CN107577762A

CN107577762A - 一种地震应急专题图离线生成方法

Info

Publication number: CN107577762A
Application number: CN201710783876.1A
Authority: CN
Inventors: 谭庆全; 刘群; 罗桂纯; 薄涛; 王治国; 乔永军; 刘英华; 郁璟贻; 陈亚男; 李春连; 谢鸿臻; 任志林
Original assignee: EARTHQUAKE ADMINISTRATION OF BEIJING MUNICIPALITY
Current assignee: EARTHQUAKE ADMINISTRATION OF BEIJING MUNICIPALITY
Priority date: 2017-09-01
Filing date: 2017-09-01
Publication date: 2018-01-12

Abstract

本发明公开了一种地震应急专题图离线生成方法。在制作专题图时不依赖GIS软件和应急基础数据库即可实现批量制图输出，具体包括以下步骤：（1）根据制图规范实现多源空间数据与地震专业数据的融合整理与配图；（2）根据自定义的抽样算法和图像处理算法快速生成多级不同比例尺的预缓存专题图数据；（3）根据存储模型和检索更新算法实现多级预缓存专题图数据的存储管理；（4）通过可视化交互界面实现专题图的定制，实现专题图的批量制作与输出。本发明可用于地震应急专题信息的快速绘制，为表达地震灾情信息提供新方法。

Description

一种地震应急专题图离线生成方法

技术领域

本发明涉及一种地震应急专题图离线生成方法，属于地震应急与地理信息系统交叉技术领域。

背景技术

众所周知，地震灾害是一种极具破坏力的自然灾害，常常造成大量的财产损失和人员伤亡。在20世纪里，全球地震灾害所造成的经济损失达到了2791亿美元，占到了所有自然灾害总损失的31％，死亡人数达到了1850635人。进入21世纪后，全球大震不断，据中国地震台网中心及美国国家地震信息中心公布的数据显示，截至2016年底，6级以上地震约2500次，其中7级以上地震250余次。尤其是我国大陆地区，近年来地震异常活跃，导致明显震害的地震有：2008年汶川8.0级地震、2010年玉树7.1级地震、2013年芦山7.0级地震、2013年岷县6.6级地震、2013年云川交界5.9级地震、2013年乌鲁木齐市5.1级地震、2013年西左贡县芒康县交界6.1级地震、2014年于田7.3级地震、2014年盈州5.6级地震、2014年鲁甸6.5级地震、2014年景谷6.6级地震、2014年康定6.3级地震、2015年皮山6.5级地震、2016年苍梧5.4级地震、2016年杂多6.2级地震、2016年阿克陶6.7级地震、2016年呼图壁6.2级地震、2017年且末5.8级地震、2017年塔什库尔干5.5级地震、2017年九寨沟7.0级地震，等等。

然而，限于目前的科学技术水平，人类还不能实现准确的地震预报。因而，地震应急救援就成为应对地震灾害的重要手段。这就要求增强震后应急处置能力，在震后短时间内组织起高效有序的抢救生命、救治伤员、安置受灾群众等应急行动，最大限度地减轻地震造成的破坏，保护人民生命财产安全。

专题图作为一种重要的信息表达和传递手段，在地震应急的各时段都发挥着重要的作用。各类地震应急专题图，可以直观地反映震中位置、影响范围、人口与经济分布、重点目标与危险源分布、学校与医院分布、交通道路、行政区划、灾区地形等等相关信息，为抗震救灾的指挥决策和应急救援行动提供了重要的信息支持。

但是，面向实际地震应急工作的迫切需求，当前的技术手段和应用系统存在诸多不足，主要表现在：

(1)对专业人员的要求：专题图的制作主要依靠专业技术人员通过专业GIS软件手工生成，而专业技术人员同时要参与繁重的震后各项应急工作，因而很难实现各应急时段专题图的快速或批量产出。

(2)对基础数据库的要求：传统的专题图制作方法，在制图时需要实时连接地震应急基础数据库。遇网络故障或服务器故障，将无法工作。而应急时数据库处于最繁忙的工作状态，需要参与各软件模型

的计算；此时频繁操作数据库，一方面访问速度受限，另一方面会增加服务器负担、增加其瘫痪的可能。

(3)对应用场景的要求：在破坏性地震发生时，需要在地震现场与后方指挥中心之间进行有效的信息互通。然而，现有的技术系统和工作模式无法满足地震现场的专题图实时制作要求，很难实现“地震现场工作重心前移”的工作原则，亟需提升地震现场应急信息服务保障能力。

