（大地测量学与测量工程专业论文）地震应急救援专题图符号库系统设计与实现.pdf

西南交通大学硕士学位论文第1 页 摘要 地震是一种严重的突发性自然灾害，是造成人员伤亡最为严重的灾害之一。我 国地震灾害强烈而频繁，是世界上地震灾害最为严重的国家之一。防震减灾是减少 地震损失一项有力的工作。应急救援工作是防震减灾的关键，它是减少人员伤亡的 直接手段。应急救援工作是一个非常复杂的过程，快速高效的实施应急救援是救援 指挥人员所追求的目标，也是防震减灾研究的一个主要方向。 近些年来，随着科学技术的进步，g i s 技术在地震领域得到了日益广泛的应用。 国内外实践证明，g i s 技术在地震预测、地震模拟、灾害评估、灾后统计、应急救援 指挥、辅助决策等方面取得了一定的应用效果。但是，由于g i s 技术应用于地震领 域时间不长，其在各方面的应用都有待进一步完善。 地震应急救援专题信息对于救援指挥人员非常重要，它能为救援指挥人员实施 快速指挥提供依据。长期以来，地震各部门开发的系统相对孤立，所以一直没有形 成统一的信息化标准体系和共享机制。在国内外文献中，也未见地震应急救援专题 信息分类文献和有关成果的发表。本文在反复调研的基础上，对地震应急救援专题 信息进行了分类编码研究，制定了一套信息编码体系。 地震应急救援专题图快速制图系统是旨在为救援指挥人员迅速提供震后灾区震 害信息专题图的系统。对于这样一个制图系统来说，一个性能良好的专题图符号库 系统是其实施快速准确制图的关键；另外，只有将地震应急救援专题信息符号化在 地图上才能为指挥人员所理解、运用。本文研究的符号库系统正是根据此两种需求 而设计开发的。此符号库系统是地震专题图快速制图系统的一个子系统，为整个专 题图快速制图系统提供基础符号库和符号编辑环境，解决现有地震专题符号不足的 问题。 关键词：地震应急救援；g i sa r c e n g i e ；符号；符号库系统 西南交通大学硕士学位论文第1 i 页 a bs t r a c t e a r t h q u a k e ，ak i n do fu n p r e d i c t a b l en a t u r a ld i s a s t e r , i so n eo ft h eg r e a t e s td i s a s t e r w h i c hc a u s i n gc a s u a l t i e s c h i n ah a ss u f f e r e dt h ed a m a g ef r o mt h ev i o l e n ta n df r e q u e n t e a r t h q u a k ed i s a s t e r p r o t e c t i o na g a i n s ta n dm i t i g a t i o no fe a r t h q u a k ed i s a s t e r sn o wi sa s t r o n gm e t h o dw h i c hc a l lr e d u c et h el o s s o fe a r t h q u a k e e m e r g e n c yr e s c u ei sav e r y c o m p l i c a t e dp r o c e s s c a r r y i n go u te m e r g e n c y r e s c u er a p i d l ya n de f f i c i e n t l yi st h eg o a lt h a t r e s c u ec r e w ss h o u l dp u r s u ea n di sa l s ot h em a i nd i r e c t i o no ft h es t u d yo fp r o t e c t i o na g a i n s t a n dm i t i g a t i o no fe a r t h q u a k ed i s a s t e r s r e c e n ty e a r s ，w i t ht h ed e v e l o p m e n to fs c i e n c et e c h n o l o g y , g i st e c h n o l o g yh a sb e e n w i d e l ya n di n c r e a s i n g l ya p p l i e di ne a r t h q u a k ep r e c a u t i o n sf i e l d i th a sb e e np r o v e db y s c i e n t i f i cp r a c t i c eo fb o t ho v e r s e a sa n da th o m et h a tt h ea p p l i c a t i o no fg i st e c h n o l o g y h a sg a i n e dc e r t a i na c h i e v e m e n ti nv a r i o u sa s p e c t ss u c ha s e a r