應急指揮地理信息系統(tǒng)的設計與實現

廖 微， 王少華 ， 彭向軍， 戴 健

（1.北京油料研究所 北京 102300；2.北京超圖軟件股份有限公司 北京 100015）

在應急管理中，應急地理信息系統(tǒng)發(fā)揮著越來越重要的作用，應急地理信息系統(tǒng)以地理信息技術為基礎，結合地理信息技術、遙感技術和衛(wèi)星定位技術等優(yōu)勢，充分利用地理信息系統(tǒng)空間查詢分析能力和直觀生動的信息展現能力[1-3]為應急指揮決策提供強有力的信息支持。

應急指揮地理信息系統(tǒng)為應急指揮提供完善的空間信息的支持，系統(tǒng)將各級部門的地理空間相關信息資源，以“地理信息系統(tǒng)”為容器建立起一個包羅萬象的“應急信息資料庫”，為作業(yè)人員提供準確、快速、全面的應急信息支持；應急指揮地理信息系統(tǒng)為應急指揮提供空間分析的輔助決策支持，基于地形特征及應急資源的空間分布，采用特定的分析模型和算法[3]，實現可視域分析、通視分析、淹沒分析、化學物品擴散分析等分析，為輔助決策提供科學可靠的依據。在系統(tǒng)運行使用中應提供分析模型的擴展機制，不斷根據實際應用需求增強分析和輔助決策功能；應急指揮地理信息系統(tǒng)為應急指揮提供流程化、圖形化、實時化的信息處置支持，通過信息化的手段實現對處置過程的流程引導，減少處置過程發(fā)生疏漏的可能性；同時以二三維標繪圖[4]、動態(tài)推演的方式來展現應急處置方案，與視頻、北斗系統(tǒng)集成，實現實時態(tài)勢信息的圖上展現，最終為指揮決策提供一種可視化的指揮決策信息展示與流轉工具。

1 應急指揮地理信息系統(tǒng)設計需求分析

根據業(yè)務需求，應急指揮地理信息系統(tǒng)的功能主要包括多源數據集合、基本地理空間數據查詢?yōu)g覽、應急指揮日常準備工作、應急指揮輔助決策和系統(tǒng)運行管理5個方面。

1）多源空間數據的集成需求。應急指揮地理信息系統(tǒng)為應急指揮管理人員提供統(tǒng)一的基礎數據管理工具，通過該工具實現各類影像、地形、矢量數據的統(tǒng)一導入，能夠對數據進行括配準、建立空間索引[5]、快速顯示風格設置及空間數據快速發(fā)布等操作。

2）基本地理空間數據查詢?yōu)g覽需求。基于二三維電子地圖實現空間位置信息定位導航、空間查詢、空間分析量算、地圖整飭、地圖打印、地圖標注等功能。

3）應急指揮日常準備工作需求。日常準備工作包括應急資料的錄入、數據更新、應急預案的制作管理、應急處置流程的定制、應急指揮標繪圖的制作管理和應急分析模型的擴充等五個方面。

4）應急指揮輔助決策需求。在應急處置過程中進行事件周邊環(huán)境分析、社會信息空間分析、災害預測分析，實現對決策指揮流程的引導，以圖形化、動態(tài)推演等方式展現事件處置過程，通過與外部信息系統(tǒng)的集成實現視頻、位置信息的實時顯示及實時指揮調度。

5）應急指揮系統(tǒng)運行管理需求。為確保應急指揮系統(tǒng)持續(xù)有效運行，需提供安全控制和配置工具，實現用戶權限管理、應用界面定制管理、系統(tǒng)日志管理和系統(tǒng)備份恢復等功能。

2 系統(tǒng)總體架構

2.1 應急指揮地理信息系統(tǒng)架構

在安全保密規(guī)范和業(yè)務執(zhí)行規(guī)范的約束下，應急指揮地理信息系統(tǒng)總體設計由運行環(huán)境設計、應用支撐、應急信息資源匯聚平臺、管理維護系統(tǒng)、應急指揮應用系統(tǒng)和應用終端等6個層次構成。應急指揮地理信息系統(tǒng)總體架構設計如圖1所示。

