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基于Python和天地图的地震应急快速反应系统研究--以江苏地区为例.pdf
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1、余其鹏,董建平.基于 Python 和天地图的地震应急快速反应系统研究以江苏地区为例 J.地震科学进展,2023,53(7):296-302.doi:10.19987/j.dzkxjz.2022-139YuQP,DongJP.ResearchonearthquakeemergencyrapidresponsesystembasedonPythonandTianditu:AcasestudyofJiangsuJ.ProgressinEarthquakeSciences,2023,53(7):296-302.doi:10.19987/j.dzkxjz.2022-139学术论文基于 Python 和
2、天地图的地震应急快速反应系统研究以江苏地区为例*余其鹏董建平(镇江市地震台,江苏镇江212000)摘要为提升地震应急能力,方便震后快速获取地震影响场、地震应急专题图件和快速评估报告,为地震应急决策和救援提供专业技术支持。通过 QT 开发可视化窗体,利用天地图 API 调用天地图作为底图,天地图逆地理服务 API 获取基础地理信息,最后叠加地震专题数据。用户输入震中经纬度坐标等信息后,Arcpy 库自动批量创建震中地区地震专题图件,并利用 Python-docx 库自动产出快速评估报告。实际应用结果表明,Python 脚本封装后系统程序只有一个单文件,即拷即用,部署简单,专题图批量生产、自动化产
3、出震情简报等,应急效率显著提升,地震应急信息化服务水平显著提高。关键词地震;地震专题图;地震应急;Python中图分类号:P315.9文献标识码:A文章编号:2096-7780(2023)07-0296-07doi:10.19987/j.dzkxjz.2022-139Research on earthquake emergency rapid response system based onPython and Tianditu:A case study of JiangsuYu Qipeng,Dong Jianping(ZhenjiangSeismicStation,JiangsuZhenj
4、iang212000,China)AbstractInordertoenhanceearthquakeemergencyresponsecapability,andtoconvenientlyandquicklyobtainseismicinfluencefield,earthquakeemergencythematicmaps,andtorapidlyassesspost-earthquakereports,itisabletoprovideprofessionaltechnicalsupportforearthquakeemergencydecision-makingandrescue.W
5、edevelopvisualizationformthroughQT,usetheTianditumapAPItocallTianditumapasthebasemap,anduseTianditumapgeocodingAPItoobtainthebasicgeographicinformation,andfinallyoverlaytheseismicthematicdata.Afterusersinputinformationsuchasepicenterlatitudeandlongitudecoordinates,arcpylibraryautomaticallycreatesaba
6、tchofearthquakethematicmapsfortheepicenterarea,andarapidassessmentreportisautomaticallyoutputbyusingthePython-docxlibrary.TheactualapplicationresultsshowthatthesystemprogramhasonlyasinglefileafterthePythonscriptencapsulated,which*收稿日期:2022-09-08;采用日期:2022-11-07。通信作者:余其鹏(1987-),男,工程师,主要从事 GIS 与地震活动性研
7、究。E-mail:。第53卷第7期地震科学进展Vol.53No.72023年7月ProgressinEarthquakeSciencesJul.,2023isreadytobecopiedandused,makingiteasytodeploy.Ithasfeaturessuchasmassproductionofthematicmapsandautomated output of earthquake briefings.These functions have led to a significant increase in emergency responseefficiency.The