t h q u a k ep r e d i c t i o n ， e a r t h q u a k es i m u l a t i o n , c a t a s t r o p h ee v a l u a t i o n , e m e r g e n c y r e s c u e c o n d u c t ，p o l i c y a s s i s t a n c ee t c h o w e v e r ，t h ea p p l i c a t i o no fg i st e c h n o l o g yi nt h e s ea s p e c t sn e e df u r t h e r i m p r o v e m e sb e c a u s e i th a sb e e na p p l i e di ne a r t h q u a k ep r e c a u t i o n sf i e l dn o tl o n ga g o t h et h e m a t i ci n f o r m a t i o no ft h eq u a k ee m e r g e n c yr e s c u ei si m p o r t a n tf o rt h e c o m m a n d e r so ft h er e s c u e r s ，f o ri tc a l lp r o v i d et h ec l u e sf o rt h e mt oi m p l e m e n tt h e i r p r o m p tc o m m a n d f o r al o n gt i m e ，t h e s t u d yw h i c hf o c u so n i ti s e x t r e m e l y i n a d e q u a t e a n dag e n e r a ls u r v e yo ft h es t u d ya ta b r o a da n dh o m er e v e a lt h a ts e l d o m p a p e r sa n dr e l a t e da c h i e v e m e n t sh a v eb e e ni s s u d h o w e v e r , t h ec l a s s i f i c a t i o n o fi ti s c r u c i a lf o rt h es t o r a g ea n ds e a r c ho ft h et h e m a t i ci n f o r m a t i o n ，a n ds h a r i n go ft h es y s t e m t h et h e s i s ，o nt h eb a s i so ft h er e p e a t e d l yi n v e s t i g a t i o n ，c l a s s i f yt h et h e m a t i ci n f o r m a t i o n o ft h eq u a k ee m e r g e n c yr e s c u ea n dp r e s e n tas e to fc o d i n gs y s t e m r a p i dc a r t o g r a p h ys y s t e mo fe a r t h q u a k ee m e r g e n c yr e s c u em a p i sas y s t e mw i t ht h e a i mo fp r o v i d i n gp r o m t l yt h et h e m a t i cn i 却s h o w i n gt h es i t u a t i o no ft h eq u a k e s t r i k e na r e a f o rt h ec o m m a n d e r so fr e l i e fw o r k e r s a st os u c ham a p p i n gs y s t e m ，as y m b o ls y s t e mw i t h g o o dp e r f o r m a n c ei sc r u c i a li nd r a w i n gt h em a pr a p i d l ya n da c c u r a t e l y ；i na d d i t i o n ，o n l y t os y m b o l i z et h et h e m a t i ci n f o r m a t i o no ft h eq u a k ee m e r g e n c yr e s c u eo nt h em a pc a nt h e c o m m a n d e r su n d e r s t a n da n du s ei t t h es y m b o ls y s t e ms t u d i di nt h i st h e s i s i sj u s t d e s i g n e da