2.2 應急指揮信息資源匯聚平臺

應急指揮信息資源匯聚平臺主要由數據和服務構成。平臺中的數據主要由基礎地理空間數據[6]、應急指揮業(yè)務數據和應急指揮相關專題數據構成（如圖2所示）。

圖1 應急指揮地理信息系統(tǒng)體系架構圖Fig.1 Framework of emergency command GIS

圖2 應急指揮系統(tǒng)數據庫總體結構圖Fig.2 Data general structure of emergency command GIS

基礎地理空間數據包括了基礎測繪數據、遙感影像數據高清遙感影像數據和基礎地理空間矢量數據，、導航數據、標準地名地址數據、高精度地形數據。主要作為二三維可視化和空間查詢分析的支撐，數據量較大，數據更新周期較長。

應急指揮業(yè)務數據是應急地理信息系統(tǒng)的核心業(yè)務數據，主要包括應急資源庫、應急預案庫、專家?guī)?、案例庫、知識庫等應急指揮輔助決策所需要的核心業(yè)務數據。

應急指揮相關專題數據是通過協(xié)調或直接接入到專業(yè)應急專題數據，包括實時定位數據、社會統(tǒng)計數據，以及部隊、地震、氣象、人防、公安等行業(yè)的應急專題數據。

在大量基礎數據和應急數據的基礎上，系統(tǒng)基于SuperMap GIS的SuperMap iServer服務式GIS平臺，針對應急業(yè)務構建應急指揮地理信息系列服務 （應急輔助分析服務、應急資源采集服務、拓撲分析服務等等），采用面向服務架構（Service-Oriented Architecture，簡稱 SOA）建立起了應急指揮信息服務總線，通過應急指揮信息服務總線實現了核心運行模塊在不同應用終端的組合復用。

2.3 應急指揮應用

應急指揮應用是應急指揮地理信息系統(tǒng)的核心功能模塊，主要包括應急資源管理子系統(tǒng)、應急預案管理子系統(tǒng)和應急指揮輔助決策子系統(tǒng)。

應急資源管理子系統(tǒng)主要應用于日常應急準備工作中，使用者可以基于二三維電子地圖錄入指揮決策和指揮調度所需的空間信息，包括重點應急資源、應急案例、視頻監(jiān)控點等應急資源信息的錄入。

應急預案管理子系統(tǒng)應急預案的主要用于針對可能發(fā)生的重大突發(fā)事件制作處置預案。

應急指揮輔助決策子系統(tǒng)主要服務與重大事件的指揮決策過程。通過本系統(tǒng)打開應急處置預案，可使用預案中預先定義好的流程來引導事件的處置過程，并在處置過程職能調用各種空間查詢分析功能，提供應急必須的資料和信息，避免處置過程出現重大疏漏。

2.4 應用終端

應急指揮地理信息系統(tǒng)應用終端定義了系統(tǒng)運行或信息流轉涉及到的硬件設備。應急指揮地理信息系統(tǒng)主要運行指揮大屏、IDB和PC指揮終端上。通過特定的安全接入設備和通信設備，系統(tǒng)可接入視頻監(jiān)控圖形、應急信息，可連接通信設備進行視頻、語音通信。

2.5 系統(tǒng)運行環(huán)境設計與實現

考慮到應急指揮地理信息系統(tǒng)具有較高的安全需求，應急指揮地理信息系統(tǒng)運行于與外界物理隔離的網絡環(huán)境，在需要接入外界信息時，可安全接入設備與專用網絡連接[8]。應急指揮地理信息系統(tǒng)運行環(huán)境總體上可分為服務端、應用端和接入端3個部分，如圖3所示。

應急指揮地理信息系統(tǒng)服務端由基礎空間數據庫服務器、空間服務發(fā)布服務器、應急資源數據庫服務器和應急指揮輔助決策服務構成。

應急指揮地理信息系統(tǒng)應用端是系統(tǒng)使用者發(fā)生直接交互的計算機設備，應用端設備主要包括管理維護終端、應急處置終端、顯示大屏、IDB、打印機/繪圖儀。

應急指揮地理信息系統(tǒng)接入端主要用于接入應急指揮所需的外部信息，如應急信息、通信調度信息和視頻監(jiān)控圖像信息。

3 結束語

圖3 應急指揮地理信息系統(tǒng)運行架構設計圖Fig.3 Design buleprint of emergency command geographical information system operation

應急指揮地理信息系統(tǒng)需要結合應急管理的需求，通過直觀高效的展示方式對國家或城市的應急突發(fā)事件進行指揮管理，輔助應急指揮人員實時掌握周邊應急資源態(tài)勢，快速制定有效的應對措施，實現與其他業(yè)務系統(tǒng)協(xié)調統(tǒng)一，確保在應急指揮過程中起著核心支撐作用。下步將考慮結合時空大數據技術，滿足應急指揮地理信息系統(tǒng)高性能處理需求。

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