【導語(yǔ)】中國是世界上自然災害最嚴重的國家之一,災害種類(lèi)多、分布廣、發(fā)生頻率高、災害損失嚴重??臻g信息及GIS技術(shù)在自然災害監測、預警、評估以及災害應急處置、指揮、決策方面都發(fā)揮著(zhù)重要的作用。本文就基于“一張圖”模式的城市防災減災抗災應急管理綜合平臺的建設思路進(jìn)行探討。
中國是世界上自然災害最嚴重的的國家之一,70%以上的城市、50%以上的人口分布在自然災害嚴重的地區,災害種類(lèi)涉及洪澇、干旱、臺風(fēng)、地震、地質(zhì)災害、森林草場(chǎng)火災等多災種。據應急管理部發(fā)布的數據顯示,僅2019年全年各種自然災害共造成1.3億人次受災,909人死亡失蹤,528.6萬(wàn)人次緊急轉移安置,12.6萬(wàn)間房屋倒塌,農作物受災面積19256.9千公頃,直接經(jīng)濟損失3270.9億元。隨著(zhù)城市化進(jìn)程加快和人民生活水平提高,防災減災、公共安全及應急避險問(wèn)題日益引起政府和社會(huì )的關(guān)注。黨中央、國務(wù)院近幾年發(fā)布了《關(guān)于推進(jìn)城市安全發(fā)展的意見(jiàn)》《國家綜合防災減災規劃(2016—2020年)》等一系列政策。習近平提出大力提高我國自然災害防治能力,堅持以防為主、防抗救相結合,堅持常態(tài)救災和非常態(tài)救災相統一,強化綜合減災、統籌抵御各種自然災害。
自然災害的頻發(fā)給城市快速發(fā)展帶來(lái)了阻礙,構建“智慧城市”,一個(gè)關(guān)鍵點(diǎn)就是如何“智慧”地應對自然災害給城市帶來(lái)的影響。作為自然災害防災抗災救災的主管部門(mén),國家應急管理部強調,要把信息化建設與應急管理事業(yè)改革發(fā)展一體推進(jìn),先后發(fā)布《應急管理信息化發(fā)展戰略規劃框架(2018-2022年)》(應急函〔2018〕272號)、《2019年地方應急管理信息化實(shí)施指南》等指導性文件,在地方應急管理綜合應用平臺建設工程中明確了包括系統整合和數據共享、數據治理、應急管理一張圖、應急指揮、自然災害監測預警、重大風(fēng)險隱患排查等一系列信息化項目。自然災害防災減災作為智慧城市應急體系中重要組成部分,借助信息化手段實(shí)現自然災害的監測、預警、評估、應對、恢復,將大大提升城市綜合應急管理水平,助力智慧城市的建設與發(fā)展。
自然災害防災減災業(yè)務(wù)體系
自然災害的防災減災業(yè)務(wù)可以從災害維、行業(yè)維、業(yè)務(wù)維、時(shí)間維等多維度來(lái)理解(見(jiàn)圖1)。其中:
1.災害維:按照災害的成因及特點(diǎn),一般分為氣象災害、水旱災害、地質(zhì)災害、林草火災、海洋災害、地震災害等。
圖1 自然災害防災減災業(yè)務(wù)全景圖
2.行業(yè)維:即災害+行業(yè),如農業(yè)氣象災害、電力氣象災害等。
3.業(yè)務(wù)維:即災害管理的全業(yè)務(wù)流程,包括災害風(fēng)險區劃、災情調查、災害監測、災害預警、風(fēng)險評估、影響評估、災害應對、災害恢復等。
4.時(shí)間維:即按照時(shí)間尺度對災害管理業(yè)務(wù)進(jìn)行劃分,大的時(shí)間尺度包括過(guò)去(歷史災情調查、風(fēng)險區劃)、現在(當前災情監測、預警、風(fēng)險評估等)、未來(lái)(災害預測、影響預評估);小的時(shí)間尺度即針對當下災情按照災前(監測、預警)、災中(影響評估、災害應對)、災后(恢復建設)進(jìn)行業(yè)務(wù)劃分。
基于“一張圖”的城市防災減災抗災應急管理綜合平臺,需要實(shí)現自然災害應急管理全業(yè)務(wù)流程覆蓋,做到災前監測預警、災害防治的常態(tài)化管理與災中災情發(fā)布、應急處置的非常態(tài)化管理相結合,實(shí)現災前提前預警、消除隱患,災中預測評估、有力應對,最大程度降低損失。
圖2 防災減災抗災應急管理工作閉環(huán)
“一張圖”助力城市自然災害防災減災抗災
自然災害具有典型的空間分布特征,因此在自然災害的監測、預警、評估以及災害應急指揮救援、研判決策等各環(huán)節都離不開(kāi)空間信息及GIS技術(shù)的支撐,以SuperMap GIS空間信息技術(shù)為核心的“一張圖”將在城市自然災害防災減災抗災方面發(fā)揮重要作用。
