Vol. 30 No. 2Apr. 2021第30卷第2期2021年4月自然灾害学报 JOURNAL OF NATURAL DISASTERS 文章编号:1004 -4574 (2021) 02 -0060 -11DOI: 10.13577/j.jnd ・ 2021.0206
王东明，陈华静，陈敬一，高 杰，施 唯
(中国地震灾害防御中心，北京100029)
摘要：防范化解地震灾害风险是落实减轻地震灾害和保障社会可持续发展的重要举措，地震灾害
风险防治业务平台可为提高地震灾害风险综合防治水平提供有力支撑。本文通过分析国内外地震
灾害风险和损失评估系统平台的研究现状，结合我国地震灾害风险防治业务的现状，梳理了地震灾 害风险防治业务的功能需求，提出以地震灾害风险调查、评估、治理和服务为核心链条的国家地震灾
害风险防治业务平台的设计构想，对平台的总体架构和业务功能进行了设计，并对平台功能进行了
展望。该平台的建设将促进地震灾害风险数据资源的有效整合，推动地震灾害风险防治业务体系建
设，进一步提升地震风险防治的社会服务水平。
关键词：防震减灾；地震灾害风险防治；减灾平台；业务功能；平台设计
中图分类号：X43 文献标识码:A
Function design and prospect of platform of national earthquake disaster
risk prevention and control
WANG Dongming, CHEN Huajing, CHEN Jingyi, GAO Jie, SHI Wei
(China Earthquake Disaster Prevention Center, Beijing 100029, China)
Abstract : Guard against and defuse earthquake disaster risk is an important measure to implement the reduction of earthquake hazards and ensure the sustainable development of society. The platform of earthquake disaster risk prevention and control can provide strong support improving the level of the comprehensive prevention and control of earthquake disaster risks. This paper reviews the research status of earthquake disaster risk and loss assessment systems at home and abroad. Based on the research status of earthquake disas
ter risk and loss assessment systems at home and abroad , the situation and the demands of current earthquake risk prevention and mitigation , a platform of national earthquake disaster risk prevention and control is put forward in this paper. The platform is designed with the core chain of earthquake risk investigation , assessment , management and service. The overall framework and functional design of the platform are introduced , and the function of the platform is prospected. The establishment of the platform will effectively integrate the data resources of earthquake disaster risk, promote the development of earthquake risk business system , and further improve the social service of earthquake disaster risk prevention and control.
