0 引言

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。地震发生后，在最短的时间内对灾害进行快速评估，获得评估结果，是政府抗震救灾和决策部署的重要依据，也是地震应急工作的首要任务。随着社会经济的发展，2018年中华人民共和国应急管理部组建之后，中央和各级政府对地震应急工作都提出了更高的要求。因此，如何实现地震应急指挥技术系统的快速启动，实现各类评估结果的快速产出与呈现，是地震应急工作的重中之重，具有重要的现实应用意义(聂高众等, 2012, 2013；薄景山等，2019；帅向华等，2021；郑通彦等，2021；郁璟贻等，2022b)。

在传统方法中，地震应急指挥技术系统(包括各类基础硬件设备、业务应用软件系统)的启动，主要依赖值班人员手动操作，其时效性和准确性无法保障，严重制约和影响地震应急工作的成效。本文设计开发了基于地震速报信息共享服务系统(EQIM)的地震应急指挥技术系统自动触发软件，通过软件自动监控和分析最新地震事件，当达到地震应急响应条件时，自动向应急指挥技术系统发送控制指令，实现系统的自动启动和评估计算，从而达到高效应急的目的。

1 背景介绍 1.1 地震速报信息共享服务系统(EQIM)

全国地震速报信息共享服务系统(Earthquake Instant Messenger，EQIM)，其设计的最初目标是以互联网络技术和设施为载体，实现省级测震台网与国家测震台网之间地震速报信息的快速通报、汇集与共享服务，进而对这些数据信息进行进一步的分析处理，以得到更为精确、合理的结果，为防震减灾工作特别是大震提供应急服务。其主要功能有地震速报数据的采集输入、发送手机短信、IP数据传输、数据接收存储、数据库查询管理、系统配置管理、Web服务、地震报警、地震定位和地震分布的图形化展示等。随着形势的发展，为满足更多数据信息交互的需求，EQIM系统逐步扩充附加功能，衍化成了一个共享交换和服务发布系统(杨陈等，2009)。

地震发生后，中国地震台网官方微博、地震速报APP、各省地震局防震减灾网均第一时间在媒体平台向公众发布地震速报信息(奚冲霄等，2019)。例如，天津市通过预警发布系统对地震速报信息进行发布，充分利用现有平台进行融合，拓展了地震速报信息的覆盖范围，实现多手段触达社会公众，发挥了预警发布系统“第一声音，权威声音”的作用(张春莉等，2021)。

1.2 地震应急指挥技术系统

我国的地震应急救援工作始于1966年邢台地震的抗震救灾，2000年将地震应急纳入防震减灾三大工作体系(赵和平，2009)。历经“九五”、“首都圈”、“十五”、“奥运保障”、“十一五”、“十二五”等防震减灾重大项目的实施，建立健全了相关支撑平台和技术保障系统。基于“十五”期间的“中国数字地震观测网络项目”，各省级地震局统一建设部署了地震应急指挥技术系统，实现的地震应急业务包括地震快速触发、灾害评估、辅助决策、综合信息查询、信息管理与发布等，为科学、高效地开展应急救援工作提供了强有力的保障(中国地震局，2005；帅向华等，2009a、b)。

地震应急指挥技术系统作为国家公共安全平台的一个重要组成部分，为政府进行地震应急、抗震救灾指挥提供指挥平台和各种必要的技术手段。从技术角度讲，地震应急指挥技术系统是一个集工程技术、信息技术、空间技术、专业模型、决策技术于一体的综合系统(帅向华等，2009a)。近年来，随着各类新技术的涌现和发展，许多省级地震局开展了本地化地震应急指挥技术系统的升级改造、模型研究、软件研发等工作(陈文凯等，2020；郁璟贻等，2022a)。

1.3 存在的问题分析

地震应急工作的基本技术要求可以归纳为两个字：快、准(聂高众等，2012)。“快”是指震后所有应急反应都要快；“准”是指灾情评估、灾情获取、救灾决策等方面都要提供较为准确的信息服务。近十多年来，在总结汶川地震、玉树地震等重大地震事件应急处置经验的基础上，各级政府部门、科研院所和地震管理部门通力合作，通过大量的机制改革、队伍建设、科研攻关和应用实践，在“快”和“准”上都取得了长足的进步。