发明内容

针对上述问题，本发明提出了一种新型的专题图离线快速生成方法。该方法将各类空间数据进行融合整理，建立多级预缓存数据，在应用时不需要实时连接基础数据库、不需要专业GIS软件的支撑即可进行各类专题图的离线式快速综合智能制图。该离线式制图方法对软硬件环境和操作人员要求低，可在不同地震应急场景下实际应用。

本发明提出的一种地震应急专题图离线生成方法，其步骤包括：

(1)多源数据的融合整理

整理各类基础地理数据及涉震重要目标数据，根据专题图制作规范要求，梳理和归纳不同主题、不同时段、不同比例尺、不同震情情况下专题图所需的空间数据要素信息，并对所涉及空间数据进行融合加工。

(2)预缓存专题图数据快速生成

为了在地震应急阶段不依赖应急基础数据库，实现专题图的离线制作与快速输出，需要前期进行大量的数据预处理工作，将专题图制作需要的空间数据按制图要求生成相应的缓存数据。通过自主设计的计算算法实现大范围基础地理数据的快速缓存处理。

(3)预缓存专题图数据组织管理

在预缓存地图数据生成过程中，会生成数以万计的地图切片文件，因而需要研究如何将这些数据进行有效的存储管理以及快速检索与更新。具体需要研究地理坐标与地图像素坐标的转换算法，地理坐标与缓存位置(文件索引号)的转换算法，实现某经纬度范围内地图数据的快速检索与获取，同时要实现某基础数据发生更新时，可以方便实现预存储数据的全部或局部更新。

(4)离线式地震应急专题图综合智能制图

实现可视化地图互操作服务功能，一方面，根据经纬度范围和比例尺，调取相应范围的预缓存地图数据，进行无缝拼接和显示；另一方面，根据专题图类型自动叠加灾情信息进行综合制图，并提供人工交互动态标绘接口；最后，根据各类专题图制作模板要求实现“一键制图”或自动批量制图输出。有益效果

本发明提出的地震应急专题图离线制作方法，可按地震应急专题图制作规范要求，实现不同地震应急场景下各类地震应急专题图的快速批量输出；从而大大增强地震应急指挥信息服务保障能力，进一步提高工作效率、优化工作模式，符合“实用、管用、好用”的总体原则，具有重要的现实应用意义。具体表现在：

(1)基于传统Windows图形用户界面操作形式，不依赖专业GIS软件，不需要专业技术背景人员即可实现各类地震应急专题图的快速批量绘制输出。

(2)基于空间数据预处理和预缓存数据存储管理，不需要实时连接应急基础数据库，实现各类地震应急专题图的离线制作与输出。

(3)专题图生成算法与软件运行稳定、运行效率高、对计算机软硬件环境参数要求低，可在普通PC机可靠运行，适用于各种地震应急场景。

附图说明

图1为本发明“一种地震应急专题图离线生成方法”工作的流程示意图；

图2为生成预缓存地图数据时LOD抽样原理示意图；

图3为预缓存地图数据的存储路径示意图；

图4为预缓存地图数据存储时分区规则示意图；

图5为地震应急专题图离线生成软件操作主界面图；

图6为离线生成的某模拟地震专题图效果图。

具体实施方式

为使本发明的上述目的、特征和优点能够更加明显易懂，下面通过具体实施例和附图，对本发明做进一步说明。

如本发明的技术流程图1所示，主要分为以下步骤：

(1)多源数据的融合整理与配图

多源空间数据包括矢量地图数据、遥感影像数据、DEM数据等不同类型的空间数据；地震专业数据包括断裂分布矢量数据、历史地震矢量数据与属性表格数据、地震监测台站分布矢量数据与属性表格数据等。根据中国地震局相关业务规范标准，对数据进行按图层叠加和配图。

(2)生成多级不同比例尺的预缓存专题图数据

基于LOD模型思想对步骤(1)完成的配图数据进行抽样，抽样算法可以使用最邻近点、双线性插值、三次立方卷积等，用户根据需要选择使用；所生成的预缓存数据是以JPEG/PNG/GIF/BMP等图像格式存储，用户可以根据需要选择使用。以将空间数据建立五层缓存地图数据为例，给出的LOD抽样原理示意图如图2所示。