Key words : earthquake prevention and disaster reduction ； earthquake disaster risk prevention and control ； disaster reduction platform ； business function ； platform design
收稿日期：2020-10-14；修回日期：2020-11 -23
基金项目：国家重点研发计划课题(2018YFC1504405)
Supported by : National Key R&D Program of China (2018YFC1504405)
作者简介：王东明(1977 -)，男，研究员，博士，主要从事地震灾害风险评估、震害预测、情景构建、虚拟仿真等研究.E-mail ： zf_wdm@163. com
第2期王东明，等：国家地震灾害风险防治业务平台功能设计与展望61
我国是世界上地震灾害最为严重的国家之一，三分之一的国土面积具有发生7级或更强的地震构造背景口T。随着社会主义现代化建设快速发展，人口和经济的集约化程度越来越高，城市和工程系统更加易
损，我国地震灾害风险不断攀升。潜在的威胁使得我国的防震减灾工作难度加大，以减轻地震损失和实现灾后救援为主要目标的传统防震减灾理念已无法满足社会可持续发展对地震安全的迫切需求BT。
加强地震灾害风险识别、评估与防范，提高地震灾害风险综合防治水平是减轻地震灾害的重要策略。第三届“联合国世界减灾大会”提出未来十年全球的减灾工作重心要从灾害管理转向灾害风险管理凶。2016年7月28日，习近平总书记在唐山市考察时论述了我国防震减灾工作的方针政策，提出防灾减灾工作要实现从减少灾害损失向减轻灾害风险转变。2018年5月12日，习近平总书记在对汶川地震十周年国际研讨会的致信中强调了促进减灾国际合作、降低自然灾害风险、构建人类命运共同体的重要性。由此可见，地震灾害风险治理已成为国家减轻地震灾害的指导方针，通过灾害风险管理为防灾减灾救灾提供依据也是当今国际社会和世界各国达成的共识。20世纪以来，针对自然灾害风险理论、方
法、技术等方面的研究逐渐完善，在此基础之上的灾害风险和损失评估系统也应运而生，为国家减轻灾害损失和制定灾害应对方案提供依据3°]，如美国多灾害评估管理系统(HAZUS-MH)⑴-⑵、地震快速评估系统(PAGER)问和日本灾害管理系统(Phoenix DMS)[⑷等。与国外相比，我国地震灾害风险防治系统的研究起步较晩，且相关的理论、方法和分析模型等尚有差距，早期研究多集中于震害损失评估方面少]，国家层面的具备功能性、实用性和可操作性的地震灾害风险防治平台的建设仍为空白。2016年12月29日，国务院办公厅印发了《国家综合防灾减灾规划(2016~2020年)》，提出了“十三五”期间国家综合防灾减灾的十大主要任务，其中包含了建设国家自然灾害风险数据库，形成支撑自然灾害风险管理的全要素数据资源体系皿。在重大项目中也将“自然灾害综合评估业务平台建设工程”列为第一项，提出要建立灾害综合风险调查与评估技术方法，研发系统平台，并在灾害频发多发地区开展灾害综合风险调查与评估试点工作，形成灾害风险快速识别、信息沟通与实时共享、综合评估物资配置与调度等决策支持能力口句o综上，地震灾害风险防治平台的研发是实现减轻地震灾害风险、增强地震灾害风险防范能力的关键，也是落实党中央国务院关于地震灾害风险防治工作决策部署的重要举措。
面对我国地震灾害风险防治的严峻形势和国家对地震信息业务服务体系建设的迫切需求，本文提出研发国家地震灾害风险防治业务平台。通过对国内外地震灾害风险和损失评估系统平台的对比分析，得出了系统平台在业务功能、适用范围等方面的特点，为我国地震灾害风险防治平台的研发与设计提供启发；分析了我国地震灾害风险防治业务的现状，针对当前业务中存在的问题明确了功能需求；在此
基础之上开展了国家地震灾害风险防治业务平台的总体架构和业务功能设计，并对平台设计功能进行了展望。
1地震灾害风险和损失评估系统平台
1.1国内外系统平台介绍