n dd e v e l o p e db yt h ea b o v et w or e q i r e m e n t s t h es y s t e m ，a sas u b s y s t e mo f r a p i dc a r t o g r a p h ys y s t e mo fe a r t h q u a k ee m e r g e n c y r e s c u em a p ，p r o v i d i n gt h eb a s i c s y m b o ls y s t e ma n ds y m b o le d i t i n ge n v i r o n m e n tf o rt h ew h o l er a p i dc a r t o g r a p h ys y s t e m o fe a a h q u a k ee m e r g e n c yr e s c u em a p ，s o l v e st h ep r o b l e m sw h i c ht h ee x i s t i n gq u a k e t h e m a n t i cs y m b o l sh a v e 西南交通大学硕士学位论文第1 i i 页 k e yw o r d s ：q u a k ee m e r g e n c yr e s c u e ；g i s ；a r c e n g i e ；s y m b o l ；s y m b o ld a t a b a s es y s t e m 西南交通大学 学位论文版权使用授权书 本学位论文作者完全了解学校有关保留、使用学位论文的规定，同意学校保留 并向国家有关部门或机构送交论文的复印件和电子版，允许论文被查阅和借阅。本 人授权西南交通大学可以将本论文的全部或部分内容编入有关数据库进行检索，可 以采用影印、缩印或扫描等复印手段保存和汇编本学位论文。 本学位论文属于 1 保密口，在年解密后适用本授权书； 2 不保密回，使用本授权书。 ( 请在以上方框内打“ ) 靴敝储獬：协7 欧 日期2 2f o 、了、ff 指导老 日期： 了坎 西南交通大学硕士学位论文主要工作( 贡献) 声明 木人在学位论文中所做的辛要工作或贡献如下： 1 、完成了对地震应急救援专题信息的分类，并对专题信息进行了编码，给出了 一套详细的编码体系。 2 、完成了对表示专题信息的符号式样的图形设计与制作。 3 、完成了地震应急专题图符号库系统的设计与开发。 本人郑重声明：所呈交的学位论文，是在导师指导下独立进行研究工作所得的 成果。除文中已经注明引用的内容外，木论文不包含任何其他个人或集体已经发表 耍掺j j i ”勺f f j f v ：r j , j 2 果。、j 本文的研究做i p , 贡献的个人和集体，均已谯文巾作了彤j 确 说l 明。小人完全一j ，解违反上述声明所引起的一切法律责f t 将由本人承担。 躲芾卅厅 瞧m 谌辱 j 西南交通大学硕士学位论文第1 页 1 1 研究背景 1 1 1 我国地震灾害概况 第1 章绪论 地球可分为三层。中心层为地核、中间是地幔、外层是地壳。地震一般发生在 地壳之中。地壳内部在不停地变化，由此而产生力的作用，使地壳岩层变形、断裂、 错动，于是便发生了地震。地震是破坏力最大的自然灾害之一，它所造成的直接灾 害有：建筑物与构筑物的破坏，如房屋倒塌、桥梁断落、水坝开裂、铁轨变形等。 地面破坏，如地面裂缝、塌陷，喷水冒砂等。山体等自然物的破坏，如山崩、滑坡 等。海啸、海底地震引起的巨大海浪冲上海岸，造成沿海地区的破坏。此外，在有 些大地震中，还出现了地光烧伤人畜的现象。地震除了引起直接灾害外，还会引起 许多次生灾害。地震引起的次生灾害主要有：火灾，由地震后火源失控引起；水灾， 由水坝决口或山崩填塞河道所引起；毒气泄露，由建筑物或装置破坏等引起；瘟疫， 由震后生存环境的严重破坏所引起。有时候，次生灾害所造成的伤亡和损失比直接 灾害还严重。由此可见，随着社会经济的发展，地震所造成的灾害不容忽视。 我国是受地震灾害威胁最大的国家之一，这是由我国所处地理位置决定的。我 国地处世界两大地震带环太平洋地震带和亚欧地震带之间，并受太平洋板块、 印度洋板块和菲律宾海板块的挤压。我国地震活动具有频度高、强度大、分布广、 震源浅、成灾率高等特点。仅在2 0 世纪，全球1 3 的大陆地震发生在我国，因地震 死亡的人数高达5 5 万之多，占全球地震死亡人数的一半以上，居世界首位。尤其是 1 9 4 9 年以来，1 0 0 多次破坏性地震袭击了我国2 2 个省( 自治区、直辖市) ，其中涉 及东部地区1 4 个省会，造成2 7 万余人丧生，占全国各类灾害死亡人数的一半以上， 地震成灾面积达3 0 多万平方公里，房屋倒塌达7 0 0 万间。地震灾害严重是我国的基 本国情之一。 破坏性极大的地震如果发生在城市，那产生的后果将更加严重。然而我国城市 面临地震灾害的形势也十分严峻。一方面，就全国而言，有2 2 个省份和三分之二百 万以上人口的大城市均位于地震高危险区；1 1 个省会城市具有7 级以上大地震的可 能，1 7 个省会城市具有6 5 级地震的可能。