地震應急通系統(tǒng)在尼泊爾8.1級地震應急中的應用

吳建超 蔡永建 雷東寧 鄭水明

1 中國地震局地震研究所（地震預警湖北省重點實驗室），武漢市洪山側(cè)路40號，430071

以往的地震應急工作通常采用國家、省、市、縣逐級管理的指揮調(diào)度模式，沒有形成統(tǒng)一的指揮調(diào)度管理模式，信息傳遞效率較低［1］。一旦發(fā)生突發(fā)事件，很難快速調(diào)度全部力量，有序地開展應急工作。另外，參與應急的各個專業(yè)組，功能都偏向各自的專業(yè)領域，不能將地震應急工作的各個環(huán)節(jié)快速連接、有效應用，以滿足應急工作快速響應、溝通互動和信息共享等需要。

地震應急通系統(tǒng)采用移動通信網(wǎng)絡、衛(wèi)星通信網(wǎng)絡、數(shù)據(jù)采集技術、地理信息技術、視頻直播技術、移動智能終端和智能指揮中心等先進技術，通過智能多級云服務、專業(yè)系統(tǒng)對接和應用、專業(yè)信息分析和計算以及專業(yè)衛(wèi)星設備適配等方式，解決應急系統(tǒng)的功能設計。該系統(tǒng)在尼泊爾8.1級地震應急中效果良好，取得了大量災情信息并及時上報后方指揮中心，使湖北省地震局工作隊圓滿完成了現(xiàn)場調(diào)查工作。

1 地震應急通系統(tǒng)概述

地震應急通系統(tǒng)是基于2G／3G／4G 移動通信網(wǎng)絡、車載無線視頻服務器、智能手機、平板、PC和應急指揮管理平臺，采用實時音視頻傳輸、GIS位置管理、多媒體信息分享和信息推送等先進技術，實現(xiàn)快速清晰的現(xiàn)場視頻傳輸、準確便捷的應急指揮調(diào)度的一種高效地震應急指揮新模式［2］。它可以幫助地震部門建立一套功能全面、反應靈敏、運轉(zhuǎn)高效的地震應急指揮體系，提高地震部門應對地震事件的能力。

1.1 系統(tǒng)組成

地震應急通系統(tǒng)以地震現(xiàn)場應急工作為核心，建立從現(xiàn)場工作隊到前、后方指揮部一體化的協(xié)同工作機制。系統(tǒng)主要由3個部分組成（圖1）。

1）數(shù)據(jù)采集?，F(xiàn)場工作隊第一時間采集信息，包括地震災情調(diào)查、地震烈度調(diào)查和其他工作調(diào)查等，并上報前、后方指揮部進行匯總和分析。

2）信息分享。指揮部建立完善的信息分享平臺，將匯總、過濾、分類、加工、審核后的信息，區(qū)別性地分享給地震系統(tǒng)單位、政府相關部門和社會大眾等不同群體。

圖1 地震應急通系統(tǒng)組成Fig.1 Composition of the earthquake emergency system

3）視頻直播。通過視頻直播、語音視頻通話和圖片直播，實現(xiàn)后方指揮部、前方指揮部和現(xiàn)場工作隊成員之間的遠程視頻溝通。

1.2 系統(tǒng)描述

1）系統(tǒng)可同時提供視頻、語音和拍照等傳輸機制，幫助指揮中心快速獲得準確的災情和救援信息，掌握更多的災情發(fā)展狀況和現(xiàn)場救援進展情況。

2）通過該系統(tǒng)的事件定位、視頻調(diào)用、周邊可調(diào)用人員顯示和預案庫自動匹配等功能，可以實現(xiàn)可視化、點對點指揮調(diào)度，增強指揮中心的快速反應能力和實效。

3）系統(tǒng)具有完備的跟蹤考核和指令快速下達機制，可以通過遠程視頻查看、實地考勤和GPS系統(tǒng)查勤等形式督導處置情況的落實，高效監(jiān)管、指揮現(xiàn)場人員的工作。

4）系統(tǒng)具有多方式實時互動交流功能，可以語音和視頻信息同步交流，做到一次上報、多方同步參與處置，實現(xiàn)救援現(xiàn)場與后方救援專家的交互討論，進而準確評估事件情況，提高處置效率。

5）現(xiàn)場人員攜帶的設備體積小、重量輕、功耗低、設備少、隨身攜帶、安裝快速，可以使用智能手機實現(xiàn)現(xiàn)場的多媒體信息采集上報和實時視頻直播、接收調(diào)度指令等功能，保證現(xiàn)場人員具有良好的機動性。