近年来，随着计算机技术的快速发展和地震灾害风险理论研究的不断深入，地震灾害风险和损失评估系统平台等陆续被开发和应用，并逐渐成为防震减灾和应急救灾的重要工具悶O美国较早开展了灾害风险管理系统平台方面的研究，其最具代表性的是由联邦应急管理局(FEMA)基于地理信息系统(GIS)开发的多灾害评估管理系统(hazus-mh)[11-12],HAZUS-MH系统因功能全面、数据完善被广泛应用于美国各州政府减灾规划和应急响应评估中，但其闭源属性限制了系统的应用范围。的地震工程研究中心(NCREE)于2000年引进了美国的地震损失评估系统HAZUS，根据台湾地区数据和分析模式对其进行的本土化调整和修改，最终完成了台湾地震损失评估软件(TELES)的研发⑷-阁,TELES具备地震灾害潜在危险分析、建筑损害评估和社会经济损失评估等功能。针对特定区域范围应用的地震灾害风险管理评估系统平台还有新西兰的灾害风险纵览平台(RiskScape)[19]、日本菲尼克斯灾害管理系统(PhoenixDMS)[2°-21]、澳大利亚的地震灾害风险模拟系统(EQRM)宓、日本的多灾害风险评估软件OSRE[23]以及俄罗斯的灾害快速损失评估系统Extremum[15]等。
为突破平台系统的适用区域限制，建立可扩展、可更新的系统平台，世界银行、美洲发展银行、联合国国际减灾战略中心、中美洲自然灾害预防协调中心等共同参与开发了风险评估平台(CAPRA),CAPRA平台是一个模块化、可扩展的概率风险评估平台，可进行风险分析并提供相应决策支持⑵一旳。在HAZUS的模块架
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石家庄雾霾治理
构基础上，中美地震研究中心和国家超级计算应用中心在GIS开源平台上开发了多灾害风险评估软件(MAEviz)，软件具有可扩展性和开源性，已被应用于美国和土耳其等地的地震风险和损失评估分析中
世界经济合作与发展组织以减轻全球范围内地震风险为目的发起全球地震模型(GEM)平台建设项目，该项目为全球范围内的地震风险评估及相应的合作交流提供了平台⑵切］。在全球范围内适用的地震灾害损失
评估软件还有土耳其的地震损失评估软件(ELER)［29\国际地质灾害中心研发的地震损失评估平台(SELA-NA)⑶］、欧洲的应急响应和减灾地震损失评估系统(QLARM)⑶「2］以及国际减灾十年组委会和联合国共同研发的城市地区地震灾害风险评估工具(RADIUS)［33］o
地震快速评估可及时为政府部门震后救灾工作提供依据，最大限度减少地震灾害造成的损失。美国地
质调查局基于全球地震台网观测研发了地震快速评估系统(PAGER)，该系统能在震后半小时内给出初步震害评估报告⑶，并向有关国家和地区提供地震灾害信息。意大利政府开发了地震模拟与应急管理信息系统
(SIGE)，系统在接受到地震信息数分钟内给出地震灾害预评估结果，且其地震灾害情景模拟软件可按照设定地震模拟特定地震事件进行地震灾害的动态评估，为部署救援行动提供可靠依据［⑷。表1为部分系统平台的名称、研发单位、主要功能模块及相应特点。
libsvm
表1国外地震灾害系统平台
Table1Disaster management system platform abroad
序号名称研发单位功能模块功能特点
1HAZUS-MH美国联邦应急管理署(FEMA)地震危险性评估模块
结构地震易损性评估模块社会经济损失评估模块
2TELES 台湾地震工程研究中心
(NCREE)
基于GIS平台采用美国国家数据库及国家标准
rvd计算灾害发生的可能性和频率；根据不同承灾
体的灾损曲线采用对应的灾害和资产函数计算
机械战将潜在的破坏和损失。
基于HAZUS的分析方法和架构，结合本土化的
分析模式和数据库，适用于台湾地区的地震灾
害损失评估。
3CAPRA 世界银行、美洲发展银行
(IDB)和联合国国际战略减灾
中心(UNISDR)
具有模块化和可扩展性，应用范围没有区域限
制，可根据具体的研究环境调整不确定性以进
行风险分析、提供决策支持。
4MAEviz 中美地震研究中心(MAEC)和
国家超级计算应用中心(NC
SA)
兼顾可扩展性和开源性，可针对常规及特定结
构或区域进行地震风险和损失评估。
5GEM 世界经济合作与发展组织(OECD)
6PAGER美国地质调查局(USGS)地震风险评估模块
综合风险评估模块
确定震源
绘制地震动场的分布
损失与影响评估
报告和通知
平台具有较好的开放性和交互性，通过Open
Quake软件实现数据交互和数据更新，使用移
动端采集、上传建筑物的信息。
可实现震后的受灾区人员和财产的快速损失评
估，并通过电子通讯手段发布评估结果。
我国地震灾害软件系统的研发始于20世纪90年代，李树桢等皿-陶编制了以现场调査数据为依据的地震损失评估软件(EDEP-93)，并采用该软件对1993年普洱地震灾害经济损失进行了评估。1997年国家地震局颁布了《地震灾害损失评估工作规定(试行)》，丁香和王晓青等据此研发了地震现场灾害损失评估系统(EDLES1.0)⑶］。然而，早期系统进行震后损失评估的主要依据为地震现场调查资料，需要耗费大量的人力物力，且当时的计算能力以及展示平台限制了系统的应用。