另一方面，由于城市一般是某地区的政 治、经济、文化中心，是财富的主要集散地，城市中不仅高楼林立、人1 2 1 密集，而 且油、气、水电等生命线工程和大型关键设施、设备等重大危险源也很密集，各种 生活保障系统如供水、供电、交通等公共设施相互依赖性非常强。由此可见，一旦 西南交通大学硕士学位论文第2 页 在城市发生地震，就会引发连锁效应，造成巨大经济损失和重大人员伤亡，甚至可 能引起社会动荡。历史上，城市中发生的地震曾引发过巨大的灾难。例如：1 9 7 6 年 的唐山大地震造成9 5 的建筑物倒塌、人员伤亡更是高达2 4 2 万人，使一座具有百 万人口的新兴城市毁于一旦；2 0 0 8 年5 月1 2 日1 4 点2 8 分在四川汶川地区发生了 8 0 级特大地震，这是自1 9 7 6 年唐山大地震以来，国内最为严重的一次地震灾害， 它使超过1 0 万平方公里的国土遭受严重破坏，其所造成的经济损失和人员伤亡至今 难以准确估计。 综上所述，我国许多地区都具有发生破坏性地震的背景，所面临的灾害形势非 常严峻。因此，防震减灾工作是一项十分必要而紧追的工作。 1 1 2 我国地震应急救援工作的发展现状 针对地震突发性和巨大破坏性等特点，防震减灾工作最终目标应该是最大限度 减少地震造成的人员伤亡、财产损失与社会影响。从全球各个国家减轻地震灾害所 采取的措施来看，主要是三条：一是加强地震预报，力争在地震发生前采取行动； 二是加强工程建设质量，提高各类建( 构) 筑物的抗震能力，达到震时不倒的效果；三 是加强震时应急指挥和救援工作，与震魔抢时间，挽救一切可能挽救的生命与财产。 这也是我国地震工作经历几十年发展，逐步形成的以“地震监测预报、地震灾害预 防、地震紧急救援”为主要内容的三大工作体系。面对“地震多、灾情重”的国情， 在科学上还没有完全解决地震预报这一难题以及我国工程抗震能力普遍薄弱的当 代，要最大限度的减轻地震灾害，必须明确三大工作体系中三者之间的关系，这就 是“预是基础、防是重点、救是关键”，“关键”就是地震应急救援工作的地位。 地震应急救援工作是指在破坏性地震或重大地震事件发生后，在政府统一领导 下，各级地震工作部门和社会各方面最大限度地减轻人员伤亡、经济损失、社会影 响而采取的有领导、有组织、有计划、有指挥、协调一致的紧急行动。它是地震发 生后减少灾害损失和人员伤亡最直接的途经，是政府应对突发震灾的重要手段，是 保护人民群众生命财产安全的有力措施。我国的地震应急救援工作，始于1 9 6 6 年的 邢台地震。此后，此项工作经过几十年在实践中不断摸索、反思、总结、提高，经 历了地震应急概念的形成、地震应急对策的提出、地震应急工作的法制化、地震应 急工作体系的确立等四个阶段。在上世纪8 0 年代末期以前，我国地震应急救援是一 项受灾害左右的被动行动，只有灾害发生了，才有应急救援的行动。这种暂时性的 行动缺少准备，其作用发挥很有限。1 9 9 4 年全国防震减灾工作会议首次提出了防震 减灾工作的4 个环节，对防震减灾的基本内容做了明确的定义，同时也明确了地震 应急救援工作的地位。1 9 9 5 年4 月1 日施行的破坏性地震应急条例和1 9 9 8 年3 西南交通大学硕士学位论文第3 页 月1 日施行的中华人民共和国防震减灾法，这些法律法规的实施标志着我国地震 应急工作走上了法制化轨道。2 0 0 0 年在唐山召开的全国防震减灾工作会议明确提出 了防震减灾工作的指导思想和建设“三大工作体系”的思路。首次提出了建立一支 专门的地震应急救援队伍，以提高大震后应急救援能力。 在党和政府的领导下，经过不断探索和总结。当前，我国的地震应急救援工作 已取得了显著成效：其一，已形成基本完善的应急救援法制体系，这对于规范救援 行动、发挥救援行动的高效性极其重要；其二，地震应急救援组织指挥框架初步形 成，不仅国务院成立了抗震救灾指挥部，而且各省( 区、市) 和地震重点监视防御区的 市县政府也成立了抗震救灾指挥机构。全国地震系统中也成立了相应的防震救灾业 务机构；其三，各级地震应急预案不断修改完善落实，从而提高了政府应急指挥能 力、部门应急联动能力和群众自救互救能力；其四，国家和地方的地震应急救援队 陆续组建并在历次的震后救灾实战中取得实效，社区志愿队伍和地震应急避险设施 建设取得很大的进展；其五，地震应急指挥平台和现场救援技术发展迅速，国务院 和地方各省( 区、市) 抗震救灾指挥机构的地震应急指挥平台，具备监测监控、预测预 警、震灾情获取、应急指挥辅助决策、信息通告和调度指挥等功能。地震救援队伍 所使用的设备齐全、先进，救援能力达到国际领先水平。 1 1 3g i s 在防震减灾中的作用 地理信息系统( g e o g r a p h i ci n f o r m a t i o ns y s t e m ，简称g i s ) 作为获取、处理、管理和 分析地理空间数据的重要工具、技术和学科，近年来受到广泛关注，发展迅猛。地 震是与空间地域密切相关的自然灾害，地震灾害属于空间信息范畴，抗震救灾工作 是以纷繁复杂的综合地理和人文信息为基础的，g i s 正好满足了这种需求。它具有管 理和分析海量信息的能力，尤其是随着现代电子计算机技术的软、硬件功能不断升 级，g i s 系统运行速度更加快捷，操作界面更加友好，数据交流更加畅通。