重特大自然灾害应急分级信息产品及其模板研制方法

技术领域

本发明涉及自然灾害应急技术领域。具体地说是重特大自然灾害应急分级信息产品及其模板研制方法。

背景技术

重特大自然灾害的应急救援、资源调度和指挥协调等应急响应决策需要灾情信息及其动态变化的支持，且对灾情信息的时效性和非专业可读性要求较高。随着空间信息科学技术的发展，在重特大自然灾害应急响应过程中，灾害监测和评估能够快速提供灾情的动态变化信息。由于灾情信息的内容和形式多样，针对灾害应急响应的不同阶段和时间节点，关注的灾情信息侧重点也不同，因此需要研究与灾害演进过程中灾情信息内容动态变化相对应的、综合不同灾情信息形式的且时效性强的灾害信息产品，才能满足重特大自然灾害应急响应不同应急时间节点的决策需求。目前时效性强、非专业易用的信息产品制作技术通常采用模板匹配方法，因此，对于重特大自然灾害应急响应来说，其分级信息产品模板的研制是关键。

目前，模板设计理念已深入到各行各业，将模板思想引入地图设计中，是解决重特大自然灾害信息地图制作过程繁琐、成图不规范、制作地图效率不高的重要手段。有了标准模板后，用户就不必对各种设计方案再做尝试就可以快速找到相应的模板，不修改或者进行少量的修改后就可以得到所需的制图对象。赵晓丽等人在“地震及其次生灾害灾情专题图制图模板研究”中研究了不同类型的地震及其次生灾害灾情信息专题图制图模板。孙亚夫等人在“基于模板技术的专题制图”中以专题地图制作中的专题图表为例,提出基于模板技术的专题制图方法，并概述了模板的概念、模板工具设计原则以及模板库建立方法，最后提出模板库包括点线面符号模板、颜色模板、统计符号样式模板等内容；这种基于模板技术的专题制图实际是专家制图系统。周海燕等人在“GIS中定量专题制图模板的研究与实践”中针对定量专题地图设计了八种常用定量专题制图模板，比如，饼图模板、直方图模板等软件系统中制图设计。江南等人在“GIS中空间信息多种地图显示模式研究”中对显示模式的符号库和模板进行了研究，为进行空间信息可视化奠定了基础；并在“定量专题地图制图初探”中讨论了定量专题地图的定义及其分类；并结合定量专题地图制图特点,通过制作张家港市经济系列专题地图,探讨了定量专题地图制图自动化的优越性及技术关键。

现有的关于制图及模板的研究的基本思路都是基于软件开发，或者仅增加模块功能等，且模板也大多是定量图，具有普适性；而针对重特大自然灾害应急产品制作的模板目前还没有，导致在重特大自然灾害应急响应时，存在灾情信息产品制作效率低，所制作的灾情信息专题图时效性差以及信息内容针对性不强等问题。

发明内容

为此，本发明所要解决的技术问题在于提供一种具有针对性和时效性好的重特大自然灾害应急分级信息产品及其模板研制方法，以解决目前的信息产品及其制图模板内容针对性不强、时效性差的问题。

为解决上述技术问题，本发明提供如下技术方案：

重特大自然灾害应急分级信息产品模板研制方法，包括如下步骤：

步骤A：从数据库中提取重特大自然灾害发生地区的背景信息数据；

步骤B：应用底图要素模块和专题要素模块将背景信息可视化；

步骤C：应用整饰模块，从符号库中抽取对应符号及颜色，进行最终整饰工作，完成0级模板制作；

步骤D：获取重特大自然灾害的概要灾情信息，应用专题要素模块将概要灾情信息可视化于0级模板上；

步骤E：应用整饰模块，从1级符号库中选取对应的整饰符号和色彩，完成1级模板制作；

步骤F：获取重特大自然灾害的核心灾情信息，应用专题要素模块将核心灾情信息可视化于1级模板上；

步骤G：应用整饰模块，从2级符号库中选取对应的符号和色彩，进行最终的整饰工作，完成2级模板制作。

上述重特大自然灾害应急分级信息产品模板研制方法，底图要素模块包括道路、水系、建筑物、地貌、植被和居民地；专题要素模块包括点状符号、线状符号和面状符号；整饰模块包括图名、图例、图廓和比例尺。