地理信息系统GIS因具备空间数据分析、管理功能以及可视化等优势，逐渐成为地震灾害损失预测、评估和应急决策等方面的重要技术支撑［38-43］o温瑞智和贾国玉等［釦采用GIS将地震影响场与建筑物空间信息进行匹配，研发了基于GIS的城市建筑物损失快速评估系统。王晓青等以首都圈防震减灾示范区建设项目为依托，结合GIS和Access数据库完成了地震现场灾害损失评估地理信息系统(Map EDLES2001for Windows)的研发，系统具备震灾现场损失评估、灾情信息显示及信息远程交换等功能⑶］o随后，网络和遥感影像等技术的快速发展扩展了系统平台的功能如“］，提高了地震应急的信息化水平。高惠瑛等［创基于Web. GIS构建了地震灾情快速评估系统，实现了地震灾情动态评估。陈豪等⑷］结合基础地理信息、多源遥感卫星影像及动态灾情信息，构建了基于WebGIS和空间技术的地震减灾信息化平台，系统具备地震灾害动态监测、灾害评估、灾情信息实时共享以及应急减灾辅助决策等功能。
第2期王东明，等：国家地震灾害风险防治业务平台功能设计与展望63风险管理理论的引入使地震灾害风险管理理念逐渐被纳入到地震灾害系统平台的研发中㈤亠］。丁香和王晓青等⑸］采用GIS空间数据存取和处理技术研发了地震巨灾风险评估系统(EQRiskAsia)，该系统实现
了地震巨灾风险综合评估、地震灾害损失快速评估以及地震巨灾高风险区识别。王东明课题组基于WebGIS 开发了地震灾害风险识别与损失预评估系统，系统可实现建筑物抗震能力评估、地震灾害损失预评估、地震应急备灾需求评估和抗震薄弱环节评估并提供相应的对策和建议。为进一步提高地震
灾害损失评估的效率，丁香等研发了基于格网的全国尺度地震灾害损失预测系统，系统采用自动数据栅格化处理模块对风险评估相关数据进行千米格网化处理，优化数据组织的同时提升数据建立与更新的效率。潭庆全等厲］研发了离线式地震灾害损失评估系统，系统可存储由地震损失评估模型生成的公里网格内不同烈度下的地震损失预评估结果数据，将结果与离线地图叠加获得地震损失评估制图表达。
近年来，三维可视化技术以及云计算技术的推广使得地震风险和损失评估系统功能日趋完善⑶皿o陈洪富等基于WebGIS平台和云计算技术研发了地震损失评估系统(HAZ-China)，能服务于震前、震时和震后的使用场景，并具备数据存储、震害预测和应急响应等多种使用功能。郑山锁等皿旳应用新的数据采集和数据库建立方法结合GIS技术集成开发了中国地震灾害损失评估系统(CEDLAS)，系统可实现对单体建筑、城市区域、国家范围进行震前灾害风险评估、震中实时评估和震后境况模拟。表2为部分系统平台的名称、研发单位、主要功能模块及相应特点。
表2国内地靂灾害系统平台
Table2Disaster management system platform in China
5060lu
序号名称研发单位功能模块功能特点
1EDEP-93
2Map EDLES2001 3EQRiskAsia
4EDR-LPAS
5HAZ-China
6CEDLAS 工程力学研究所
地震预测研究所
地震预测研究所
中国地震灾害防御中
心
工程力学研究所
西安建筑科技大学
地震现场调查数据采集
地震经济损失评估
基于DOS系统采用FORTRAN语言编写，针对震灾
现场调查进行损失评估。
基于Windows和GIS开发的地震现场灾害损失地理
信息系统，适用于灾后现场损失评估。
基于GIS平台研发，具备地震巨灾风险综合评估、
震灾损失快速评估等功能。
基于WEBGIS平台研发，可提供地震备灾需求评
sar估，提供抗震和断层薄弱环节的对策建议。
基于云计算平台开发，可为各类用户提供不同层次
的地震服务并实现软硬件资源和信息的共享。
可对不同层次、范围的建筑进行震前灾害风险评
估、震中实时评估和震后境况模拟。
1.2系统平台分析
基于不同的研究基础和背景所开发的地震灾害系统平台各有特点，通过对国内外地震灾害风险与损失评估系统平台进行分析比较，总结其在业务功能、适用范围、数据管理和资源共享方面对我国地震灾害风险防治平台研发设计的启示。
在业务功能方面，已有的地震灾害系统平台的功能侧重点各不相同。国内的地震灾害软件系统多侧重地震灾害损失评估，如Map EDLES是基于地震现场调研数据进行快速、动态的地震损失评估,HAZ-China可根据地震不同时段提供相应的业务功能，如震前预测、震中应急决策和震后恢复重建等；而外国的灾害管理系统业务功能较为丰富，如HAZUS-MH是目前业务功能覆盖较为全面的灾害评估管理系统，可针对包含地震在内的多种灾害进行不同级别的风险和损失评估,CAPRA还可提供缓解风险的策略以促进风险决策达成。
在适用范围方面，大多数地震灾害系统平台是针对各自国家区域情况研发，因此其适用范围具有一定限制。如曾引进美国的HAZUS以开发HAZ-Taiwan作为地震灾害决策支持系统，经使用后发
