GIS技術(shù)在智慧應(yīng)急中的應(yīng)用

◎ 甄林鋒 高霖 陳於立

GIS技術(shù)在智慧應(yīng)急中的應(yīng)用

◎ 甄林鋒 高霖 陳於立

從智慧應(yīng)急核心業(yè)務(wù)出發(fā)，提出智慧應(yīng)急管理對(duì)GIS的關(guān)鍵需求，結(jié)合GIS在應(yīng)急行業(yè)的相關(guān)技術(shù)和應(yīng)用案例，對(duì)GIS在智慧應(yīng)急各個(gè)業(yè)務(wù)環(huán)節(jié)所發(fā)揮的重要作用和價(jià)值進(jìn)行了闡述。

GIS ArcGIS 智慧應(yīng)急 遙感

應(yīng)對(duì)重大突發(fā)應(yīng)急事件的響應(yīng)速度和處置能力已經(jīng)成為衡量一個(gè)城市現(xiàn)代化和智慧化的一個(gè)重要指標(biāo)，它直接關(guān)系到生命財(cái)產(chǎn)安全、社會(huì)穩(wěn)定和國(guó)家安危。近年來(lái)，我國(guó)突發(fā)公共事件頻頻發(fā)生，特別是2015年8月12日的天津爆炸事故以后，如何應(yīng)對(duì)“突發(fā)公共事件高發(fā)期”和“社會(huì)高風(fēng)險(xiǎn)期” 是我國(guó)政府的當(dāng)務(wù)之急。

隨著科技的快速發(fā)展，地理信息系統(tǒng)（Geographic Information System或Geo－Information system，GIS）作為一項(xiàng)重要的技術(shù)手段，其應(yīng)用已經(jīng)從傳統(tǒng)的測(cè)繪、國(guó)土、規(guī)劃等行業(yè)普及到其它政府部門和社會(huì)公眾等各行各業(yè)，甚至成為其領(lǐng)域的一個(gè)重要業(yè)務(wù)支撐平臺(tái)。同時(shí)，GIS在應(yīng)急行業(yè)也發(fā)揮了重要作用，基于GIS技術(shù)的智能感知、智能分析、智能處理也已成為智慧應(yīng)急的三大智能保障，可以從應(yīng)急事件的前期預(yù)防準(zhǔn)備、中期的實(shí)時(shí)感知和快速響應(yīng)以及后期的重建恢復(fù)與分析總結(jié)等方面，很好地解決目前應(yīng)急管理中遇到的各種難題，大大提高應(yīng)急管理部門的管理水平。

1、智慧應(yīng)急

智慧應(yīng)急是一個(gè)綜合性的信息系統(tǒng)工程，單點(diǎn)的“智能”不足以稱為智慧，它的考量因素從縱向上貫穿于應(yīng)急業(yè)務(wù)的各條業(yè)務(wù)線的全過(guò)程，橫向上連通各業(yè)務(wù)環(huán)節(jié)的諸多信息內(nèi)容。通過(guò)一個(gè)統(tǒng)一的平臺(tái)將各個(gè)獨(dú)立的“智能單元”整合起來(lái)，構(gòu)成一個(gè)完整的智慧應(yīng)急體系。

1.1 全方位的智能感知是智慧應(yīng)急的基礎(chǔ)

不管是常態(tài)化應(yīng)急還是非常態(tài)化應(yīng)急，現(xiàn)場(chǎng)監(jiān)控、信息監(jiān)測(cè)和信息接報(bào)是最基礎(chǔ)的應(yīng)急保障，也是貫穿整個(gè)應(yīng)急業(yè)務(wù)的基礎(chǔ)工作。例如現(xiàn)場(chǎng)動(dòng)態(tài)以及溫度、濕度、氣體濃度、降雨量、風(fēng)速、風(fēng)向、微量元素的含量等全方位的信息都是應(yīng)急處置的信息基礎(chǔ)。這些信息將會(huì)以語(yǔ)音、數(shù)字、圖像、文字等不同形式為應(yīng)急處置人員提供決策基礎(chǔ)。