(3)实现多级预缓存专题图数据的存储管理

数据存储模型是基于多层文件目录结构的方式存储，具体是指：第一级目录为数据存储根目录、第二级目录为数据名、第三级目录为分层号、第四级数据分区号、第五级目录为包含行列编号的文件名。其中，第三级目录层级编号为LXX的格式，其中XX表示两位10进制整数，从0开始，比如L00，L01，L02…等等；第四级目录为数据分区号是指将全球范围内数据按当前比例尺进行地图切片预处理时按每个分区包含256个文件为准得到的分区编号，编号按(列号_行号)的方式编码，由左上角往右下角递增。如图3所示，为某缓存地图切片数据存储路径示意图。如图4所示，为某层缓存地图数据存储时的分区规则示意图。

在数据检索和更新时，是基于数据的经纬度地理坐标和地图显示时的屏幕坐标之间建立换算关系直接定位相关缓存数据文件。地图切片的命名中包含了该切片的层号、行号、列号等信息，这些信息是建立地图切片与其真实地理坐标之间换算的关键参数。层号、行号、列号分别用n，i，j表示，某点的经度、纬度分别用lon，lat表示，以全球地图数据为例，lon∈[-180°，180°]，lat∈[-90°，90°]在第一层生成两个地图切片，分别表示为(n，i，j)＝(1，0，0)，(n，i，j)＝(1，0，1)，每放大一层，层号加1，行列数分别加倍，那么任意给定一点(lon，lat)，它在第n层上对应的行列号可以通过如下关系式示出：

进一步，设每个缓坡地图切片的大小为P×P象素，则可求出(lon，lat)对应切片(n，i，j)上的象素点为(以左上角为原点)：

P_x＝(lon-Δlon·j)/(Δlon/P)

P_y＝((90-Δlat·i)-lat)/(Δlat/P)

根据上述公式，如果给定某切片(n，i，j)上的象素点(P_x，P_y)，可以反推出该点对应的实际经纬度坐标。

(4)实现专题图的批量制作与输出

利用面向对象编程方法，实现可视化交互界面，为用户提供的所见即所得的操作界面；专题图的定制包括图名、图号、比例尺、指北针、制图人员、制图时间、经纬度标识线、图例等专题图要素的配置。图5为地震应急专题图离线生成软件操作主界面图；图6为离线生成的某模拟地震专题图效果图。

以上实施例仅用以说明本发明的技术方案而非对其进行限制，本领域的普通技术人员可以对本发明的技术方案进行修改或者等同替换，而不脱离本发明的精神和范围，本发明的保护范围应以权利要求所述为准。

Claims

1.一种地震应急专题图离线生成方法，其步骤包括：(1)根据制图规范实现多源空间数据与地震专业数据的融合整理与配图；(2)根据自定义的抽样算法和图像处理算法快速生成多级不同比例尺的预缓存专题图数据；(3)根据存储模型和检索更新算法实现多级预缓存专题图数据的存储管理；(4)通过可视化交互界面实现专题图的定制，实现专题图的批量制作与输出。

2.如权利要求1所述的方法，其特征在于，步骤(1)的多源空间数据包括矢量地图数据、遥感影像数据、DEM数据等不同类型的空间数据；地震专业数据包括断裂分布矢量数据、历史地震矢量数据与属性表格数据、地震监测台站分布矢量数据与属性表格数据等。

3.如权利要求1所述的方法，其特征在于，步骤(2)中所述的抽样算法是基于LOD模型思想，抽样算法可以使用最邻近点、双线性插值、三次立方卷积等，用户根据需要选择使用；所生成的预缓存数据是以JPEG/PNG/GIF/BMP等图像格式存储，用户可以根据需要选择使用。

4.如权利要求1所述的方法，其特征在于，步骤(3)中所述的数据存储模型是基于多层文件目录结构的方式存储，具体是指：第一级目录为数据存储根目录、第二级目录为数据名、第三级目录为分层号、第四级数据分区号、第五级目录为包含行列编号的文件名。

5.如权利要求4所述的方法，其特征在于，第四级目录数据分区号是指将全球范围内数据按当前比例尺进行地图切片预处理时按每个分区包含256个文件为准得到的分区编号，编号按(列号_行号)的方式编码，由左上角往右下角递增。

6.如权利要求1所述的方法，其特征在于，步骤(3)中所述的数据检索和更新算法，是基于数据的经纬度地理坐标和地图显示时的屏幕坐标之间建立换算关系直接定位相关缓存数据文件。

7.如权利要求1所述的方法，其特征在于，步骤(4)中所述的可视化交互界面是指利用面向对象编程方法为用户提供的所见即所得的操作界面；专题图的定制包括图名、图号、比例尺、指北针、制图人员、制图时间、经纬度标识线、图例等专题图要素的配置。