将g i s 应用于防震减灾中，可以通过其对空间地理信息、生命线工程、建( 构) 筑物以及其它 救灾设施的掌控，建立切实的分析模型并及时做出损失评估和应急方案，从而提高 救灾效率，为抗震救灾赢得宝贵时间。 最早将g i s 引入防震减灾当中的国家是美国和日本。由于当时这种技术的 引入还局限于研究范畴，因此，g i s 主要用于灾后统计、灾后相关专题图生成 以及地震相关模型与g i s 系统集成等方面。1 9 9 1 年美国旧金山海湾地区政府 联盟( a b a g ) 的系统b a s i s ( b a ys p a t i a lin f o r m a t io i ls y s t e m ) ，主要是用于地 震区划中；日本技术研究所m a t s u o k a 利用国家土地数字信息对大城市的地面 运动、液化和边坡失稳进行估计，建立了基于g i s 的地震危险区划制图系统。 西南交通大学硕士学位论文第4 页 随后，美国和日本又相继将g i s 用于区级地震预测与应急辅助、灾害计算与评 估、应急数据提供与相关基础数据管理等综合防震减灾中。例如美国联邦应急反应 中，i ) ( f e m a ) 于1 9 9 9 年发布了基于g i s 的易损性评估分析系统h a z u s 9 9 ，用于国家级 的g i s 软件动态显示灾害灾难数据和损失评估结果；斯坦福大学的飚n g 和 k i r e m i d j i a n 利用g i s 进行了震害和损失评估；华盛顿州立大学的h o 利用g i s 研究 了地震触发滑坡对公共设施破坏的评估方法；美国r m s 的w o n g 和董伟民利用g i s 提出了用于估计停产损失的方法：日本内阁则于2 0 0 0 年以后推出了地震灾害预测 支持系统q u a k e 0 1 0 0 1 版，通过设定震源条件可对全国各地基于g i s 进行震害预 测。日本东京技术研究所的m i d o r i k a w a 用g i s 技术评估地震中办公室受伤人数，用 设定地震和g i s 数据相结合计算出了川崎市中心办公区的受伤人数。 我国在防震防灾领域应用g i s 技术起步较晚。中国地震局工程力学研究所在1 9 9 5 年利用g i s 构建了中国华北部分地区的地震构造信息系统，并在此基础上编制了基 于g i s 的太原临汾地震区划，利用g i s 识别潜在震源区，还利用g i s 研制了地震损 失快速评估预估系统，该系统应用于1 9 9 6 年2 月3 日丽江7 0 级地震中，对房屋经 济损失和人伤亡进行了快速评估，预估结果与实际震害相近；“九五”期间中国地震 局会同各级地方政府部门，开展了9 5 0 6 期间的“大中城市防震减灾示范研究”科研 项目。2 0 0 3 年我国颁布了地震灾害预测及其信息管理系统技术规范。目前，各主 要城市和处于地震高发区域的其他城市都已经建立了基于g i s 的防震减灾信息管理 系统和辅助决策系统，同时基于w e b 的地震信息系统和专题地震系统也开始建立起 来了。例如：1 9 9 9 年建成的四j j f 自贡市防震减灾系统，它是基于a r c g i s 平台开发的， 该系统建立了自贡市城市防震减灾系统的基础数据库、建立了城市防震减灾计算机 管理系统并实现了平震结合的系统功能。上述一系列g i s 在防震减灾中的应用理论 和实践研究，极大的提高了我国g i s 在防震减灾领域的应用研究水平。 当前，随着计算机技术的发展和g i s 系统功能的加强，g i s 在防震减灾领域的应 用已经发展到引入相关专家知识和智能空间决策技术进行救灾决策指挥，使抗震救 灾指挥系统具备应急响应、灾情动态跟踪、数据分析、对策生成、辅助决策、应急 指挥等诸多功能。 1 1 4 地图符号库与g i s 的关系 地图符号是表达地图内容的基本手段，它不仅能表示事物的空间位置、形 状、质量和数量特征，而且还可以表示各个事物之间的相互联系及区域总体特 征【l 】。地图制图是g i s 的重要组成部分，g i s 就是以地图为基础的空间信息系 统。地图符号是地图的语言，是地图的主要表达形式，因此地图符号在g i s 西南交通大学硕士学位论文第5 页 中占有很重要的位置。 地图符号库是地图符号的有序集合，是一个管理地图符号的数据库系统，其通 常是作为电子地图或g i s 系统的支持模块而存在，为空间数据提供地图符号化显示。 在g i s 系统中，地图符号库设计的合理与否是整个系统设计成败的关键所在，它直 接关系到系统运行效率的高低和性能的好坏。首先，在地理信息系统中，无论是通 过计算机屏幕模拟显示，还是打印出图，都涉及到空间信息的表达，即将空间数据 以点、线、面及体的几何形式或者其它形式提供，这就要求地理信息系统有相应丰 富的点、线、面的符号库进行支持。其次，由于我国各种比例尺地图中的地理信息 内容十分丰富，要素表述非常详尽，虽然国外的地理信息系统软件都有自带的各种 各样的符号，但与我国的符号有许多不同，远不能满足我国的制图要求。最后，国 外的地理信息系统软件作为二次开发平台，地图符号是否符合国家标准，是否组织 合理，输出效果是否便于对地理信息的理解直接影响到软件优劣。所以，在进行g i s 应用中，必须提供强大的、开放的符合本国标准的符号库功能，才能准确地表达地 理空间要素的位置及范围、质量和数量特征、时空分布规律与相互联系。 