當(dāng)前，物聯(lián)網(wǎng)和移動(dòng)互聯(lián)技術(shù)的推廣與實(shí)施為快速、準(zhǔn)確獲取這些全方位的信息提供了重要技術(shù)手段。在城市智慧化的過(guò)程中，信息采集傳感器遍布城市的各個(gè)角落，包括安防監(jiān)控、交通路況、大氣環(huán)境、智能識(shí)別等設(shè)備，就像城市的一個(gè)個(gè)神經(jīng)元，時(shí)刻感知著整個(gè)城市的實(shí)時(shí)動(dòng)態(tài)。隨后，這些信息通過(guò)各自的網(wǎng)絡(luò)渠道輸送到應(yīng)急部門，從而為智慧應(yīng)急提供了基礎(chǔ)保障。

1.2 綜合智能的研判分析是智慧應(yīng)急的核心

當(dāng)神經(jīng)元將信息采集送至神經(jīng)中樞以后，如何快速準(zhǔn)確地對(duì)這些信息進(jìn)行識(shí)別、過(guò)濾、處理、響應(yīng)成為智能系統(tǒng)的關(guān)鍵，在整個(gè)判別過(guò)程中往往需要將各種信息進(jìn)行綜合處理，這是人腦的智慧。所以，要實(shí)現(xiàn)智慧應(yīng)急管理，智能分析成了重要核心。在應(yīng)急業(yè)務(wù)中，當(dāng)各種信息采集終端獲取多方面的監(jiān)控信息后，需要進(jìn)行綜合的分析研判，判斷事件預(yù)警等級(jí)、周邊因素分析、確定影響范圍、分析可用應(yīng)急資源、分析物資配送路徑、搜索人員疏散路徑等等，也需要足夠強(qiáng)大和聰明的大腦—應(yīng)急響應(yīng)處理平臺(tái)，進(jìn)行智能分析。

應(yīng)急響應(yīng)處理平臺(tái)是構(gòu)架在以通信系統(tǒng)、網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)、圖像識(shí)別、視頻系統(tǒng)、移動(dòng)終端、安全和災(zāi)備系統(tǒng)等軟硬件設(shè)施為基礎(chǔ)，以信息安全技術(shù)為保障的平臺(tái)，為突發(fā)公共事件的應(yīng)急響應(yīng)提供重要技術(shù)支撐。一個(gè)優(yōu)秀平臺(tái)應(yīng)具備日常應(yīng)急管理、風(fēng)險(xiǎn)識(shí)別、實(shí)時(shí)監(jiān)控、信息監(jiān)測(cè)、預(yù)測(cè)預(yù)警、動(dòng)態(tài)決策與綜合評(píng)估等全方位的服務(wù)能力。

1.3 智能快速高效的處置是智慧應(yīng)急的根本

應(yīng)急處置是上述信息采集和分析的最終目的，也是完成應(yīng)急救援、挽救生命財(cái)產(chǎn)、減少災(zāi)害造成損失的重要活動(dòng)。

在這個(gè)活動(dòng)中需要協(xié)調(diào)多個(gè)部門、調(diào)配多方應(yīng)急保障資源。

在應(yīng)急處置之前應(yīng)急指揮人員需要準(zhǔn)確掌握救援隊(duì)伍、應(yīng)急物資、裝備等資源的分布狀況，不僅如此，還需要將這些資源分布信息及時(shí)共享給指揮調(diào)度和決策人員；同時(shí)結(jié)合當(dāng)前災(zāi)情的實(shí)時(shí)動(dòng)態(tài)，做出有序、合理、高效的調(diào)度方案。所以準(zhǔn)確掌握應(yīng)急資源狀況成了應(yīng)急處置的重要基礎(chǔ)。救援物資的分類管理應(yīng)該納入完整的救援資源體系，在整個(gè)體系內(nèi)使用統(tǒng)一的規(guī)范體系進(jìn)行組織管理。

