决策流程，主要包括：第一，地震灾后评估数据的快速获取，掌握地震灾后基础设施损毁数据；第二，根据损毁数据的严重情况来评估应急资源；第三，依据灾情需求将应急资源迅速地部署在灾区的运输工作中，优先处置最紧急的地区；第四，密切注意灾后地区的实时变化，再进行变化评估，及时制定新的方案。应当保证每一环节准确无误，有条不紊，以保障灾后重建的工作效率及效果。

结语：

综上所述，利用GIS 技术，对定日地震灾区基础设施损毁的评估，为应急决策提供信息支撑，灾后重建和应急管理将直接影响震区恢复的速度和水平，以后GIS 技术将在更广泛和更高效的灾害应急管理中发挥作用。

参考文献：

[1]金航，闫冬梅.数字地球下的地震灾情快速评估系统设计与实现[J].北京测绘，2021，35（08）：1060-1064.

[2]李付伟，邵争.毕节市地震应急基础数据库建设概述[J].科技与创新，2021，（07）：29-31+36.

[3]冯丽婕，权西瑞.内蒙古自治区应急三维地理信息辅助决策系统建设研究[J].测绘技术装备，2020，22（02）：22-27.