8、levelofseismicemergencyinformationservicehasbeensignificantlyadvanced.Keywordsearthquake;earthquakethematicmap;earthquakeemergency;Python 引言在我国,地震灾害被列为群灾之首,地震灾害死亡人数居各类自然灾害死亡人数之首,比率高达54%,据统计我国的地震死亡人数约占全球地震死亡人数的一半1。破坏性地震发生后,快速产出的震中地区地震专题图以及震情简报能够直观的反应出震中情况,为地震应急决策和救援提供第一手的参考资料和强有力支持。所以地震相关专题图的制作以及震情简报
9、都是各级地震工作部门在震后必须要面临的一项重要的工作任务,也有着较高要求,因此高效准确的制作地震影响场、震中地区历史地震和构造图等专题图件,以及快速形成一份专业震情简报以及后续的震情详细情况报告具有非常重要的现实意义。从国内外研究来看,关于地震应急专题图以及震情评估报告的制作,许多学者通过手动、自动、本地网络等多种方法进行过探索。马宝君等2利用 VB6.0开发系统,建立独立的数据库和独立的地震应急图件产出平台获取专业图件并批量输出。樊琪和刘洪光3通过建立预存储的地图切片数据拼接出需要的应急专题图地理底图,以达到快速批量出图的目的。韩贞辉等4利用 Python 语言编写脚本程序调用预制的地震应急
10、指挥专题图模板进行出图。程显洲等5利用 ArcGIS 模型构建器快速调取数据和处理数据。使用 Arcpy 自动出图脚本进行自动批量制图,从而加快不同要求下地震应急专题图的制图速度,提高专题图的出图效率。利用天地图作为基础数据地图是研究者们常用的方法,孙哲等6通过研究“天地图陕西”的切片方式和服务方式,在 ArcGIS 中实现了 天 地 图 瓦 片 数 据 与 矢 量 数 据 相 结 合 并 基 于Python 语言和 ArcPy 包的出图技术。Zhou 等7基于ArcPy 进行渔业海洋图集自动化制作,有效提高了绘制效率。Buckley和 Watkins8基于 GIS 数据库驱动制图,总结了具体
11、的自动化地图制作工作流程。针对前述研究,地震应急快速反应系统的关键问题有:一是基础数据的时效性,即能够及时调整更新系统内的基础数据,使其始终保持最新的数据;二是个性化定制性,即针对不同的需求,可以快速方便的调整产品的产出。本文利用 Python 语言,通过QT 开发可视化窗体,结合天地图 API 调用天地图作为底图,天地图逆地理服务 API 获取基础地理信息,保证了基础数据的时效性,并叠加本地地震专题数据。用户输入震中经纬度坐标等信息后,Arcpy 库自动批量创建震中地区地震专题图件,并利用 Python-docx 库自动产出快速评估报告。本文通过天地图 API获取基础地理信息,摆脱保密数据限
12、制,同时将Python 脚本封装后系统程序只有一个单文件,无需安装,即拷即用,具有部署简单,专题图批量生产、自动化产出震情简报等优点,让软件产出更加丰富和可调整,让应急效率显著提升,地震应急信息化服务水平得到显著提高。1研究区概况与数据1.1 研究区概况江苏位于长江三角洲地区,总面积 10.72 万 km2,下辖 13 个地级行政区。江苏及其周边地区位于华北、华南两大地震区的交接部位,多年来一直被列为我国地震重点监视区9。江苏地区在大地构造上跨越中朝断块、扬子断块和秦岭大别褶皱带 3 大一级单元构造10。该地区内有郯庐断裂、茅山断裂带等多条断裂带,20122022 年 10 年来,江苏地区大约
13、发生 ML2 地震 106 次,其分布如图 1 所示。1.2 数据来源与处理本文所用到的数据主要是基础地理信息数据和地震专题数据,基础地理数据是利用天地图 API 调用天地图作为底图,天地图逆地理服务 API 获取基础地理信息,如行政区、交通、POI(兴趣点)等。另外一个是地震专题数据,包括历史地震和断层数据。本研究的地震目录数据和断层数据均源于中国地震台网中心国家地震科学数据中心(http:/),地震目录数据记录了研究时间段内所有 ML2.0 的地震,数据列出了发震时间、经纬度、震源深度、震级、参考位置等详细记录,为 xls 存储格式,断层数据为 1/400 万中国活动构造空间数据库,存储格
14、式为 shapfile 矢量格式。为了方便研究和存储,研究建第7期余其鹏等:基于 Python 和天地图的地震应急快速反应系统研究以江苏地区为例297立了 Geodatabase 空间数据库1,11,将地震目录数据转换为坐标点矢量数据,然后建立数据集并导入空间数据库,同时将断层数据建立数据集也导入空间数据库。2研究框架本文利用 Python 编程语言,使用天地图 API 调用天地图作为底图,天地图逆地理服务 API 获取基础地理信息,并叠加本地地震专题数据。使用 Arcpy库自动批量创建震中地区地震专题图件,并利用Python-docx 库自动产出快速评估报告。通过 QT 开发可视化窗体,QT
15、 是 Python 开发窗体的工具,具有良好的兼容性,支持 Windows、Linux、MacOSX 三大操作系统。用户只需要输入震中经纬度坐标等信息,程序即可自动运行。最后利用 Pyinsatller 对程序进行封装成单文件文本,方便使用。其技术路线图如图 2所示。系统界面如图 3 所示。2.1 专题图制作地震发生后,快速产出地震专题图件是地震应急的重要部分,为了规范破坏性地震应急专题图件的制作,中国地震台网中心发布了破坏性地震应急专题图件产出与产出标准。本研究专题图部分主要包括地震影响场快速评估图、震中位置图、历史地震分布图、震中地区断层分布图、震中与主要城市距离图以及震区人口密度图等图件
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