在掌握這些準(zhǔn)備的應(yīng)急資源后，結(jié)合現(xiàn)場(chǎng)災(zāi)情動(dòng)態(tài)，如何合理調(diào)配資源成了關(guān)鍵。應(yīng)急資源（人力、物力、財(cái)力、醫(yī)療衛(wèi)生、交通運(yùn)輸、通信保障等資源）具備各自的時(shí)空特性， 整個(gè)應(yīng)急平臺(tái)需要對(duì)整個(gè)協(xié)調(diào)管理過(guò)程進(jìn)行實(shí)時(shí)狀態(tài)跟蹤、反饋，必要時(shí)進(jìn)行應(yīng)急中的應(yīng)急處理，確保各種應(yīng)急資源及時(shí)到位。

2、GIS與智慧應(yīng)急

圖1 陜西省應(yīng)急體系地理信息平臺(tái)

圖2 陜西省危險(xiǎn)源分布圖

圖3 當(dāng)前區(qū)域醫(yī)療機(jī)構(gòu)和危險(xiǎn)源分布圖

圖4 救援車輛到達(dá)時(shí)間分析圖

通過(guò)前文的描述，應(yīng)急平臺(tái)應(yīng)滿足常態(tài)應(yīng)急和非常態(tài)應(yīng)急的需要。常態(tài)業(yè)務(wù)的內(nèi)容主要指前期的預(yù)防和應(yīng)急準(zhǔn)備工作，業(yè)務(wù)活動(dòng)包括值守應(yīng)急、應(yīng)急規(guī)劃與平臺(tái)建設(shè)、預(yù)案管理、應(yīng)急演練、應(yīng)急培訓(xùn)、科普宣教等業(yè)務(wù)；非常態(tài)業(yè)務(wù)內(nèi)容包括監(jiān)測(cè)與預(yù)警、應(yīng)急處置與救援、恢復(fù)與重建等過(guò)程，具體業(yè)務(wù)包括突發(fā)公共事件發(fā)生時(shí)的應(yīng)急值守、風(fēng)險(xiǎn)源監(jiān)測(cè)、風(fēng)險(xiǎn)隱患排查、分析研判、預(yù)警信息發(fā)布、職能輔助決策、指揮調(diào)度、應(yīng)急資源保障、恢復(fù)重建和應(yīng)急評(píng)估等業(yè)務(wù)。GIS技術(shù)作為地理空間信息的獲取、處理、管理、分析、發(fā)布和分享的重要手段已經(jīng)深入到應(yīng)急的各個(gè)業(yè)務(wù)活動(dòng)，而且發(fā)揮了重要的作用。

2.1 GIS與應(yīng)急日常管理

通過(guò)使用GIS構(gòu)建應(yīng)急地理信息平臺(tái)，將應(yīng)急日常管理中（包括應(yīng)急日常值守、應(yīng)急事件接報(bào)、應(yīng)急專題數(shù)據(jù)維護(hù)、預(yù)案管理、應(yīng)急專題圖打印以及應(yīng)急培訓(xùn)與應(yīng)急演練）的各類應(yīng)急資源進(jìn)行空間化，俗稱“上圖”，為應(yīng)急業(yè)務(wù)人員

提供重要的可視化的資源保障。

圖5 危險(xiǎn)品銷售點(diǎn)實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)

圖6 某時(shí)段消防車和城管執(zhí)法車的分布

例如，陜西省應(yīng)急體系地理信息平臺(tái)囊括省級(jí)34個(gè)廳局部門、10個(gè)設(shè)區(qū)市等專題數(shù)據(jù)40余萬(wàn)條，集成GIS、RS、GPS、現(xiàn)代化通信和計(jì)算機(jī)技術(shù)，以多源、多尺度基礎(chǔ)地理信息為基礎(chǔ)，有效整合和展示各類專題數(shù)據(jù)，為突發(fā)事件處置提供了有力的技術(shù)支撐。

基于GIS平臺(tái)搭建的應(yīng)急綜合數(shù)據(jù)庫(kù)，包括輔助決策、數(shù)據(jù)維護(hù)、共享交換、運(yùn)維管理及移動(dòng)終端等五個(gè)子系統(tǒng)，形成了集信息采集、應(yīng)急管理、查詢統(tǒng)計(jì)、綜合分析及輔助決策等為一體的陜西省突發(fā)公共事件應(yīng)急決策地理信息平臺(tái)。