作为长期工作在地震应急基层的科研技术人员，我们发现在解决“快”的问题上，还存在一些不足和差距。目前，各省级地震局的应急指挥中心均实行了24小时值班制度。地震发生后，值班员根据地震速报信息人工启动地震应急指挥技术系统，由于需要人工操作，其时效性和可靠性无法保证。由于业务系统归口建设管理的原因，地震速报系统和地震应急指挥技术系统是独立建设运行的。应急指挥中心值班员需收到地震信息后才能到达指挥中心手动启动地震应急指挥技术系统，存在一定的时间差，同时，人工启动也存在误操作的可能。而地震速报系统是目前应用最广泛、最稳定、最准确、最快速的地震信息(地震参数)发布和获取的渠道。通过软件，将地震速报系统与地震应急指挥技术系统进行无缝衔接，实现基于地震速报系统的地震应急各业务系统的自动启动、自动计算、自动输出展示，可以有效提高地震应急响应的时效性和稳定性。

2 总体设计 2.1 架构设计

软件总体架构设计如图 1所示。在软硬件基础设施的基础上，设计了数据层、基本功能服务层和业务应用层。数据层主要包括EQIM数据库(保障EQIM系统的运行)、应急基础数据库(保障快速评估系统的运行)、软件管理数据库(保障自动触发软件的运行)和结果数据库(保存自动触发软件生成的结果数据)。基本功能服务层提供了自动触发软件的主要核心功能，以及这些功能的访问接口，便于和数据层及用户应用层的对接与扩展。业务应用层是从用户的角度，通过可直接操作使用的交互界面，实现主要核心业务系统的应用。

2.2 功能设计

以总体架构设计为基础，软件的功能逻辑结构设计如图 2所示。第一部分为现有的EQIM软件及其数据库，EQIM数据库作为软件功能的“驱动源”，提供地震数据来源；第二部分为现有的地震应急相关业务系统，目前主要接入了快速评估系统、应急制图系统、视频会议系统、指挥调度系统、中央控制系统、输出显示系统等，后续根据需要还可以进行扩展；第三部分为本软件设计开发的功能，主要功能分类和说明如表 1所示。

3 功能实现及应用

软件在Microsoft Visual Studio 2018集成开发环境中设计开发，可单机或多机C/S架构应用，所有交互功能均提供了友好的用户界面，只需要在界面上进行简单配置后即可实现全自动运行。

3.1 主要功能实现 3.1.1 服务接口类功能

服务接口类功能为其他功能模块提供数据交换的接口服务，作为后台服务或内部封装的函数使用，不提供用户交互界面，以JSON格式封装需要传递的参数集合，主要包括：数据读取接口、数据解析与筛选接口、指令发送接口。数据读取接口根据设定的时间间隔自动查询EQIM数据库，当发现有新的地震记录时，读取并添加到自动触发软件数据库。在数据读取接口操作完成后会自动激活数据解析与筛选接口，通过该接口可以自动判断新捕获的地震事件是否满足自动触发条件，若满足自动触发条件，则自动激活指令发送接口。基于规范的JSON数据交换规则，三个接口串联自动运行。以向快速评估系统发送触发指令为例，某次监控到的地震事件自动触发传递的JSON参数集如下所示：

{

    “pkId”：135，

     “earthquakeLatitude”：36.29，

    “earthquakeLongitude”：114.34，

     “earthquakeName”：“2022年6月9日河北邯郸市磁县2.2级地震”，

     “earthquakeLevel”：2.2，

     “earthquakeDepth”：8，

     “earthquakeTime”：“2022-06-09 11：07：00”，

     “ResultDirectory”：“D：/dsmFile/dataExchange/2022年6月9日河北邯郸市磁县2.2级地震”，

    “computingOption”：“1，2，3”，

     “modelMark”：“全国东部模型”，

     “thematicMapOption”：

     {“groupName”：“震后重点10张图”，

        “thematicMapNo”：[]