“一張圖”即在統一的地理空間框架下,整合多要素、多時(shí)相和多區域的基礎地理數據和各類(lèi)自然災害專(zhuān)題空間數據,并通過(guò)空間要素關(guān)聯(lián)整合各類(lèi)動(dòng)態(tài)變化的業(yè)務(wù)信息,形成一個(gè)統一的自然災害應急管理時(shí)空信息數據庫,并構建空間信息服務(wù)和空間信息軟件支撐,面向各行業(yè)、各部門(mén)提供穩定、可靠的自然災害時(shí)空服務(wù),實(shí)現各部門(mén)自然災害信息應急地理信息圖層資源共建、共享、共用?!耙粡垐D”助力自然災害防災、減災、抗災主要表現在:
l “一張圖”是防災減災抗災重要的數據支撐(大數據)
“一張圖”在數據層面將匯聚包括矢量、地形、影像、BIM、傾斜攝影測量數據等在內的基礎GIS底圖數據;包括防護目標、應急物資、救援力量、避難場(chǎng)所等在內的應急管理業(yè)務(wù)數據;以及包括氣象災害監測、洪澇災害監測、火災監測、泥石流監測、視頻監控等在內的各災種感知監測數據,形成全量匯聚的防災減災應急管理時(shí)空大數據資源池,為自然災害防災減災救災提供強大的數據支撐。
“一張圖”是防災減災抗災重要的應用支撐平臺(工作臺)
“一張圖”在服務(wù)層面,可面向各災害應急管理協(xié)同單位提供統一、穩定、可靠、安全的地理信息服務(wù)和空間信息軟件開(kāi)發(fā)技術(shù)支撐,包括基礎GIS服務(wù)、災害應急管理通用業(yè)務(wù)服務(wù)、災害應急時(shí)空數據快速處理與發(fā)布服務(wù),以及應急業(yè)務(wù)二次開(kāi)發(fā)組件等,作為工作臺支撐自然災害防災減災業(yè)務(wù)部門(mén)應用系統的集約化建設。
l “一張圖”是防災減災抗災重要的集成平臺(集成倉)
在應用層面,“一張圖”作為防災減災應用集成展示平臺,可基于地圖集成展示自然災害風(fēng)險區劃、重大風(fēng)險聯(lián)網(wǎng)監測預警、應急救援資源分布、災害態(tài)勢分析與綜合研判、應急救援指揮調度、應急救援跟蹤、災害影響評估等,作為防災減災的應用集成倉,可以實(shí)現跨部門(mén)、跨層級、跨區域的信息互通,打造快捷服務(wù)渠道。
基于SuperMap“一張圖”模式的城市防災減災抗災應急管理綜合平臺建設框架探討
基于SuperMap“一張圖”模式的城市自然災害防災減災抗災應急管理綜合平臺在平臺框架上劃分為三層結構,如圖3所示。
圖3 基于SuperMap“一張圖”模式的防災減災抗災應急管理綜合平臺建設框架
對于數據層、服務(wù)層、應用層,自然災害防災減災抗災應急管理綜合平臺在建設內容上主要包括:
1.數據治理系統:結合自然災害防災減災應急管理業(yè)務(wù)需求,接入、整合包括所屬區域公安局、自然資源和規劃分局、水利局、衛健局、氣象局、應急管理局、生態(tài)環(huán)境局、交通運輸局、綜合執法局等部門(mén)的基礎地理數據、各類(lèi)災害監測數據、預警數據以及應急救援相關(guān)基礎數據,按照“數用分離,智能驅動(dòng)”的思路,構建符合大數據發(fā)展的自然災害應急數據治理體系,實(shí)現從數據接入、處理、存儲、應用、管控等全生命周期的治理。建設內容概括為在統一信息資源規劃下,利用數據接入、數據處理以及數據管控三個(gè)模塊實(shí)現自然災害應急管理業(yè)務(wù)數據的匯聚、治理,形成統一大數據資源中心,對外提供數據共享交換、數據應用兩大類(lèi)服務(wù)。
2.“一張圖”服務(wù)系統:利用數據治理系統提供的數據,通過(guò)機器學(xué)習、知識圖譜等技術(shù),構建算法模型管理、業(yè)務(wù)模型開(kāi)發(fā)、算法開(kāi)發(fā)等能力,形成算法模型池,為應急業(yè)務(wù)提供各類(lèi)空間相關(guān)智能化算法、模型服務(wù);并通過(guò)構建統一的服務(wù)管理子系統,實(shí)現服務(wù)的注冊、管理、調度、發(fā)布、監控,形成自然災害防災救災抗災應急“一張圖”各類(lèi)服務(wù)資源匯集與協(xié)同共享的中心;通過(guò)運維管理子系統實(shí)現跨部門(mén)、跨層級用戶(hù)及權限管理。
