廊坊市活断层探测数据管理系统
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  地震地磁观测与研究  2017, Vol. 38 Issue (4): 212-217  DOI: 10.3969/j.issn.1003-3246.2017.04.036
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引用本文  

李津津, 张合, 吕国军, 等. 廊坊市活断层探测数据管理系统[J]. 地震地磁观测与研究, 2017, 38(4): 212-217. DOI: 10.3969/j.issn.1003-3246.2017.04.036.
Li Jinjin, Zhang He, Lv Guojun, et al. The active fault detection data management system of Langfang City[J]. Seismological and Geomagnetic Observation and Research, 2017, 38(4): 212-217. DOI: 10.3969/j.issn.1003-3246.2017.04.036.

基金项目

河北省地震科技星火计划面上项目

通信作者

张合, 男, 高级工程师, 主要从事地震应急工作。E-mail:13673161551@163.com

作者简介

李津津(1979-), 男, 本科, 河北张家口人, 工程师, 主要从事工程地震研究工作。E-mail:78296530@qq.com

文章历史

本文收到日期:2017-01-11
廊坊市活断层探测数据管理系统
李津津 , 张合 , 吕国军 , 李皓 , 刘志辉     
中国石家庄 050021 河北省地震局
摘要:根据政府和社会公众实际需求,基于以往廊坊地区基础地理资料和活断层探测工作成果资料,采用GIS技术、三维可视化技术及网络技术,建成廊坊市活断层探测数据管理系统,具有建库、存储、分析、管理、三维显示和应用等强大功能,可实现活断层信息的科学管理,为城乡规划、地震应急、土地利用、重大工程选址提供信息服务。
关键词活断层    系统开发    GIS技术    地震应急    信息服务    
The active fault detection data management system of Langfang City
Li Jinjin, Zhang He, Lv Guojun, Li Hao, Liu Zhihui     
Hebei Earthquake Agency, Shijiazhuang 050021, China
Abstract: The active fault exploration data management system of Langfang City is developed according to the actual demand of government and the public, based on the former basic geographic data and work of active fault detection in Langfang City. Using GIS technology, 3D visualization technology and network technology, the system has the powerful functions of construction, storage, analysis, management and application of 3D display to archive scientific management of active fault information and to provide the information service for urban and rural planning, earthquake emergency, land use, and the site selection of the major projects.
Key Words: active fault    system development    GIS technology    earthquake emergency    information service    
0 引言

大量震例表明,巨大的城市地震灾害主要是位于城市之下的活断层突然快速错动所导致的直下型地震引起的(朱金芳等,2005江娃利,2006张勇等,2010陈运泰等,2013);而城市附近地震也可诱发城区活断层的活动,加重活断层沿线建筑物的破坏和地面灾害。因此,通过开展城市活断层探测工作(方盛明等,2002余中元等,2008),了解活动断层的分布,可以判断未来地震发生的地域、震级,确定地震破坏的最强地段。通过探测,为城市防震减灾和制定长远发展规划提供科学依据,可以使新建的重要设施、生命线工程以及可能导致严重次生灾害的工程项目进行有效合理避让。

廊坊市活断层探测数据管理系统的开发,是为了落实国务院提出的“地下搞清楚,地上搞结实”的防震减灾思路,提高廊坊市地震灾害综合防御信息化水平,而开展的系统建设工作。该系统建成,可充分利用活断层探测成果数据为防震减灾管理工作服务,扩展成果数据服务范围,形成活断层探测数据长期可持续更新利用体系,翔实完备的活断层探测数据库将为廊坊市防震管理工作提供信息支持。

