面向灾害管理的自发地理信息研究及应用

灾害给人类及人类赖以生存的环境造成了严重的破坏。

灾害管理是一个持续的过程，需要及时、准确的多源空间数据支撑，

其目标是避免或减少灾害的影响。



随着互联网技术的进步及地球科学理论的发展，“第三次空间革命”

兴起，其主要特征是赋予人们依据个人空间认知

定义和描述周围空间的能力。

由此，人们对于灾害的距离感以及自身的灾害响应能力也发生了变化，

由传统的各地政府部门牵头，

组织内部人员或者灾害应急体系内的人员参与实施的管理模式逐渐过渡为允许普通大众通过一定手段直接参与到灾害管理各阶段中的模式。

其中自发地理信息(volunteered geographic information, VGI)作为一种弥补传统测绘和遥感不足的地理信息获取新方法，被广泛应用于灾害管理中。

　　VGI的概念由M.F. Goodchild于2007年首次提出，

是融合Web 2.0、宽带网络、空间参考、GPS、地理标签、图形显示等关键技术，

由大量非专业用户通过在线协作的方式创建、编辑、管理和维护的地理信息以及与其相关的概念、模式、方法和技术的总称[4]。

近年来，VGI凭借其更新速度快、数据获取成本低、系统操作简便以及贡献本地数据质量较高等优势，

在不同类型的灾害管理中体现了重要的价值。



例如，汶川地震(2008)发生后，在短短5 min内，第一次讨论就发表在天涯论坛上，

随后迅速吸引大量用户共享所认知的灾害情况，甚至有部分群众自发组织参与到救援工作中。

MH370客机失联(2014)期间，美国卫星地图公司Digital Globe旗下的众包平台Tomnod启动了寻找MH370的项目，

其派出的两颗卫星在客机疑似失事地点拍摄了大量高清卫星图像，并公布给全世界的志愿者，

企图从这些数量庞大的图像中寻找失联客机可能留下的踪影;

当时全球约有300万名志愿者响应，数千条有价值的信息被标注出来。

此外，基于Open Street Map的VGI在海地地震(2010)中的应用及VGI在森林火灾、飓风、洪水等多类型灾害管理中的应用也越来越受到关注。

　　相比较而言，我国对VGI的研究无论从深度还是广度上都处于初步探索阶段。

厘清灾害管理的相关概念、VGI应用于灾害管理中的重要地位及当前研究和应用中一些突出的问题和挑战很有必要。

其中，针对VGI数据质量问题这一研究热点，本文结合我国实际需求，提出了三种提高VGI数据质量的方法，

并将VGI模式引入地震灾害领域，阐述了VGI在地震灾情信息管理中的管理方式、数据融合模式、数据发布模式等关键技术和方法，

是提高我国地震救灾领域的信息化保障水平的有益尝试。

　　灾害管理是一个周期性过程，包括减轻生态环境及人类群体脆弱性、灾前的防备工作、灾时的响应和救援以及灾后的恢复重建。

灾害管理的各个阶段，都需要及时而准确的信息支撑。

其中灾害管理的减灾和防备阶段是长期的过程，所需的信息被认为是在灾害管理周期的一次迭代中静态的数据，

包括被识别的致灾因子、生态环境和人类群体的脆弱性参数，

如土地利用、财产以及医院分布等，需要进行长期、持续的关注和追踪。

而灾害管理的响应及恢复阶段，短期内需要获取大量有价值的、具有高度动态特征的信息用于救灾应急，

例如灾害的强度和范围，以及由此产生的影响和响应活动的状态信息，如基础设施、生命线工程的破坏和次生灾害的发生等。

这些信息需要进行持续监测和实时更新。

　　几十年来，不同的原位传感器已被应用于降雨、水位、地面振动等多种致灾因子参数的监测中。

信息和通讯技术的进步，使得这些传感器得到的数据能够实时地在线获取和表达;

但这些传感器大多高度专业化且位置固定，一般只能测量一个或几个参数，且监测结果的优劣往往依赖于其分布位置的规划，而不具备灵活性。

遥感是地球监测的另一个重要数据来源。

随着卫星技术的发展，高分辨率数据产品以及各种类型的主动和被动遥感系统逐渐普及，

遥感在灾害管理的各个环节发挥了越来越重要的作用，如监测洪水淹没的范围和森林火灾等。

　　尽管原位监测和遥感技术发展迅速，但仍有一些现象不能被充分监测，

且这些原位传感器(如水压力表等)可能会因为严重的洪水过程而损坏，光学遥感系统等可能由于云雾阻挡或者数据采集和处理的时间延迟而失去效力。

这些不足可以由VGI来弥补，即许多不同类型的重要数据信息可以由公众自发提供。

M.F. Goodchild提出，民众就是自发传感器，不断监测着他们的周边环境并获取信息。

与各种物理传感器相比，人类通过自己的感官能够得到更多不同的参数。

而且，他们可以自由行动，并拥有本地认知，能够更准确地判读周边的情况，

从而补充地理框架数据的不足，提供丰富的细节并实时更新，以更好地把握灾害管理中的一些复杂特性。

　　总结目前VGI在灾害管理领域的研究和应用，其主要优点体现在五个方面。

一是规模大。由于用户就是公众，灾害发生时期内，海量的信息将被标识共享出来。

二是反馈及时，灾害发生的短时间内，数量可观的志愿者自发共享灾害相关信息，并不断地更新、扩充和修正，信息能够及时为决策者服务。

三是内容丰富。由志愿者提供的海量多源信息基本可以满足灾害应急所需的各类信息需求，甚至会挖掘出更多的价值信息。

四是数据准确。随着用户群体专业知识的不断增加，恶意信息和错误信息将逐渐被修正或过滤，从而趋于准确。

五是动态化。即信息可以反复更新利用，并能够完整地被储存下来，具有鲜明的时间特性。

因此，VGI作为灾害管理中信息的补充是有益的尝试。

二者的有效结合是目前地理信息科学和灾害管理领域的研究热点之一。

　　综上所述，面向VGI的灾害管理体系建设具有巨大的应用潜力，且正在快速发展和完善中。

本文介绍了灾害管理的概念以及VGI应用于灾害管理中所面临的机遇和挑战。

结合我国当前灾害管理需求，本文给出了一些提高VGI数据质量的方法，并开发了面向VGI 的地震灾情信息管理Web应用系统。

与传统的地震灾情信息获取方法相比，地震灾情信息管理Web应用系统具有信息丰富、及时反馈、数据准确等优点。

但由于这一新兴的地理信息采集观念在理论和技术上均不够成熟，

有必要开展更加广泛而深入的研究，以有效地整合到灾害管理的各个环节，最终服务于提高灾害管理水平的目标。