3.災害風(fēng)險調查專(zhuān)題應用:基于數據資源池及“一張圖”服務(wù)系統提供的服務(wù),搭建災害風(fēng)險調查一張圖,基于地圖呈現歷史災害分布圖以及災害風(fēng)險分析,既包括各單災種的災害風(fēng)險,又要綜合分析多災合一災害風(fēng)險。直觀(guān)呈現自然災害綜合“風(fēng)險圖”和綜合防治“區劃圖”,摸清轄區風(fēng)險隱患底數,彌補過(guò)去分部門(mén)、分災種進(jìn)行分散普查、分別統計的短板,實(shí)現全面、精準的普查效果。
4.自然災害綜合監測預警專(zhuān)題應用:接入根據轄區自然災害特點(diǎn)建設的感知網(wǎng)絡(luò )監測數據,主要包括森林火險監測站感知數據,地質(zhì)災害類(lèi)的匯聚位移、裂縫、含水率、水位等監測數據和預警數據;水旱災害類(lèi)的水利工程、水文等感知數據;氣象災害類(lèi)的匯集數據產(chǎn)品、預報產(chǎn)品、預警產(chǎn)品和服務(wù)產(chǎn)品等氣象感知數據?;凇耙粡垐D”實(shí)現災害監測實(shí)況數據、統計數據、災害識別、風(fēng)險區劃、災害預測、風(fēng)險評估、預報預警等信息的綜合展示與分析,構建起廣域覆蓋、功能強大、自主可控的自然災害監測預警系統,實(shí)現跨地區、跨層級、跨系統、覆蓋多災種災害鏈的自然災害動(dòng)態(tài)監測、風(fēng)險早期識別和預報預警,包括全要素綜合監測、綜合風(fēng)險評估、災害分析預警、災害態(tài)勢智能分析等功能。
5.應急指揮救援專(zhuān)題應用:在一張圖上實(shí)現危險源、防護目標、避難場(chǎng)所、救援隊伍、醫療衛生、物資儲備庫等應急資源信息的地圖定位及匯聚顯示,以突發(fā)事件事發(fā)地為中心,根據突發(fā)事件類(lèi)型和級別等相關(guān)信息,以及資源分布范圍半徑進(jìn)行資源分析,疊加避護場(chǎng)所、救援隊伍、物資儲備庫、通信資源、運輸資源、醫療衛生等信息,形成資源分析圈,實(shí)現應急物資、應急隊伍、應急專(zhuān)家等的快速查詢(xún)、調派和跟蹤功能,基于災害信息、物資及資源需求信息,并結合應急專(zhuān)題數據、實(shí)時(shí)監測數據,經(jīng)過(guò)分析、計算獲取當前最合適的物資與資源調配方案,為應急事件處理全過(guò)程提供空間分析技術(shù)支持,輔助領(lǐng)導進(jìn)行應急指揮。
6.綜合研判與決策支持專(zhuān)題應用:將地理信息技術(shù)與云計算、大數據、物聯(lián)網(wǎng)、移動(dòng)互聯(lián)等新一代信息技術(shù)相融合,基于一張圖實(shí)現自然災害應急救援綜合研判分析相關(guān)功能,包括:
(1)預案案例關(guān)聯(lián)研判:根據應急值守填報的災情信息,利用智能匹配技術(shù)與相關(guān)預案、案例、單位、響應級別、擬辦意見(jiàn)等關(guān)聯(lián),為事件的初步研判提供技術(shù)支撐。
(2)災害發(fā)展態(tài)勢分析:應急事件發(fā)生后,需要對事件的發(fā)展進(jìn)行有效監測,以減少二次災害損失。系統通過(guò)對事故現場(chǎng)的全面動(dòng)態(tài)監測,根據事故災害波動(dòng)曲線(xiàn)及時(shí)對事件發(fā)展狀態(tài)進(jìn)行分析,以數據、圖表進(jìn)行直觀(guān)展示,讓決策人員掌握事故動(dòng)態(tài)、走勢。
(3)事故影響范圍分析:當應急事件發(fā)生后,系統根據事件類(lèi)型及實(shí)時(shí)數據自動(dòng)評估事件的影響范圍。同時(shí),根據事件周邊地理要素、社會(huì )經(jīng)濟數據,依托GIS空間分析和疊加分析自動(dòng)測算該事件對周邊區域的影響及社會(huì )影響范圍。