现依据HAZUS研发的系统并不适用于台湾地区的灾害分析网，之后研究机构根据台湾地区本土数据和分析模式对初版的HAZ-Taiwan进行了多方面的修改，最终形成了适应于台湾地区应用的台湾地震损失评估系TELES O我国地震活动具有特殊性，承灾体密集且差异大，研发地震灾害风险防治业务平台要综合考虑我国
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地震灾害风险特点，确保研发的平台具有良好的适用性。
在数据管理方面，地震灾害风险防治工作涉及的数据量大、类型多样且来源复杂，为获得可靠的风险评估结果需要建立完备的数据库，对数据实施统一管理和及时更新。HAZUS-MH以美国国家数据库作为数据来源，根据较为全面的建筑物和人口数据开展风险分析工作，提高了HAZUS-MH的评估工作的效率，促进了其在美国的推广和应用；地震灾害损失评估系统CEDLAS结合移动GIS和手机操作系统开发了移动数据采集端，实现了数据实时更新和高效采集。完备的数据库是进行地震灾害风险和损失评估的基础，以国家为单位对地震数据进行统一管理，可使地震在风险和损失评估的准确性得到很大程度的改善，为政府的应急决策和救援工作提供更可靠的支撑。
在资源共享方面，大多数地震灾害系统平台无法实现软硬件以及信息资源的共享，这大大限制了系统平台的服务范围。地震灾害损失评估系统HAZ-China提出通过云计算平台实现软硬件资源和信息的共
享，将软件和数据都存储在远程的服务器上，用户可通过浏览器和Web来访问信息，系统根据用户需求提供不同层次的服务凹］o云计算采用互联网实现随时随地、按需、便捷地访问共享资源池的计算模式，为系统平台提供了解决资源共享问题的可靠方案。
2我国地震灾害风险防治业务现状和功能需求
我国地震灾害防御工作历经多年发展，抗震减灾能力已经有了一定的提升，地震灾害风险防治业务也不断完善。在地震灾害风险防治基础数据方面，针对地震活断层探测、地震工程地质勘察、重大工程场地地震安全性评价及全国范围内的建筑房屋、基础设施信息等方面的数据不断丰富；在业务建设方面，针对地震活断层、地震区划、地震灾害风险评估、地震灾害预测等建立了多个技术系统，可提供地震活动断层探察工作的管理与数据服务、抗震设防参数的信息检索服务、地震灾害损失评估及地震灾害预测服务说「旳。然而，面对新时代防震减灾事业现代化建设需求，我国地震灾害风险防治工作中仍存在诸多问题。首先，地震灾害风险防治工作涉及的数据类型多样、来源繁杂”勺，相关数据的采集、汇交、更新、共享、成果服务的标准与机制都未统一，因缺乏统筹规划与管理，造成各类基础数据和成果数据零散分布在不同的省局、业务中心和专家的手中，数据资源获取、整合和使用难度非常大，数据价值难以得到深入挖掘。其次，地震灾害防治领域所研发的业务系统、数据、模型、产出大多体现的是个性化、探索性，整合与管理困难，运行效率不高。同时，风险防治业务服务产品缺乏统一的规划与设计，产品清单和成果产出标准缺乏，成果转化率不足，地震灾害风险防治的社会应用服
务效能不显著。最后，由于缺乏国家级的地震灾害风险防治业务平台，覆盖全国的地震灾害风险业务难以统筹开展，严重制约了向政府、社会、公众提供风险防治专项服务的能力。
面对地震灾害风险防治现代化业务新体系建设的迫切需求和建设健全集约高效的地震信息业务体系的任务，需要整合原有碎片化的业务工作，研发覆盖地震灾害风险调查、评估、治理、服务全链条的风险防治业务平台。依托平台规范风险调査、评估、治理和服务业务全链条的数据、方法模型和成果产出，实现地震灾害风险防治各环节业务数据的采集、汇交、共享、表达的标准化，推进数据资源的统筹管理和共享共用，提高成果转化效率、发挥产品应用实效，从而实现以地震灾害风险数据为纽带、以技术标准为引领、以业务平台为支撑、以科技创新为动力的全国地震灾害风险防治核心业务能力的全面提升。
3平台设计
3.1设计目标
国家地震灾害风险防治业务平台的设计目标为打造完备的地震灾害风险业务支撑体系和服务体系。通过业务平台的建设实现数据自动汇集、风险管理科学、信息共享便捷、协同联动高效和公共服务精准；通过综合业务展示大厅的建设实现对地震灾害风险防治数据和业务产品的集成展现与综合管理；通过优化整合云基础设施平台实现与省地震局的科研、业务、管理、服务、监管的“云+端”扁平化应用；
最终实现风险防治数据资源价值挖掘，凸显业务应用的智能化特征，增强全局一体化服务能力。
3.2总体架构
平台根据国家地震灾害风险防治的业务需求，结合国家防震减灾业务相关系统的应用现状，充分利用地
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