1.3 系統(tǒng)架構

地震應急通系統(tǒng)采用平臺分層設計原則，包括用戶、終端應用、業(yè)務平臺和基礎平臺4層架構模式［3］（圖2）。其中，按照不同的權限級別和使用領域，用戶平臺分為終端用戶、管理用戶和其他用戶。終端應用平臺包含移動端應用和指揮管理應用，前者由地震應急現(xiàn)場工作隊員隨身攜帶，后者則布設在后方指揮中心。業(yè)務平臺主要實現(xiàn)實時視頻直播、信息錄入、信息分享和信息推送等業(yè)務功能，業(yè)務管理模式靈活、易于擴展?；A平臺包括多級用戶管理系統(tǒng)、消息中間件、數(shù)據(jù)庫管理系統(tǒng)和業(yè)務基礎平臺等。該平臺穩(wěn)定、靈活、高效，能滿足地震應急工作中的數(shù)據(jù)交換和共享需要。

圖2 地震應急通系統(tǒng)架構Fig.2 Architecture of the earthquake emergency system

2 在尼泊爾地震應急中的應用

尼泊爾8.1級地震發(fā)生后，中國地震局地震研究所立即組成地震應急工作隊，攜帶地震應急通等設備趕赴西藏震區(qū)，協(xié)助開展地震現(xiàn)場應急工作。工作隊于04－26 晚抵達定日縣，并于04－27、04－28前往西藏仲巴縣、薩嘎縣、昂仁縣、拉孜縣和定結(jié)縣等地開展地震災害評估和烈度調(diào)查等工作。通過地震應急通系統(tǒng)，工作隊將調(diào)查資料第一時間傳回后方指揮中心。截至04－28 20：00，共獲得有效調(diào)查點45個，震害照片95張。運用地震應急通系統(tǒng)，前后方應急工作隊員快捷準確地完成了應急工作，并繪制烈度圖（圖3），及時為指揮部提供了全面準確的資料。

圖3 烈度調(diào)查點和擬合烈度圖Fig.3 The intensity survey points and fitting intensity map

3 應用總結(jié)和研發(fā)探討

3.1 地震應急通系統(tǒng)應用總結(jié)

通過在尼泊爾8.1級地震災區(qū)中的應用，地震應急通系統(tǒng)幫助湖北省地震局現(xiàn)場工作隊圓滿完成了地震應急工作，工作成果得到中國地震局和西藏自治區(qū)地震局的認可和肯定。然而，該系統(tǒng)在實際應用中也發(fā)現(xiàn)一些問題和不足，具體有以下幾個方面。

1）地震應急綜合信息欠缺共享。地震現(xiàn)場應急綜合信息可分為5大類：基礎地理信息、震情信息、災情信息、應急響應信息和評估信息，概括了地震應急響應工作中現(xiàn)場調(diào)查人員可能涉及到的各種信息類型［4］，可以歸納為地震背景信息和救援業(yè)務信息兩種。在震后應急現(xiàn)場，調(diào)查人員不僅需要知道自己所處的經(jīng)緯度信息，更希望了解附近的地震地質(zhì)信息、網(wǎng)絡輿情信息和最新的地震應急產(chǎn)品信息等。

2）移動終端運算性能不足。從廣義上理解，移動終端是將移動互聯(lián)網(wǎng)這一新技術引入計算機、手機等數(shù)據(jù)終端，使其成為發(fā)布、獲取和處理信息的網(wǎng)絡終端［5］。而地震應急通系統(tǒng)目前的移動終端是Android系統(tǒng)的手機，很難實現(xiàn)在地震應急通信系統(tǒng)中對海量信息的空間查詢、分析以及提供高級的信息處理服務。

3）移動GIS 應急救援指揮系統(tǒng)不夠完善。目前，地震應急通系統(tǒng)無法實現(xiàn)在GIS環(huán)境下導入各種專題應急圖件，導致現(xiàn)場調(diào)查人員在給出定位信息后，還要到各種專題圖件上查找和校對，十分繁瑣。而采用移動GIS工具，能夠自動將定位點與GIS現(xiàn)場應急信息結(jié)合，并顯示在移動平臺上，使調(diào)查人員對該調(diào)查點的各類信息有更為全面和深刻的了解［6］。

3.2 下一步研發(fā)探討

1）在地震應急通系統(tǒng)2.0的基礎上，通過對移動GIS的深入研究，結(jié)合地震應急現(xiàn)場工作的實際需求和WebGIS的系統(tǒng)設計經(jīng)驗，設計開發(fā)基于ArcGIS Mobile技術的移動GIS 地震現(xiàn)場應急工作系統(tǒng)［7－8］作為應急指揮系統(tǒng)的移動平臺，滿足應急救援工作的地理信息需求。

2）將移動終端與云計算、移動互聯(lián)網(wǎng)相結(jié)合，為地震應急救援系統(tǒng)的發(fā)展提供新的方向和模式［9］。

3）建立國家級地震基礎數(shù)據(jù)、人口經(jīng)濟數(shù)據(jù)、重點目標數(shù)據(jù)、生命線工程、現(xiàn)場災害評估數(shù)據(jù)和科學考察數(shù)據(jù)等的地震應急救援綜合信息平臺［10］，不僅可以滿足前方調(diào)查隊員對于各種應急產(chǎn)品、災情信息和背景信息的查詢和獲取，而且可以幫助后方指揮中心及時預估震區(qū)災情等。