1 系统建设目标

廊坊市活断层探测数据管理系统建设需要从政府和社会公众实际需求出发,充分利用现代数据库技术、GIS技术、三维可视化技术及计算机网络技术(王伟等,2015李珀任等,2016邱胜海等,2016),将廊坊市基础地理信息和活断层探测数据进行集成和综合,基于以往基础地理资料和廊坊市活断层探测工作成果资料,建设具有建库、存储、分析、管理、三维显示和应用等强大功能的廊坊市活断层探测数据管理系统,实现活断层信息科学管理。开展三维可视化技术研究,采用三维数字化技术,直观、形象的图形图像方式表达活断层探测成果展示,建立集信息化、可视化为一体的空间信息系统。为了更好地使用廊坊市活断层探测成果,服务于廊坊市城市建设规划和防震减灾事业,就需要有效的管理活断层探测原始数据和成果数据,充分挖掘成果数据潜力,深度利用探测成果,为城市建设规划与土地利用、重大工程选址、建筑物抗震设防和震时灾害的快速评估、政府决策、指挥部门的应急救灾提供信息服务与决策支持(于贵华等,2006李西等,2008崔瑾等,2014)。

2 结构设计及建设内容 2.1 结构设计

廊坊市活断层探测数据管理系统采用C/S与B/S结构(图 1),C/S结构系统主要用于更新和维护活断层探测与地震危险性评价各专业数据。B/S结构系统采用Web技术,在客户端使用浏览器对活断层探测与地震危险性评价探测成果数据(包括图形和属性信息)进行查询、浏览等。

图 1 系统总体结构 Fig.1 The structure of the system
2.2 建设内容

该系统以现代数据库技术为基础,建立多专业、异构、海量城市活断层探测数据库,以GIS、三维可视化、网络发布等技术为支撑,最终构筑数字化、可视化的廊坊市活断层探测数据管理系统。通过信息化工作进一步形成活断层探测数据服务于城市规划、建设与管理的快速反应能力,创新城市活断层探测的成果表达形式。总体建设内容包括廊坊市数据的采集和处理工作、廊坊市活断层数据库建设工作、活断层探测数据管理系统研发工作、三维模型建立以及系统的安装调试工作(图 2)。其中数据库建设内容主要有基础地理信息数据库、活断层探测成果数据库、震害预测数据库建设和三维模型数据库(图 3)。

图 2 系统建设内容 Fig.2 The content of the system construction
图 3 廊坊市活断层数据库 Fig.3 The construction content of active fault database of Langfang City
3 系统开发 3.1 技术框架

本系统采用大型GIS平台ArcGIS 10.1为基础平台,以空间数据集成管理技术、三维地质建模、客户端开发与可视化等关键技术(李亦刚等,2005;于贵华等,2007),运用Web服务架构,通过对活断层探测数据资料的整合、数字化,利用研发的活断层数据管理与维护系统,建立廊坊市活断层基础数据库(图 4),依据地震数据管理需求,构建一套活断层信息管理系统,实现廊坊市文本、图形、模型等数据的查询、展示,为地方政府部门、地震专业人员提供活断层数据分析服务,为城市防震减灾、城市规划提供专业的辅助决策咨询服务。

图 4 系统建设技术框架 Fig.4 The construction of technical frame of system
3.2 建库流程

活断层所涉及的数据来源众多,即包括已有的前人探测成果,也包括外业调查数据。在数据载体上,呈现不同的GIS软件平台特点,导致数据形式多样性。根据不同数据类型及特点,配置不同的软件工作环境,不仅技术复杂,而且管理及实施难度大。针对上述特点,结合ArcGIS平台,建立地理数据库(GeoDatabase),根据数据特点划分到不同的要素集下,便于数据的访问、管理、导入、导出。

整个数据库的建库流程主要依据《中国地震活动断层探测技术系统技术规程》(中国地震局,2005)、《活动断层探测》(中华人民共和国住房和城乡建设部等,2010)等标准和指南进行数据库建设。建库流程依次为:资料收集、数据整理、系统库的完善、属性整理、图形编绘、空间数据矢量化、属性数据采集、空间数据与属性数据的关联、数据集成。

4 系统应用范围

廊坊市活断层数据管理系统平台,全面收集、整理了廊坊市活断层探测的各类专题资料,根据相关国家标准建设了廊坊市活断层数据库,展开第四系地质地层以及断裂三维建模技术的研究,以廊坊市活断层数据库为数据源,研发廊坊市活断层探测与地震危险性评价信息管理子系统(B/S)和廊坊市数据管理与维护子系统(C/S),构建三维地质模型、断裂模型,丰富了廊坊市活断层探测成果数据库,促进了地震业务管理的科学性与便捷性,为地震管理提供数据信息支持,同时为以下应用提供信息服务。