上述重特大自然灾害应急分级信息产品模板研制方法，步骤A中，对于地震灾害：背景信息数据包括土地利用分类数据，历史基础DEM数据，行政区划数据，人口分布、道路分布、建筑物承灾体分布和水体分布的历史基础地理数据，以及人口分布、道路分布、建筑物承灾体分布和水体分布的历史影像数据；

对于气象水文灾害：背景信息数据包括土地利用分类数据，历史基础DEM数据，行政区划数据，人口分布、道路分布和建筑物分布的历史基础地理数据，人口分布、道路分布和建筑物分布的历史影像数据，以及重要水体和重要防洪工程的分布数据。

上述重特大自然灾害应急分级信息产品模板研制方法，步骤D中，对于地震灾害：概要灾情信息包括地震灾害发生时刻、震中位置、震级、灾后亚米级数据以及灾害强度和影响范围模拟数据；对于洪涝灾害：概要灾情信息包括灾后亚米级数据、降雨分布数据和淹没范围数据；对于台风灾害：概要灾情信息包括台风等级、台风路径、台风登陆位置和台风影响范围。

上述重特大自然灾害应急分级信息产品模板研制方法，步骤F中，对于地震灾害：核心灾情信息包括地震烈度和灾区范围，建筑物倒塌范围、道路损毁位置和受灾人口分布，以及次生地质灾害分布；

对于洪涝灾害：核心灾情信息包括重点区域洪涝淹没范围，受灾人口分布、道路损毁位置、重点防洪工程损毁分布和受灾农作物分布；对于台风灾害：核心灾情信息包括建筑物倒塌范围、道路损毁位置、受灾人口分布和受灾农作物分布。

上述重特大自然灾害应急分级信息产品模板研制方法，核心灾情信息还包括救援情况信息、人员疏散情况信息和应急物资分配情况信息。

重特大自然灾害应急分级信息产品，采用上述重特大自然灾害应急分级信息产品模板研制方法研制重特大自然灾害应急分级信息产品模板；利用重特大自然灾害应急分级信息产品模板制作重特大自然灾害应急分级信息产品。

重特大自然灾害应急分级信息产品，0级产品的应急制作方法包括如下步骤：

A-1：从数据库中提取灾害发生区域的背景数据；

A-2：从模板库中选取对应灾种和对应规格的0级信息产品模板；

A-3：利用上述模板将背景信息可视化，完成0级信息产品制作。

重特大自然灾害应急分级信息产品，1级产品应急制作技术步骤包括：

B-1：获取1级信息产品的概要灾情信息；

B-2：从模板库中选取对应灾种和对应规格的1级信息产品模板；

B-3：利用上述模板将概要灾情信息可视化，完成1级信息产品制作。

重特大自然灾害应急分级信息产品，2级产品应急制作技术步骤包括：

C-1：获取2级信息产品的核心灾情信息；

C-2：从模板库中选取对应灾种和对应规格的2级信息产品模板；

C-3：利用上述模板将核心灾情信息可视化，完成2级信息产品制作。

本发明的技术方案取得了如下有益的技术效果：

本发明提供一种标准、规范的分灾种、分级信息产品模板的研制方法，针对不同灾害演进过程中灾情信息的特点，进行了灾情信息产品的分级，提出了基于地理信息系统软件的分级模板递进制作方法。

重特大自然灾害应急信息产品分级系统将应急灾情信息产品分为背景信息产品、概要灾情信息产品和核心灾情信息产品三级，能够针对不同决策阶段提供不同灾情要素及信息，动态的表达灾害演进过程的灾情变化，有针对性地提供应急决策所关注的主要灾情信息；构建的分级信息产品模板体系和递进制作的分级模板能够应用于快速、标准和规范化的灾害应急分级信息产品制作。