1 1 5 地图符号库的国内外研究现状 符号库在g i s 空间信息符号化中起着重要作用。目前，各种g i s 平台都包含有 自己的符号编辑模块。具有符号库系统和符号制作工具的软件可以分为g i s 软件和 制图软件两大类。国内外一些优秀的工具型g i s 软件都提供了常用的地图符号库， 对于规则的地图符号按一定的图式要求符号化，而且也提供了一定的用户自定义符 号功能，用户可以根据自己的要求，利用符号库提供的符号编辑制作功能，设计一 些比较复杂的符号。当前建立符号库是一种比较流行的方法，市场上已经有了一些 比较成熟的产品。制图软件主要有m i c r o s t i o n 、c o r e l d r a w 、a u t o c a d 等；对于g i s 软件，就产地而言，国内国外都有；就技术水平而言，国外g i s 软件总体高于国内； 国外的g i s 软件主要有：a r c i n f o 、a r c g i s 、m a p i n f o 、g e o m e d i a ，国内的g i s 软 件主要有：m a p g i s 、g e o s t a r 、s u p e r m a p i i i 、m y s y m b o l 和s y m e d i t o r 等。纵观目前 的c a d 与g i s 软件，符号设计的实现途径有以下5 种：一是文本编辑器设计的方法， 如a u t o c a d 的图形文件、线文件和阴影文件，其特点是设计速度慢，不能实时观察 所设计的符号；二是采用系统提供的二次开发语言编程，如a r c i n f o 的a m l 语言 等，它提供了编程实现符号绘制的接口，可是其本身的符号编辑却存在不足，不能 满足某些专题制图的需要。例如某些图形与文字相结合的符号，纹理复杂的线、面 符号、河流渐变线等；三是利用系统本身的图形编辑功能，如a u t o c a d 的块文件等， 但是这种方式又受系统图形编辑功能的限制，且只能设计点符号；四是m o s y m b o l 、 西南交通大学硕士学位论文第6 页 m y s y m b o l 和s y m e d i t o r 等独立符号编辑环境都拥有自身的符号编辑特色，但是同样 也有缺陷，例如对符号不能分层处理、填充效果不理想等，重要的是它们有一个共 同问题，就是不能很好的与主流g i s 系列产品相兼容，其使用大大受到限制；五是 利用g i s 系统自带的符号设计器，可将系统本身提供的符号设计与自定义的符号在 进行组合、移位、缩放等操作后得到制图所需要的复杂符号。 以上几种途径都有各自的优缺点，但是当前基于特定平台的二次开发是自定义 符号系统的主流方式，其既可以避免从底层写代码造成的烦琐巨大的工作量，还可 以与成熟的地理信息系统软件形成良好的挂接。 目前，国内外对地图符号库的研究多集中在符号的绘制算法和符号库的结构设 计上。 在计算机制图中，符号绘制( 即符号化) 有两种主要的方法：一种是采用参数加过 程模拟的方法。这种符号化的方法是采用某种程序设计语言描述一个符号的具体绘 制过程，例如绘制几何图形符号三角形，需要单独设计各自的绘制程序，一个程序 绘制一个符号。另一种绘制符号的方法就是代数方法。这种符号化的方法是把符号 的制作和符号的绘制完全独立开来，一方面专门制作符号数据一即建立符号库；另 外采用很少的程序绘制各种各样的符号。比较而言，后一种符号绘制的方法优于前 一种，其更便于符号的动态扩充和修改。 在符号库的结构设计上，目前一般存在函数型符号库和数据库型符号库两种结 构。 在函数型符号库中，符号库中的符号主要由程序员事先设计完成，它在设计上 按照国家的基本比例尺图式的分类标准，对符号进行十分细致的划分，并尽量用一 种函数来绘制类型接近的符号。在数据库型符号库中，符号库将符号信息以一种类 数据库的形式存储于文件中，并实现其符号数据的管理和维护功能。它将整个符号 库的符号制作和符号绘制模块完全分开，由一个程序专门制作符号数据，相应地采 用另一个程序来绘制成千上万的符号，而它们之间的联系就是符合某种格式的数据 文件，国外著名g i s 软件a r c g i s 就是采取此种方式建立符号库的。 1 2 研究目标与主要研究内容 1 2 1 本文的研究目标 地震应急救援专题图快速制图系统是旨在震后为灾区快速提供所需的各种信息 专题图，为震后应急指挥提供信息支持。地震应急救援专题图符号库系统是其一个 子系统。本文以地震应急救援为需求对象，基于信息分类理论和g i s 技术，对地震 应急救援专题图符号库系统进行了研究。目标是结合地震应急救援的行业特点对地 西南交通大学硕士学位论文第7 页 震应急救援专题图所需的专题信息进行系统分类，形成一套分类体系，依据此信息 分类，设计和制作出各信息的符号式样，最后基于g i s 平台进行二次开发，建立一 个不仅具备编辑现有的标准地图图式，也支持各种专题图符号以及各种非标准地图 符号，并能为地震应急救援专题图快速制图系统所使用的符号库系统。 1 2 2 本文的主要研究内容 围绕地震应急救援专题图符号库系统的分析、设计和开发，本文主要研究内容 如下： 1 、阐述信息分类的原则、方法，对各种分类方法优缺点进行对比。