用戶可以通過(guò)事故點(diǎn)、事故區(qū)域、城市、資源類型等多種方式對(duì)應(yīng)急資源進(jìn)行查詢定位、資源詳情查看等。通過(guò)平臺(tái)，應(yīng)急人員結(jié)合電子地圖，非常直觀清晰地了解當(dāng)前資源的分布和儲(chǔ)備狀況。通過(guò)路徑模型分析功能，可以分析救援物資抵達(dá)現(xiàn)場(chǎng)的路徑和時(shí)間。日常的應(yīng)急資源維護(hù)為災(zāi)情發(fā)生時(shí)提供了重要的基礎(chǔ)物資信息保障。

2.2 GIS與風(fēng)險(xiǎn)隱患監(jiān)測(cè)和預(yù)測(cè)預(yù)警

風(fēng)險(xiǎn)隱患監(jiān)測(cè)與預(yù)測(cè)預(yù)警的目的是防患于未然，盡可能的避免災(zāi)害發(fā)生。任何重大危險(xiǎn)源的存儲(chǔ)、轉(zhuǎn)運(yùn)等使用都必須受到嚴(yán)格的管控和監(jiān)控。使用GIS技術(shù)可以第一時(shí)間對(duì)重大危險(xiǎn)源存儲(chǔ)、轉(zhuǎn)運(yùn)進(jìn)行過(guò)程監(jiān)控，通過(guò)綜合決策分析，對(duì)危險(xiǎn)源進(jìn)行預(yù)警劃分和風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估，最大限度地將應(yīng)急災(zāi)害控制在可控范圍之內(nèi)。

例如，下面的事例就是基于ArcGIS平臺(tái)專門搭建的“春節(jié)期間煙花爆竹綜合管理物聯(lián)網(wǎng)應(yīng)用系統(tǒng)”。春節(jié)期間，可以在所有煙花爆竹銷售點(diǎn)都安裝監(jiān)控系統(tǒng)，24小時(shí)監(jiān)控銷售亭及周邊的情況，并實(shí)時(shí)將監(jiān)控畫(huà)面?zhèn)骰氐桨踩O(jiān)管部門監(jiān)控系統(tǒng)的大屏幕上。

在這套系統(tǒng)中，花炮倉(cāng)庫(kù)、禁燃點(diǎn)和燃放監(jiān)控點(diǎn)的位置信息都被標(biāo)注在地圖上，此外還可以整合來(lái)自消防、環(huán)保、交通等多個(gè)跟應(yīng)急響應(yīng)緊密相關(guān)的部門提供的信息，比如：應(yīng)急指揮車、消防車、城管執(zhí)法車的分布，實(shí)時(shí)的天氣數(shù)據(jù)、空氣質(zhì)量、噪聲數(shù)據(jù)等。

一旦發(fā)生火情等突發(fā)情況，應(yīng)急部門可以綜合調(diào)度各部門的救援力量，通過(guò)GIS的空間分析功能，快速調(diào)配救援物資，判斷消防車救援的最優(yōu)路徑；或結(jié)合風(fēng)向，利用緩沖區(qū)分析，判斷災(zāi)情影響范圍等，使救援部門在第一時(shí)間做出快速響應(yīng)。

2.3 GIS與應(yīng)急救援響應(yīng)和處置

應(yīng)急事件的處置往往與當(dāng)?shù)氐奶鞖狻h(huán)境、周邊人口、周邊危險(xiǎn)源等密切相關(guān)，應(yīng)急事件發(fā)生時(shí)應(yīng)急部門第一時(shí)間要獲取這些信息。這些信息之間通常會(huì)有一定的相關(guān)性，單方面的信息不足以支持指揮決策。通過(guò)GIS平臺(tái)可以將這些信息展示在一張圖上進(jìn)行綜合影響分析。此外，GIS技術(shù)還具備獨(dú)特的空間特性分析能力，可以將各種信息和專業(yè)分析模型相結(jié)合，進(jìn)行專業(yè)的預(yù)測(cè)。