4.1 工程选址

总结国内外已有的震害经验和研究成果,地震中遭受破坏最严重的建筑物往往发生在发震断层上或者断层附近(徐锡伟等,2002)。因此,大型企业和重大工程必须科学选址,避开地震活动断层。

本系统中的活断层距离(避让带)分析功能,计算并分析所建设工程地理位置是否达到抗震设防避开地震活动断层距离要求,并计算所选工程位置与最近活动断层的距离,进而为工作选址提供决策依据。

4.2 地震应急

破坏性地震发生后会造成一定人员伤亡和建筑物破坏,政府和地震部门需要了解地震灾区相关基础地理信息和地震影响范围等信息,提出一系列科学的救灾方案,协助指挥人员实施各种地震救灾行为,最大限度地减少震时的混乱和人员伤亡。

由于地震发生主要是地震活动断层运动造成的,所以地震活动断层附近受地震影响最严重。本系统中断裂缓冲区分析功能,以活断层为基础,根据地震影响范围距离分析出哪村庄、道路、政府机构、重点建设等有可能受到地震灾害影响,为地震救援提供相关信息。

4.3 土地利用

根据区域地震断裂带分布、地震灾害等信息对区域进行土地利用安全性评价提供依据。根据一般距离地震断裂带200 m以内(500—1 000 m的城镇也视为危险区)。在危险区内,沿地震断裂带,严格控制工程建设,加强工程建设项目抗震设防,必须严格按照地质灾害危险性评估技术要求,开展建设项目场地适宜性评价,根据评估结果,确定建设项目场地适宜性(马东辉等,2006)。本系统提供区域工程地质分区,活断层分布、地质灾害等数据为土地利用安全性评价提供数据信息服务。

4.4 抗震设防

抗震设防目标是指建筑结构遭遇不同水准的地震影响时,对结构、构件、使用功能、设备的损坏程度及人身安全的总要求。工程建设时,进行必要的抗震设防,可以减少人员伤亡、经济损失等。

本系统存储了场地抗震性能与抗震适宜性评价、建设物震害预测、地震灾害损失评估、交通系统震害预测、电力系统震害预测、给排水震害预测、燃气与热力系统震害预测等12个专题震害预测数据,例如建设物震害预测给出了以街道为单元给出重点建设物和一般建设物进行不同烈度下破坏程度(包括基本完好、轻微破坏、中等破坏、严重破坏、毁坏)。根据不同区域地震环境条件,对于新建设工程项目依据抗震设防标准及震害预测成果等其他方法,最终给出具体抗震设防水准。对于已建设工程项目对其进行加固等。

4.5 辅助工具

廊坊市活断层数据管理与维护系统提供了工程制图、自动生成钻孔柱状图、联合钻孔柱状图、各种剖面图等实用便捷工具,进而为提高工作效率和质量提供一定技术支持。

总之,廊坊市活断层探测数据管理系统的开发应用,为活动断层探测、地震危险性与地震危害性评价成果的存储、显示、管理与分析,为城市发展规划、土地利用、重大工程选址和城市防震减灾等方面提供了科学依据。在地震发生时,能够在基础数据库和现场信息的支持下,协助指挥人员进行地震应急救援工作,最大限度减少人员伤亡和经济损失。

5 结束语

廊坊市活断层探测数据管理系统的开发应用,实现了活断层查询分析、活断层安全距离避让分析、三维模型分析等实用功能,为重大工程选址、地震应急救援、土地利用、抗震设防等方面提供了信息服务,也为地震管理提供了数据信息支持。建议在实际工作中大力宣传、深入应用,提高其社会价值,为政府和民众提供服务。三维地质模型、断裂模型的建立,为廊坊市活断层管理提供了有力工具,系统管理平台的建立,可直接将其他城市的三维成果纳入系统管理即可,建议将此种平台应用模式扩展到其他活断层探测城市。

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