针对地震应 急救援的行业特点，选择适当的方法对地震应急救援专题图所需专题信息进行分类 研究。 2 、仔细研究国家符号式样的相关规定，根据地震应急救援的特点，选择适当的 软件制作各种代表地震应急救援专题信息的符号式样。 3 、对地震应急救援专题图符号库系统的设计思路、技术路线和实施方案进行研 究。 4 、论述应用地理信息系统常用的二次开发方法。通过对比各种方法的优劣，选 择适当的方法，采用a r c e n g i n e 进行组件开发模式完成符号库系统的开发。 1 3 论文的章节安排 本文共分5 个章节，各章节内容如下： 第l 章，绪论：对我国地震灾害的总体情况、当前我国地震应急救援工作的发 展现状作了概述，介绍了g i s 在地震应急救援领域所处的地位。总结了地图符号在 g i s 中的作用以及地图符号库的发展现状。 第2 章，地震应急救援专题信息分类研究：介绍了一般信息分类与编码的原则 方法，对针对地震应急救援专题图的信息分类作了梳理和详细阐述。对代表地震应 急救援专题信息的符号式样设计和制作方法做了详细介绍。 第3 章，地震应急救援专题图符号库系统设计：介绍了符号库系统的设计思路 和设计原则以及系统的组成模块，并对符号库系统各组成模块做了具体的设计。 第4 章，地震应急救援专题符号库系统开发与实现：介绍了地震应急救援专题 图符号库系统的开发方法、开发工具。完成了系统的最后开发，给出了系统运行方 式和成果演示。 结论与展望：对本文研究工作和研究成果进行总结，并指出系统存在的问题， 为以后研究工作的开展指明了方向。 西南交通大学硕士学位论文第8 页 西南交通大学硕士学位论文第9 页 第2 章地震应急救援专题信息分类研究 地震应急救援专题图快速制图系统是为了在地震后迅速得到救援指挥所需的灾 区专题信息。然而地震灾区的信息纷繁复杂，这就要求必须确定应急救援专题图所 包含专题信息的种类和数量，并且将这些专题信息分门别类的予以显示，这样能大， 大提高应急救援的效率。为了便于专题信息的检索以及与其它信息系统进行信息交 换共享，对所分类的专题信息进行编码十分必要。纵观国内相关研究文献，尚未有 关于地震应急救援专题信息分类编码的研究，本文查阅了大量相关文献，在遵照相 关国家标准和参照其它行业标准基础上对地震应急救援专题信息进行了分类编码。 专题信息在专题图上必须用相应的符号所表示才能被用图者所理解，本章最后对表 示这些专题信息的符号式样设计与制作进行了介绍。 2 1 信息分类和编码的原则与方法 信息分类编码是信息标准化的一个领域，如今已发展成为一门独立学科。信息 分类编码( i n f o r m a t i o nc l a s s i f y i n ga n dc o d i n g ) 是根据信息内容或特征，将信息按照一定 的原则和方法进行区分和归类，建立一定的分类系统和排列顺序，并用一种易于被 计算机和人识别的符号体系表示出来的过程，也是合理地将处理对象数字化、字符 化的过程 5 4 1 。只有将我们要处理的信息按照一定的规律进行分类和编码，将其合理 有序的存入计算机，才能快速、有效地对它们进行存储、管理、检索分析、输出和 交换。信息的分类编码已成为信息数据标准化建设与数据库数据组织、存储、管理 和交换的共同基础，也是实现数据共享与互操作的必需。 2 1 1 信息分类原则与方法 信息分类是否科学、合理直接影响到信息的处理和传递，信息代码是否规范和 标准直接影响信息的交流与共享。为此，信息分类必须遵循以下原则： ( 1 ) 科学性原则。考虑国家、行业和地方标准，保持协调一致，符合地震应急救 援指挥的实际工作需要，以信息内容最稳定的本质属性和特征作为分类的基础和依 据。 ( 2 ) 系统性原则。编码体系的结构应该与信息的分类体系相适应，反映管 理的层次、机理及其相关联系的特征，代码的结构、类型和编写格式统一，便 于检索和调用。 ( 3 ) 相对稳定、可扩展性原则。分类的容量和数量应该能满足行业的发展需要， 西南交通大学硕士学位论文第1 0 页 以保证增加或减少某一事物或概念时，不致于打乱已建立的分类体系。即每一分类 要涵盖面宽广，在分类体系中为新出现的分类对象预留足够的空间。这样做也能使 分类体系具有相对稳定性。 ( 4 ) 目的性、实用性原则。目的性原则是指应根据系统工程应用目的和需要，对 信息进行分类和确定分类体系的详细程度；实用性原则是指分类体系应该简洁、扼 要、便于记忆，同时应综合考虑生产各工序的需要，便于推广与引用。 信息分类的基本方法有2 种：线分类法与面分类法。 线分类法也称层次分类法。它是将分类对象按所选定的若干属性或特征f 作为分 类的划分依据) 逐次地分成相应的若干层次类目，并排成一个有层次，逐级展开的分 类体系。它的表现形式为大类、中类、小类等，这样就将分类对象一层一层地具 体划分，逐次展开，各个类之间构成并列或隶属关系。 面分类法是把给定的分类对象，依据其本身固有的各种属性，分成相互之间没 有隶属关系的面、每个面中都包含一组类目。将某个面中的一种类目和另一个面中 的一种类目组合在一起，即组合成一个复合类目。其基本原则是选择分类对象本质 属性或特征作为各个“面”；不同“面”内的类目不相互交叉，不能重复出现。 实践证明，线分类法和面分类法各有其优缺点。