附图说明

图1本发明实施例中灾害应急分级信息产品模板体系构成图；

图2本发明实施例中灾害应急分级信息产品模板符号库示意图；

图3a本发明实施例中灾害应急分级信息产品模板可视化色彩库示意图；

图3b本发明实施例中灾害应急分级信息产品模板另一张可视化色彩库示意图；

图4a本发明实施例中灾害应急分级信息产品模板版式示意图-横版；

图4b本发明实施例中灾害应急分级信息产品模板版式示意图-竖版；

图5本发明实施例中灾害应急分级信息产品模板制作流程图；

图7本发明实施例中0级信息产品模板制作技术流程图；

图8本发明实施例中1级信息产品模板制作技术流程图；

图9本发明实施例中2级信息产品模板制作技术流程图；

图6本发明实施例中分级信息产品应急制作技术路线图。

具体实施方式

1重特大自然灾害应急分级信息产品模板设计

1.1重特大自然灾害应急产品分级系统

本实施例根据地震和洪涝、台风等气象水文灾害等重特大自然灾害的特点，进行重特大自然灾害的应急分级信息产品模板设计。针对地震、洪涝和台风等重特大自然灾害应急救援、资源调度、抢险救灾、指挥协调等应急响应决策的重大需求和应急决策产品需求，在充分调研国内外灾害应急信息产品的现状和需求的基础上，根据重特大自然灾害不同应急时间节点和不同灾害决策辅助信息支持需求，提出了构建分灾种、分级的应急灾害信息产品，即地震灾害应急分级信息产品、洪涝灾害应急分级信息产品和台风灾害应急分级信息产品。根据灾害演进过程灾情信息的变化以及决策指挥、应急救援、抢险救灾等需要关注的灾情信息内容的变化，将灾情信息产品分为三级：灾害背景信息产品、概要灾情信息产品和核心灾情信息产品。

针对地震地质灾害、气象水文灾害行业的特点，目前灾害背景信息、概要灾情信息和核心灾情信息三级产品的系统分别通过以下方式获取：

(1)灾害背景信息产品(启动应急响应时)：基于目前已经构建的多尺度、多类型背景信息数据库来提取所需要的灾害背景信息；所需要的灾害背景信息主要包括大区域、中低空间分辨率的土地利用分类数据，历史基础DEM【数字高程模型(Digital ElevationModel)】数据，行政区划数据，人口、道路、建筑物和水体分布等历史基础地理数据，灾前历史高分辨率影像数据以及历史灾害事件专题数据等。

(2)概要灾情信息(协同监测及快速评估阶段)：在背景信息产品的基础上添加灾情监测结果和模型模拟评估结果等信息数据；对于地震灾害来说，概要灾情信息主要包括地震灾害发生时刻、震中、震级、灾害强度以及影响范围的模拟数据等；洪涝灾害的概要灾情信息则主要包括降雨分布、淹没范围等；台风灾害的概要灾情信息则主要包括台风路径、影响范围等。

(3)核心灾情信息(灾情信息提取及评估、决策支持阶段)：包括地震烈度，重点区域洪涝淹没范围、建筑物倒塌或淹没范围、道路损毁位置等监测提取的灾情要素信息，以及建筑物损毁程度、受灾人口分布情况、农作物受灾情况等承灾体灾害风险评估和次生地质灾害风险评估等灾情核心信息，以及救援、人员疏散、应急物资分配等决策支持信息。

本实施例建议对地震和洪涝、台风等气象水文灾害等重特大自然灾害的分级信息产品系统见表1，实际分级产品生产时，也可视灾情要素提取和灾情评估信息来确定。

表1

1.2重特大自然灾害应急产品分级模板体系

在对国内外先进的灾害信息产品应急制作技术进行调研的基础上，针对灾害应急分级信息产品系统的特点，收集、整理、研究、综合灾害信息产品制作样例，再结合我国国情，采用基于模块组合的模板设计思想，通过模块间的相互交叉和调用，分级递进地研制重特大自然灾害应急产品分级模板，形成适应我国减灾救灾业务需求的模板体系。

本实施例基于灾害应急分级信息产品系统，构建了0级灾害背景信息产品、1级概要灾情信息产品和2级核心灾情信息产品的三级模板，每一级模板又包含多类子模板，对应于分级信息产品系统中不同级别产品的信息内容，如0级模板下的行政区划图、土地利用类型图、遥感影像、交通路线图、河网水系图等多种背景信息专题图制作模板；1级模板下的灾情范围图、灾害强度图、灾后影像图等多种概要灾情信息专题图制作模板；2级模板下的房屋及道路损毁、受灾人口密度、应急物资分配等核心灾情信息专题图制作模板，形成了适应我国灾害应急的分级信息产品模板体系(见图1)。

本实施例制定制图标准，依据模板体系，构建了要素模块。本实施例中要素模块包括底图要素模块、专题要素模块和整饰要素模块。其中底图要素模块包括建筑物、道路、地貌、水系、植被等地图要素，将地图要素简化表示以突出专题信息。专题要素模块是在对专题要素的数据特点、制图要求进行综合分析的基础上，设计符合每一类应急专题地图的符号和文字，包含点状符号、线状符号和面状符号。其中，点状符号主要表示灾害发生位置、基础设施分布等；线状符号主要表示主要道路、河流等；面状符号主要表示受灾范围、受灾程度等。整饰模块包括图名、图廓、图例和比例尺等模板设计元素。符号库和可视化色彩库示例如图2和图3a至图3b所示。

