开源QGIS 在地震应急专题图制作中的应用

张萍 特木其勒 李垠 张亦梅

（1、中国地震局地震研究所地震大地测量重点实验室，湖北 武汉 430071 2、湖北省地震局，湖北 武汉 430071）

地震是对人类威胁最大的自然灾害之一，我国是世界上地震活动最为强烈的国家之一。地震往往具有突发性和不可预测性，波及范围广、强度大，并且经常带来火灾、泥石流、滑坡、有毒物质污染等次生灾害，导致基础设施、建筑物损毁，造成严重的人员伤亡和巨大的经济损失[1]。在地震发生后，政府及相关部门需要快速了解灾区的地理环境、人文环境、社会经济特点，以及地震影响范围、人员伤亡和经济损失的大概情况等，从而快速做出决策、启动应急响应、部署救灾行动，尽可能地减小地震灾害损失。快速进行应急救援是降低灾害损失的有效途径[2]，而地震应急专题图则是开展救援行动的重要依据。地震应急专题图是在地震发生后绘制的、详细展示灾区各类专题要素的地图[3]。它包含了震中位置、地形地貌、交通分布、医院、学校、危险源等信息，具有清晰、直观的优势，能使应急指挥人员快速了解灾区背景和地震灾情，从而做出科学决策、制定有效的救援方案。地震应急专题图在地震应急辅助决策中发挥着重要作用，同时也对现场物资调度、余震趋势判断、恢复重建等工作具有重要意义。

目前地震应急专题图通常使用ArcGIS 软件绘制[4]，随着开源软件的不断涌现，使用开源GIS 软件绘制专题图成为发展趋势，QGIS 就是其中之一。本文阐述了利用QGIS 软件快速出图的流程，并通过模拟地震实例，利用QGIS 软件绘制了地震影响范围分布图、震区交通图、震区学校分布图等地震应急专题图，对提高出图效率、优化救援工作具有重要意义。

1 QGIS 简介

QGIS（原称Quantum GIS）是一个开源的桌面端软件，可在UNIX、Mac OS X、Linux 和Windows 平台上运行。QGIS 起源于2002 年，如今已被应用于各行各业。它采用C++开发，GUI 使用了Qt 库，支持数据的显示、管理、编辑和分析功能[5]，操作简单、界面简洁。

QGIS 的主要特点包括：a. 图形化且相当友好的用户界面，熟悉ArcGIS 的人可快速掌握QGIS 的使用；b.支持多种GIS 数据文件格式（矢量格式：ESRI Shapefiles、MapInfo、GML；栅格格式：GeoTiff、Erdas Img、JPEG、PNG）；c.支持其他开源GIS（PostGIS、GRASS、MapSever 等），整合了GRASS、SAGA GIS 等多个开源桌面软件工具，功能强大；d. 支持从WMS、WFS 服务器中获取数据；e. 可通过插件形式支持功能扩展。

与商业化GIS 相比，QGIS 具有更小的文件体积，仅需要很少的内存和处理能力即可运行。

QGIS 是世界各地的自愿者开发完成的项目，目前被志愿者开发团体持续维护，被广泛应用于全世界的各个领域。

2 QGIS 地震应急专题图绘制流程

地震发生后需要快速产出应急图件，因此需要预先制作好专题图模板，使用时加载各个图层即可。地震应急专题图的制作包括地理底图设计、符号设计、地图整饰三部分。具体流程如图1 所示。

图1 QGIS 地震应急专题图绘制流程

2.1 地理底图设计

地理底图包含了制图区域的基础信息，是绘制应急专题图的基础[6]。地理底图覆盖了行政区划、居民点、地形地貌、交通线路、水系分布等各类要素，准确、清晰的底图能为地震救援提供详细的信息。一般根据地震灾区特点、用途、比例尺等选取合适的底图内容，从而为决策人员提供针对性的数据，为制定合理的救援方案提供有效的数据支撑。同时，底图的选取也应贴近实际，要充分考虑灾区信息，各类底图要素的表达要有层次感，真正符合决策人员的需求，使决策人员一目了然。在QGIS 中，底图以.qlr 的格式保存，用户打开即可快速加载图层、符号样式及其他设置。

2.2 符号设计

符号用于不同要素在地图上显示出不同的样式，完备的符号库是专题图的核心[7]，主要包括图标、标注和专题符号。与ArcGIS 相比，QGIS 自带的符号库相对缺乏，但它的用户自定义符号和网络开源符号导入功能十分强大，用户可根据需求增添符号样式，丰富符号库的内容。QGIS 符号的绘制效果包括内发光、外发光、内部阴影、阴影，混合模式可设置为正常、变亮、柔光、强光、灼烧、躲闪等多种特效，增强了符号的显示效果，如图2。

图2 水系分布的特效显示（透明度：90%，特效：柔光）

QGIS 的标注功能也很强大，可以给标注文字增加文本缓冲区，可以给文字绘制背景和阴影，可以调整文字的摆放位置，还可以设置标签的优先级，不仅增强了文字标注的显示效果，还能根据需求对不同图层的标注优先级进行调整，如图3。

图3 文字标注的缓冲区与阴影特效显示

2.3 地图整饰

在地理底图和符号都设计完毕后，需要对地图进行整饰，包括地图页面设置、图名、比例尺、指北针、经纬网、制图单位、出图时间等信息。打印版面设计是制作地震应急专题图的重要步骤，需要参考相关制图规范进行设计，同时融入自身的特色。地震应急专题图模板在日常工作中已经提前设计好并存储，地震发生后技术人员直接打开模板，加载各个图层即可迅速出图，从而简化工作流程、节省制图时间，提高地震应急处置的效率。在QGIS 中，点击新建打印布局即可为当前地图创建一个空白的打印布局，对其进行整饰即可，如添加标题、比例尺、图例等，并可针对各个条目进行属性编辑和设计，修改显示效果。将制作好的打印布局以.qpt 的格式保存，使用时打开即可加载所有地图整饰的要素。

3 应用实例

本文模拟了一个5.5 级地震，其震中为湖北省宜昌市秭归县，地震发生后，迅速利用QGIS 软件绘制了地震影响范围分布图、震区交通图、震区学校分布图等应急专题图，如图4-6 所示。

图4 地震影响范围分布图

由图可知，QGIS 软件产出的专题图件符合相关制图规范，满足地震应急专题图的要求，并且与ArcGIS 相比，QGIS产出的专题图件更加清晰、美观，产出速度也有较大提高。

4 结论

地震应急专题图在震后救援中发挥着重要作用，它能为应急指挥人员提供最直观的参考信息，辅助应急指挥人员快速做出决策，提高救援效率。QGIS 软件因其开源性在地震应急领域得到了越来越广泛的应用。本文在介绍QGIS 软件特性的基础上，总结了利用QGIS 软件绘制地震应急专题图的流程，对比了其与ArcGIS 软件在符号、标注、整饰等方面的优劣，最后通过模拟地震实例，利用QGIS 软件绘制了多幅地震应急专题图。QGIS 软件产出的图件不仅能满足地震应急的需求，而且美观、清晰，具有更丰富的显示效果。随着网络安全意识的增强，QGIS 开源软件将会受到越来越多的关注，将在地震应急及其他领域发挥更大的作用。

图5 震区交通图

图6 震区学校分布图