线分类法虽然简单实用，但由 于其要求类目间有严格的上下级隶属关系，不利于在复杂系统中应用。面分类法虽 然可以处理复杂对象，但对复杂对象中某一具体方面的层次关系反映不够。因此， 在应用中，要根据分类对象的实际情况选择适当的分类方法。 2 1 2 编码原则与设计方案 在信息分类以后，需对每一类( 即编码对象) 进行编码，也就是将每一类赋予有一 定规律的易于被计算机和人识别与处理的符号，这种符号称为代码。对信息进行编 码一般应遵循以下原则： ( 1 ) 适应性、唯一性、完整性。在一个分类编码中，代码结构要与分类体系相适 应。每一种信息实体须有且仅有一个代码与之对应。一个代码只反映一个编码对象。 编码应该具有足够的容量并可以囊括所有的信息分类。 ( 2 ) n 扩充性。代码结构必须能适应编码对象不断增加的需要，也就是说，必须 为新的编码留有足够的后备容量。 ( 3 ) 简短性。在不影响代码容量和扩展性的情况下，代码尽量简短明确，占有最 少的字符量，以减少差错，减少计算机处理时间和存储空间。 ( 4 ) 统一规范性。在一个信息编码体系中，代码的结构、类型以及编码格式必须 严格统一，保证同类信息的代码长度相同。 西南交通大学硕士学位论文第1 1 页 ( 5 ) 稳定性。代码不宜频繁变动，编码时，应考虑其变化的可能性，尽可能保持 代码系统的相对稳定性。 上述原则中，有些原则之间实际上是相互矛盾的，在实际编码过程中应把握一 定的尺度来解决原则之间的矛盾。比如：为了使编码结构具有一定的可扩充性，就 必须留有足够的备用码，这在一定程度上就牺牲了代码的简短性。因此，在编码过 程中应综合考虑上述原则，力求最佳的编码效果。 编码的设计方案也称编码结构，它包括构成编码的符号集、编码长度和符号集 中符号排列规则等三方面的内容。从形式看，个具体的编码就是由一系列数字或 字母所组成的有序字符集。不同的代码结构有不同的符号集，如有的用数字，有的 用字母，或着二者兼用。编码长度和符号排列规则是结构的关键属性，编码不同的 长度代表不同的信息量，一般来说，代码越长，信息量越大。但太长不利于记忆、 理解和数据处理。在代码中，符号排列规则是信息表达的核心。 从功能上讲，代码有2 大类：无含义代码和有含义的代码。无含义的代码是指 代码本身无实际含义，代码只作为信息的唯一标识，起替代信息名称的作用，代码 本身不能提供任何有关信息，常见的无含义编码是顺序码。有含义代码是指代码本 身具有某种实际含义，不仅作为信息的唯一标识，还能提供有关信息便于记忆和操 作。 编码结构形式一般有以下几种： ( 1 ) 链式结构：也称线性结构，其代码之间是并列关系，每一码位的代码有其固 定不变的含义，与前后码无关。这种结构所包含的特征信息量较少，但是结构简单， 编码和识别也比较方便。 ( 2 ) 树式结构：也称分级结构，其代码在编码后虽然也按顺序线性排列，但是它 的每一个代码与上位代码是隶属关系，在一组代码中相同的码位与码值由于上一码 位值的不同就会有不同的含义，整个编码系统构成一种树状结构。这种结构包含的 特征信息量较多，但是编码和识别代码不太方便。 ( 3 ) 混合式结构：其代码系统中同时存在以上所说的两种结构，大多数分类编码 系统都采用混合式结构。 2 2 地震应急救援专题信息分类与编码方案 2 2 1 遵循的相关国家标准 目前，与地震应急救援专题信息分类有关的国家标准主要有信息分类和编码 的基本原则与方法( g b 7 0 2 7 2 0 0 2 ) 、专题地图信息分类与代码( g b t1 8 31 7 2 0 0 1 ) 、 分类与编码通用术语( g b t 10 113 2 0 0 3 ) 、标准编写规则第3 部分：信息分类编 西南交通大学硕士学位论文第1 2 页 码( g b t 2 0 0 0 1 3 2 0 0 1 ) 、1 ：5 0 0 l ：1 0 0 01 ：2 0 0 0 地形图要素分类与代码 ( g b t 1 4 8 0 4 9 3 ) 、( ( 1 ：5 0 0 0l ：1 0 0 0 01 ：2 5 0 0 0l ：5 0 0 0 01 ：1 0 0 0 0 0 地形图要素分类与代 码( g b t 1 5 6 6 0 1 9 9 5 ) 、国土基础信息分类与代码( g b t 1 3 9 2 3 9 2 ) 等。在地震应 急救援专题信息分类过程中，信息要素的分类思想和方法、码元以及码元的设置等 都应该参考和遵循这些标准和规范。 2 2 2 地震应急救援专题信息分类 地震应急救援是指在地震发生后迅速确定受灾区域状况与受灾者位置，以及在 需要时实行救援和医疗救助的过程。地震应急救援专题信息从总体上讲与地理信息 有着紧密关系，现有的与地理信息有关的国家标准采用的分类方法均是线分类法。 考虑到地震应急救援的行业特征以及应与国家标准保持一致的准则，地震应急救援 专题信息也采用线型分类方法。在各类目术语以及各类目所包含的范围上尽量与国 家标准保持一致，这样既能显示地震应急救援专题信息的行业特点，又能基本符合 用户的习惯。 根据以上所述，根据地震应急救援专题信息的属性，结合地震应急救援专题图 快速制图系统实际开发需要，将地震应急救援专题信息分为：交通及其附属设施破 坏状况、次生灾害及次生灾害源、工矿建筑物破坏状况、搜救人员状况、被压埋人