國家基礎地理信息中心應急測繪保障服務現(xiàn)狀與展望

周治武，趙 勇，朱秀麗，趙婷婷，李 然，朱 杰

(國家基礎地理信息中心，北京100830)

一、引 言

應急測繪保障指各級測繪行政主管部門為國家應對突發(fā)事件提供的測繪保障活動。突發(fā)公共事件是指突然發(fā)生，造成或可能造成重大人員傷亡、財產損失、生態(tài)環(huán)境破壞和嚴重社會危害，危及公共安全的緊急事件［1］。

應急測繪保障的核心任務是為國家應對突發(fā)自然災害、事故災難、公共衛(wèi)生事件、社會安全事件等突發(fā)公共事件高效有序地提供地圖、基礎地理信息數(shù)據、公共地理信息服務平臺等測繪成果，根據需要開展遙感監(jiān)測、導航定位、地圖制作等技術服務［2］。

目前我國已基本建成一套覆蓋全國的測繪地理信息應急保障體系，通過測繪地理信息應急保障體系，能夠在自然災害或突發(fā)事件發(fā)生2 h內，向國家應急指揮機構快速提供9種事發(fā)地區(qū)的專題應急地圖。根據《國家測繪保障應急預案》的要求，筆者所在單位主要負責應急測繪成果提供、數(shù)據處理與加工、應急地理信息服務平臺運行、維護與更新等任務。作為國家測繪應急保障的常設機構單位，設置專門機構，確定專職人員，負責重大突發(fā)事件跟蹤報告等測繪應急信息及保障日常工作［2］。

國家基礎地理信息中心先后在汶川地震、玉樹地震、舟曲泥石流、四川雅安地震、甘肅漳縣岷縣地震、魯?shù)榈卣鸬戎卮笞匀粸暮岆U救災中，為中共中央辦公廳、國務院辦公廳、外交部、公安部、民政部、地震局、水利部、國務院防汛抗旱總指揮部等單位和部門快速制作和提供了各類專題地圖7000余幅、18 000多張，為搶險救災提供了及時、準確、可靠的地理信息支撐;在利比亞撤僑、抓捕糯康、馬航失聯(lián)等事件中，為國務院應急辦、中國海洋搜救中心、交通運輸部等相關部門快速編制多種類應急專題地圖1000余幅，為各部門處置突發(fā)事件提供了可靠的應急測繪保障服務。

二、國家基礎地理信息中心應急測繪保障服務現(xiàn)狀

近年來，國家基礎地理信息中心根據國家測繪應急保障預案的總體要求，圍繞應急影像快速獲取、應急數(shù)據傳輸，應急數(shù)據快速處理、應急快速出圖、應急數(shù)據分發(fā)服務五大核心能力建設，明確各部門的應急測繪保障服務職責，設計和優(yōu)化應急測繪保障服務流程，初步建立了應急測繪保障服務體系，開展了應急測繪保障服務。

國家基礎地理信息中心應急測繪保障服務體系由以航空影像獲取為主、衛(wèi)星影像為輔的應急影像獲取系統(tǒng);以國家基礎地理信息數(shù)據庫為基礎、集成了26部委專題數(shù)據的應急地理信息資源庫;以應急快速制圖為核心的應急測繪保障地理信息服務平臺;依托“天地圖”國家地理信息公共服務平臺構建的應急綜合地理信息在線服務系統(tǒng)構成，如圖1所示。

1.應急影像獲取能力

國家應急影像獲取能力由國家航空應急測繪服務保障系統(tǒng)、無人機影像獲取與測繪衛(wèi)星影像獲取3個方面組成，三者各有偏重、互為補充。其中，航空應急測繪服務保障系統(tǒng)實現(xiàn)了對航空應急測繪產品多層次、按需服務，目前航空攝影每年按計劃覆蓋中國國土面積約80萬km2，是災前影像數(shù)據的重要來源之一;無人機影像獲取是獲取災后影像的主要手段，一般由各省級行政主管部門組織實施，并上傳到國家測繪地理信息局，目前一般可實現(xiàn)4 h內對重災區(qū)的影像獲取;資源三號測繪衛(wèi)星是我國首顆民用高分辨率光學立體測圖衛(wèi)星，其具有的短周期重訪能力與大角度側擺能力，結合可實現(xiàn)特定區(qū)域3 d左右的應急保障能力，在應急測繪模式下，30 min之內完成應急拍攝計劃，30景數(shù)據處理時間小于24 h，該項工作由國家測繪地理信息局衛(wèi)星測繪應用中心負責，主要用于防災救災中的交通恢復、物資運送、現(xiàn)場救援等方面［3］。