4 結(jié) 語

地震應急通系統(tǒng)在地震災害現(xiàn)場與應急指揮中心之間建立起完整的指揮與信息反饋平臺，實現(xiàn)了第一時間進行災害調(diào)查、快速評估、接收指令、團隊協(xié)作、文件傳輸和指揮調(diào)度，確保地震現(xiàn)場應急工作的順利開展，提高了應急工作效率。

地震應急通系統(tǒng)在系統(tǒng)便宜、維護費用低、設備組裝靈活、后期擴展性好、易于改進升級和操作簡單等優(yōu)點的基礎之上，還具有以下特點：1）具有國家、省、市、縣多級系統(tǒng)，工作模式靈活、權限控制明晰；2）智能對接專業(yè)臺網(wǎng)系統(tǒng)，實現(xiàn)突發(fā)事件快速響應、信息有序管理；3）專業(yè)信息快速分析和應用，快速生成應急工作成果；4）專業(yè)海事衛(wèi)星適配，更小、易攜帶、應急傳輸效率高；5）引入專題地圖服務引擎，快速制作和顯示專題地圖；6）進一步整合指揮中心、移動終端和移動車載視頻，使用各種運營商網(wǎng)絡、衛(wèi)星傳輸網(wǎng)絡，確保應急信息的有效傳輸。

［1］中國地震局震災應急救援司.地震應急［M］.北京：地震出版社，2004（Earthquake Emergency Rescue Division，CEA.Earthquake Emergency［M］.Beijing：Earthquake Press，2004）

［2］廈門創(chuàng)智無限軟件技術開發(fā)有限公司.地震應急指揮調(diào)度系統(tǒng)方案［R］.廈門，2014（Xiamen Chuangzhiwuxian Software Technology Development Co.，Ltd.Earthquake Emergency Command and Control System Program［R］.Xiamen，2014）

［3］廈門創(chuàng)智無限軟件技術開發(fā)有限公司.應急通2.0云平臺建設方案［R］.廈門，2014（Xiamen Chuangzhiwuxian Software Technology Development Co.，Ltd.Earthquake Emergency 2.0 Cloud Platform Construction Scheme［R］.Xiamen，2014）

［4］丁香，王曉青，竇愛霞.基于GIS的地震現(xiàn)場應急指揮管理信息系統(tǒng)研制［J］.地震，2014（3）：161－168（Ding Xiang，Wang Xiaoqing，Dou Aixia.Development of an Earthquake Field Emergency Management Information System Based on GIS［J］.Earthquake，2014（3）：161－168）

［5］羅艷，龍波，鐘威，等.基于云計算的移動終端服務模式分析［C］.廣西計算機學會2013年學術年會，柳州，2013（Luo Yan，Long Bo，Zhong Wei，et al.Analysis of the Mobile Terminal Service Model Based on Cloud Computing［C］.Guangxi Computer Society 2013 Annual Conference，Liuzhou，2013）

［6］張二鋼.基于移動GIS技術的數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)的研究與實現(xiàn)［D］.淮南：安徽理工大學，2013（Zhang Ergang.Research and Implementation of Data Acquisition System Based on Mobile GIS Technology［D］.Huainan：Anhui University of Science and Technology，2013）

［7］劉偉.基于移動GIS 的應急救援指揮系統(tǒng)的設計與實現(xiàn)［D］.北京：中國科學院研究生院，2012（Liu Wei.Design and Implementaion of the Emergency Rescue and Command System Based on Mobile GIS［D］.Beijing：Graduate University of Chinese Academy of Sciences，2012）

［8］姜代紅，沈潔.嵌入式移動GIS開發(fā)運行平臺的設計與實現(xiàn)［J］.計 算 機 工 程 與 設 計，2007（20）：4 984－4 986（Jiang Daihong，Shen Jie.Design and Implementation of Embedded GIS for Developing and Running［J］.Computer Engineering and Design，2007（20）：4 984－4 986）

［9］仲霄.GIS在地震應急系統(tǒng)及地震信息共享中的應用研究［D］.北京：中國地震局地震預測研究所，2006（Zhong Xiao.The GIS Application in Earthquake Emergency System and Information Sharing［D］.Beijing：Institute of Earthquake，CEA，2006）

［10］姜立新，吳天安，劉在濤，等.地震現(xiàn)場應急指揮技術系統(tǒng)的結(jié)構與設計［J］.地震，2004（3）：38－40（Jiang Lixin，Wu Tianan，Liu Zaitao，et al.Structure and Design of Emergency Command System in Earthquake Site［J］.Earthquake，2004（3）：38－40）