(4)人員疏散方案研判:在事故災害趨勢分析和影響范圍分析結果上,利用人口疏散模型,確定人員緊急疏散方案,及時(shí)疏導事故區域的人員。分析受災嚴重需要疏散的區域,查找周邊一定范圍內可以安置的地方(醫院、學(xué)校、開(kāi)闊地等),查找臨近的醫療機構,封鎖周邊道路,部署疏散行動(dòng)小組,確定疏散路線(xiàn)實(shí)施疏散。同時(shí),基于天氣狀況、人口分布狀況等因素,系統推薦并在地理信息中圈定隔離疏散范圍,主要包括人口稠密區,學(xué)校、商業(yè)區等、重點(diǎn)保護單位、保護區、水源地等。
(5)救援力量研判:應急事件發(fā)生后,為保證應急處置的有效性,救援力量的快速投入至關(guān)重要。針對救援力量的調派,系統系統救援物資、救援隊伍、部門(mén)協(xié)同的調配方案。
7.災害影響評估專(zhuān)題應用:基于各類(lèi)災害損失評估模型,預測不同時(shí)間危險波及范圍及受災區域,應用GIS的空間分析功能,獲取該區域內人員、建筑、經(jīng)濟活動(dòng)信息,最終估算災害損失情況。
8.應急綜合態(tài)勢分析專(zhuān)題應用:面向應急指揮中心大屏環(huán)境,利用可視分析引擎自助式構建數據可視化分析和業(yè)務(wù)資源可視化分析,滿(mǎn)足信息資源簡(jiǎn)潔、高效、靈活及多元化的可視化展示及信息展示要求。整合自然災害應急管理相關(guān)信息系統的數據資源,覆蓋日常監測監管、應急指揮調度、研判分析等多個(gè)業(yè)務(wù)領(lǐng)域,憑借大數據可視化分析技術(shù),實(shí)現數據融合、數據顯示、數據分析、數據監控等多種功能,應用于應急監測指揮、分析研判、展示匯報等場(chǎng)景。
應用案例
l 內蒙古自治區突發(fā)事件預警信息發(fā)布系統
內蒙古自治區突發(fā)事件預警信息發(fā)布系統依托云架構,采用SuperMap時(shí)空大數據以及二三維一體化等技術(shù),在符合國突標準、突出當地特色的前提下,縱向連通國家和盟(市)、旗(縣),橫向聯(lián)合應急辦、民政、公安、國土、環(huán)境、交通、農業(yè)、林業(yè)、氣象和地震等廳局預警相關(guān)單位,完成預警信息發(fā)布的全系統、全流程的業(yè)務(wù)工作,實(shí)現多部門(mén)預警信息的一鍵式發(fā)布。該系統整合當地各委辦廳局的信息發(fā)布資源,形成了覆蓋全區域的公共信息和預警信息發(fā)布能力,有效解決了信息發(fā)布“最后一公里”的問(wèn)題,提升了當地政府應對突發(fā)事件的能力和公共信息準確及時(shí)發(fā)布的能力,提高了應急責任人預警信息接收的時(shí)效和到達率、社會(huì )公眾公共信息接收的覆蓋率,最終實(shí)現了在突發(fā)事件應對中減少人員傷亡、降低財產(chǎn)損失的目的。
l 浙江電力氣象監測預警與風(fēng)險評估系統
浙江電力氣象監測預警與風(fēng)險評估系統基于SuperMap GIS平臺集電網(wǎng)空間信息定位、多源氣象數據顯示、氣象災害監測預警、電網(wǎng)負荷預測、災害風(fēng)險評估、服務(wù)產(chǎn)品制作與發(fā)布等功能為一體。能夠滿(mǎn)足氣象部門(mén)和電力部門(mén)對電力氣象行業(yè)服務(wù)的眾多共性需求,提供專(zhuān)業(yè)的電網(wǎng)空間信息服務(wù)。對于氣象部門(mén)快速發(fā)布預報預警信息、電力部門(mén)及時(shí)調度相關(guān)物資具有重要意義。
l 石家莊市社區數字化氣象災害應急管理指揮系統
石家莊市社區數字化氣象災害應急管理指揮系統通過(guò)引入氣象災害實(shí)況監測預警,提高氣象災害預警能力,并基于SuperMap GIS平臺建立氣象災害應急預案管理和應急指揮、應急救助系統,將應急指揮的各種聯(lián)動(dòng)機制、協(xié)作機制、救助機制以及當地的風(fēng)險區劃、救災資源、預警信息共享等聯(lián)系在一起,實(shí)現了部門(mén)資源共享,為應急指揮首長(cháng)和參與協(xié)作的專(zhuān)家及業(yè)務(wù)人員提供最大可能的信息資源服務(wù)和決策指揮支持,能夠及時(shí)監測重大、突發(fā)氣象災害及各類(lèi)衍生災害,如暴雨、洪澇等,系統直觀(guān)、清晰、可視化程度高,能夠科學(xué)進(jìn)行災害預評估,有效處置突發(fā)重大氣象災害,預防和應對氣象災害造成的損失。