在應(yīng)急業(yè)務(wù)實(shí)戰(zhàn)中通常會(huì)用到一些模型，例如人員疏散模型、危險(xiǎn)品擴(kuò)散模型、綜合預(yù)測(cè)預(yù)警模型、衍生次生災(zāi)害預(yù)警模型、人群疏散避難模型、智能研判模型、評(píng)估模型等。ArcGIS的模型構(gòu)建器可以接入第三方開(kāi)發(fā)的多種應(yīng)急業(yè)務(wù)分析模型，在GIS平臺(tái)上進(jìn)行統(tǒng)一分析展示，通過(guò)定制開(kāi)發(fā)還可以與應(yīng)急平臺(tái)相結(jié)合。這可以大大提高應(yīng)急業(yè)務(wù)的服務(wù)能力。

2.3.1 GIS與災(zāi)情評(píng)估

災(zāi)情評(píng)估是快速進(jìn)行應(yīng)急救援響應(yīng)的主要工作之一。災(zāi)情評(píng)估是在災(zāi)害預(yù)

測(cè)或?yàn)?zāi)情調(diào)查的基礎(chǔ)上，采用一定的方法對(duì)已經(jīng)發(fā)生的災(zāi)害情況進(jìn)行綜合性或?qū)ｉT性評(píng)價(jià)，對(duì)災(zāi)害的規(guī)模大小、可能造成的經(jīng)濟(jì)損失和人員傷亡進(jìn)行評(píng)估。災(zāi)情評(píng)估涉及的信息比較綜合，通常會(huì)涉及社會(huì)經(jīng)濟(jì)數(shù)據(jù)、自然地理、地質(zhì)條件、氣候氣象、歷史災(zāi)情等信息。利用GIS平臺(tái)對(duì)這些信息進(jìn)行綜合分析，可以提高災(zāi)情評(píng)估的準(zhǔn)確性。

遙感技術(shù)是當(dāng)前獲取災(zāi)后數(shù)據(jù)的重要手段，通過(guò)無(wú)人機(jī)技術(shù)、衛(wèi)星遙感技術(shù)等獲取災(zāi)后的影像數(shù)據(jù)，通過(guò)災(zāi)情前后遙感影像的對(duì)比，可以分析評(píng)估災(zāi)后的受災(zāi)區(qū)域和嚴(yán)重程度。還可以使用遙感處理軟件基于遙感數(shù)據(jù)，自動(dòng)提取和分析災(zāi)后的受災(zāi)對(duì)象和面積。這些通過(guò)遙感影像解譯后的成果可以通過(guò)GIS平臺(tái)進(jìn)行展現(xiàn)、分析、發(fā)布和共享?，F(xiàn)在很多遙感軟件都可以與GIS軟件進(jìn)行無(wú)縫集成，進(jìn)行遙感GIS一體化應(yīng)用集成，這使得GIS與遙感相互促進(jìn)、共同發(fā)展。

2.3.2 GIS與應(yīng)急救援處置

當(dāng)前，災(zāi)后信息獲取手段已經(jīng)非常成熟，如何將這些信息有效地整合和共享，第一時(shí)間展現(xiàn)給社會(huì)公眾和政府決策部門已經(jīng)成為應(yīng)急救援與災(zāi)后重建的工作重點(diǎn)之一。依托于GIS技術(shù)可以搭建一個(gè)災(zāi)后信息發(fā)布、共享、協(xié)同的平臺(tái)。

移動(dòng)GIS應(yīng)用在應(yīng)急現(xiàn)場(chǎng)發(fā)揮著重要的作用，我國(guó)北斗定位系統(tǒng)也正在普及，信息的精準(zhǔn)定位已經(jīng)不是什么難題。通過(guò)移動(dòng)災(zāi)情數(shù)據(jù)的采集與上報(bào)，可以快速構(gòu)建災(zāi)情數(shù)據(jù)庫(kù)，通過(guò)GIS平臺(tái)將各種災(zāi)情數(shù)據(jù)及時(shí)準(zhǔn)確的發(fā)布與共享，使相關(guān)決策部門及時(shí)進(jìn)行救援物資的調(diào)配與災(zāi)后恢復(fù)決策。