1.3重特大自然灾害应急产品分级模板制作

在构建了要素模块后，本实施例根据重特大自然灾害应急分级信息产品的模板体系，制作各级模板，其制作流程如图5所示。研制的分灾种、分级的各类子模板构成了模板库。对于同一重特大自然灾害类型的分级模板，在制作1级模板和2级模板时可以将制作完成的0级模板或者1级模板作为底图，在此基础上增加相应级别产品的专题要素，利用整饰模块进行整饰，完成1级模板和2级模板的制作。

具体制作步骤如下：

A.从数据库中提取背景信息数据；

B.应用底图要素模块和专题要素模块将背景信息可视化；

C.应用整饰模块，从符号库中抽取对应符号及颜色，进行最终整饰工作，完成0级模板制作；

D.获取概要灾情信息，应用专题要素模块将其可视化于0级模板；

E.应用整饰模块，从1级符号库中选取对应整饰符号和色彩，完成1级模板制作；

F.获取核心灾情信息，应用专题要素模块将其可视化于1级模板；

G.应用整饰模块，从2级符号库中选取对应符号和色彩，进行最终的整饰工作，完成2级模板制作。

2重特大自然灾害分级信息产品应急制作的具体方法

针对多尺度空天地遥感数据源特点和灾情要素目标特征，对复杂孕灾环境背景下空天地数据协同监测重特大自然灾害分级信息产品应急制作方法进行研究。本实施例提供一种能够满足不同应急时间节点、不同灾害决策辅助信息支持需求的产品快速制作技术流程，形成灾害应急分级信息产品制作方法，快速制作规范化的应急产品标准专题图，为国家重特大自然灾害应急响应及决策、抢险救灾等提供支持。

以空天地数据为参考，针对灾害应急响应动态决策需求，地震地质灾害、气象水文灾害行业特点，以灾害应急分级信息产品模板为基础，构建灾害应急分级信息元数据库，设计灾害信息与制图模板的匹配方法，提出分级信息产品的应急制作流程，同时对分级信息产品进行交叉验证，优化制图精度。分级信息产品应急制作技术路线图如图6所示。

针对获取的多尺度、不同类型灾情信息，根据决策需求对其进行分类、分级和处理，建立元数据库进行存储和管理。元数据库包括数据描述、空间范围和空间分辨率、时间范围和时间分辨率、投影方式、精度、量纲、质量标识等要素，实现对多源灾情信息的分级分类和规范化管理。利用元数据库快速检索灾害信息，与制图模板进行匹配，调用制图模块，构建制图环境，实现分级信息产品应急制作；并且以局部高级灾害信息产品为基础，评估低级灾害信息产品的制图精度，以此建立各级信息产品精度的相关关系，进而优化制图精度。

具体制作步骤如下：

0级产品的应急制作方法包括如下步骤：

A-1：从数据库中提取灾害发生区域的背景数据；

A-2：从模板库中选取对应灾种和对应规格的0级信息产品模板；

A-3：利用上述模板将背景信息可视化，完成0级信息产品制作。

1级产品应急制作技术步骤包括：

B-1：获取1级信息产品的概要灾情信息；

B-2：从模板库中选取对应灾种和对应规格的1级信息产品模板；

B-3：利用上述模板将概要灾情信息可视化，完成1级信息产品制作。

2级产品应急制作技术步骤包括：

C-1：获取2级信息产品的核心灾情信息；

C-2：从模板库中选取对应灾种和对应规格的2级信息产品模板；

C-3：利用上述模板将核心灾情信息可视化，完成2级信息产品制作。

这种重特大自然灾害应急信息产品分级系统将应急灾情信息产品分为背景信息产品、概要灾情信息产品和核心灾情信息产品三级，能够针对不同决策阶段提供不同灾情要素及信息，动态的表达灾害演进过程的灾情变化，有针对性地提供应急决策所关注的主要灾情信息；构建的分级信息产品模板体系和递进制作的分级模板能够应用于快速、标准和规范化的灾害应急分级信息产品制作，快速地完成灾害信息产品的标准化制作，为灾害发生后的不同时间节点和不同决策需求提供有力支持。