     }，

    “minLD”：2

}

快速评估系统根据收到的地震参数信息以及评估模型、专题图分类、计算选项与结果保存位置等配置参数，自动进行快速评估计算和结果的保存。

3.1.2 参数设置类功能

参数设置类功能主要包括：数据库连接参数设置、数据筛选条件设置、触发模式与指令库设置。基于数据库连接参数设置界面，可以设置EQIM数据库的服务器地址、用户名、密码等参数信息，自动读取数据时间间隔，以及测试数据库连接状态(图 3(a))。基于数据筛选条件设置界面，可以通过震级范围、经纬度范围、行政区划范围进行组合设定筛选地震的条件，以及在此条件下是否进行自动触发，并且可以自定义多种设置条件供软件选择使用(图 3(b))。基于触发模式与指令库设置界面，可以设置在不同地震应急模式下，向应急业务系统发送的控制指令内容；以向中央控制系统发送控制指令为例，在获取到满足条件的地震时，会自动发送开启照明、开启设备电源、调用会议模式1、调用声音模式1等指令(图 3(c))。

3.1.3 用户交互类功能

用户交互类功能主要包括：结果查询与展示、人工触发测试和状态监控。基于结果查询与展示界面，可以通过震级范围、时间范围、经纬度范围的组合条件查询软件自动捕获的地震事件以及自动触发的地震记录，并将结果在GIS地图上进行可视化展示(图 4(a))。基于人工触发测试界面，实现了模拟地震参数的人工输入和控制指令的人工发送，用于检验软件的相关功能接口和自动触发功能是否正常运转。人工测试成功后，自动将操作结果反馈到状态监控界面，并在地图上自动居中显示该模拟地震位置(图 4(b))。基于状态监控界面，可以实时显示应急业务系统及后台数据库连接是否正常、自动触发功能运转是否正常(图 4(c))。

3.1.4 基础服务类功能

软件中的基础服务类功能是指GIS地图服务，其主要为用户交互类功能提供可视化应用服务。为保障软件的稳定性和安全性，本软件中使用的地图服务完全独立自主开发实现。首先，基于“金字塔”模型生成多级预缓存离线地图数据基础(也可基于天地图、谷歌地图等公开数据源下载到本地后进行转存处理)；其次，通过自主研发的离线数据无缝拼接与快速可视化算法，实现本地化GIS地图服务；最后，将地震专业数据与GIS地图服务进行叠加应用，实现最终的可视化应用服务。整个实现过程不依赖任何第三方软件或外网数据源(谭庆全，2017)。

3.2 实际应用

软件研制完成后，于2022年6月开始在线试运行。根据设定的“北京1.5级以上”、“京津冀2.0级以上”、“全国3.0级以上”震级筛选规则，在试运行2个月内，系统共自动获取地震事件150次。所有自动获取的地震事件均自动保存至结果数据库，并在软件界面上自动标注显示(图 5)，根据设定的触发规则自动判定是否触发地震应急指挥技术系统。

2022年8月2日6时31分，北京市怀柔区(40.48°N，116.47°E)发生2.6级地震，震源深度18km。根据北京市地震局应急预案，北京市地震局启动四级响应。在此期间，本软件自动触发启动地震应急指挥技术系统，实现了应急视频会议系统、快速评估系统、应急制图系统等核心业务系统的自动启动与评估计算，以及评估报告和重要应急专题图件的自动生成与打印输出。整个自动触发过程快速高效，不需要任何人工干预。在应急处置人员根据应急短信提示到达应急指挥中心之前，系统已经完成自动启动、评估计算和报告打印，大大提高了地震应急处置的时效性和可靠性。

4 结语

基于EQIM的地震应急自动触发软件与应急指挥技术系统无缝衔接，为震后快速高效地启动关键应急业务系统、产出和输出可靠的应急信息与服务产品提供了有效的方式，在震后快速处置、指挥决策中发挥了积极作用。软件试运行期间无差漏获取了满足设定条件的地震，自动触发过程快速有效，无需任何人工干预，应急的时效性和准确性明显提高。目前，该软件的触发功能依赖于地震速报目录，在下一步工作中将继续优化触发源，完善地震速报软件系统的升级和数据抓取，确保地震触发数据源的稳定可靠。同时，根据实际地震应急工作需要，还需要研究和实现与其他业务系统的对接，进一步提高震后应急信息服务保障能力。