例如：2013年4月20日8時(shí)02分，四川省雅安市蘆山縣發(fā)生7.0級(jí)地震后，我們立刻啟動(dòng)了“公共突發(fā)事件響應(yīng)機(jī)制”，派出多名技術(shù)人員前往四川省地震局、四川省測(cè)繪局等相關(guān)單位，協(xié)助開(kāi)展震后救援決策支持工作。其中一項(xiàng)重要工作就是協(xié)助處理震后無(wú)人機(jī)數(shù)據(jù)（寶盛鄉(xiāng)、天平鎮(zhèn)等），提取房屋損壞矢量信息，并協(xié)助工作人員進(jìn)行余震數(shù)據(jù)提取和分析。在獲得各種災(zāi)情數(shù)據(jù)以后，協(xié)助開(kāi)展災(zāi)情發(fā)布應(yīng)用開(kāi)發(fā)，余震數(shù)據(jù)處理，地質(zhì)災(zāi)害數(shù)據(jù)處理，其他基礎(chǔ)數(shù)據(jù)疊加（行政區(qū)劃、地名），數(shù)據(jù)整合、配圖、更新，服務(wù)發(fā)布、更新，現(xiàn)場(chǎng)照片數(shù)據(jù)處理，提取地理位置等工作。

同時(shí)，協(xié)助四川省測(cè)繪局制作“四川省蘆山縣‘4·20’7.0級(jí)地震地理信息發(fā)布平臺(tái)”（http://www.scgis.net/ LSXEarthquake/ ）。該平臺(tái)面向社會(huì)公眾開(kāi)放，特別是為前往災(zāi)區(qū)的志愿者及時(shí)提供災(zāi)區(qū)的地理信息，幫助志愿者了解災(zāi)區(qū)地理環(huán)境。平臺(tái)更新了最新的災(zāi)區(qū)高分辨率影像、滑坡點(diǎn)、道路阻塞點(diǎn)情況等各類地質(zhì)災(zāi)害點(diǎn)，并整合了受災(zāi)前線發(fā)回的現(xiàn)場(chǎng)照片以及最新進(jìn)展等內(nèi)容。該網(wǎng)站作為了“4·20”官方信息發(fā)布的重要窗口。

2015年4月25日尼泊爾8.1級(jí)地震發(fā)生后，我們協(xié)助尼泊爾國(guó)際山地綜合開(kāi)發(fā)中心（ICIMOD），基于在線的ArcGIS.com平臺(tái)，快速搭建了尼泊爾地震災(zāi)害救援與重建平臺(tái)。

平臺(tái)提供了基于GIS所生成的各類專題地圖，包括：傷亡情況分布、各類建筑物受損情況分布、次生災(zāi)害評(píng)估等。通過(guò)互聯(lián)網(wǎng)，相關(guān)救援部門可以在第一時(shí)間了解各類震后的相關(guān)評(píng)估情況，從而有針對(duì)性、有次序、安全地參與救援，并提高救援的成功率。

3、結(jié)語(yǔ)

隨著時(shí)代發(fā)展、IT技術(shù)日新月異，智慧城市建設(shè)已經(jīng)從理論陸續(xù)落地，各行各業(yè)逐漸呈現(xiàn)出智慧的光芒。GIS技術(shù)也隨著時(shí)代發(fā)展從幕后的傳統(tǒng)技術(shù)走向科技前沿，逐漸發(fā)展成為城市智慧化的重要基礎(chǔ)支撐平臺(tái)。智慧應(yīng)急也是順應(yīng)時(shí)代的發(fā)展，GIS將為智慧應(yīng)急業(yè)務(wù)提供重要的支撐作用。

作者單位：易智瑞（中國(guó)）信息技術(shù)有限公司

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