圖1 應急測繪保障服務體系

2.應急測繪保障運行支撐環(huán)境構建

應急測繪保障運行支撐環(huán)境由應急測繪保障數(shù)據傳輸網絡、虛擬化服務器集群、地圖快速輸出設備等組成。其中應急測繪保障數(shù)據傳輸網絡依托“中國測繪網”廣域網傳輸涉密應急測繪數(shù)據，其主體為2 Mbps帶寬的SDH專用通信光纜，支持TCP/IP協(xié)議，實際傳輸效率約 90%，即 1.8～7.2 Mbps［4］，帶寬可根據需要拓展到20～100 Mbps;國家基礎地理信息中心建成了基于計算機集群(computer cluster)技術設計和部署的鏈路負載、服務器高可用集群和負載均衡集群等運行支持環(huán)境，可為應急測繪保障的高性能服務提供支撐［5］。

3.應急測繪保障標準規(guī)范制定

根據應急測繪保障服務的實際需要，制定了測繪地理信息行業(yè)標準《基礎地理信息應急制圖規(guī)范》(CH/T 4018—2013)，形成了《地理信息應急核心專題數(shù)據規(guī)范》國家標準草案。其中《基礎地理信息應急制圖規(guī)范》明確了基礎地理信息應急制圖的范圍、規(guī)范性引用文件、術語和定義、應急地圖類型、內容及規(guī)格、應急制圖基本要求、應急地圖的制作、地圖輸出等重要內容，為應急制圖工作提供了標準化業(yè)務流程，并能夠確保應急制圖的質量和效率;《地理信息應急核心專題數(shù)據規(guī)范》分析現(xiàn)有的基礎地理信息數(shù)據，確定了應急核心專題數(shù)據的分類分級和編碼、整合方法、主要屬性等方面的內容。

4.應急測繪地理信息數(shù)據資源儲備

數(shù)據資源是應急測繪保障服務的根基，是重中之重，離開數(shù)據資源，應急測繪保障服務就是無根之木、無源之水。國家基礎地理信息中心始終把應急測繪地理信息數(shù)據資源儲備放在首要位置，多年來形成了以基礎地理信息為主體、部門專題數(shù)據為重要補充的應急測繪地理信息數(shù)據資源儲備體系，并建立了以“縱向共享、橫向合作”為特征的系列應急測繪地理信息數(shù)據資源儲備工作機制和方法。

應急基礎地理信息數(shù)據資源包括1∶5萬、1∶25萬、1∶100萬地形要素數(shù)據(DLG)、數(shù)字高程模型(DEM)數(shù)據、航空航天影像等。矢量地形要素數(shù)據是以矢量方式表示及存儲的地形要素數(shù)據集，包括定位基礎、水系、居民地及設施、交通、管線、境界與政區(qū)、地貌與土質、植被、地名及注記9大類數(shù)據內容，且保存要素間空間關系和豐富的屬性信息。目前，1∶100萬 DLG、1∶25萬 DLG、1∶5萬 DLG均已覆蓋全國陸地范圍，1∶100萬DLG與1∶25萬DLG現(xiàn)勢性到 2012年，1∶5萬 DLG現(xiàn)勢性到2014年。1∶100萬 DEM、1∶25萬 DEM、1∶5萬DEM均已覆蓋全國陸地范圍，七大江河重點防范區(qū)為1∶1萬DEM。

航空攝影成果是以飛機作為飛行平臺，搭載不同的遙感設備而獲取的數(shù)據成果，目前存檔數(shù)字成果1733 TB，覆蓋面積約568萬km2，分辨率為0.1～0.5 m。

航天遙感影像是將傳感器搭載到衛(wèi)星平臺上獲取的影像成果，與航空攝影成果相比，具有實時性強、覆蓋面廣的特點，儲備的航天遙感影像包括SPOT5、P5、RapidEye、ALOS 等中分辨率影像，IKONOS、QuickBird、WorldView 和 GeoEye等高分辨率影像，以及國產測繪衛(wèi)星天繪一號、資源三號影像。目前，航天遙感影像存檔數(shù)量超過12萬景，分辨率為0.5～10 m。

應急專題數(shù)據包括由26部委匯總的危險源和風險防范區(qū)、重點防護和關注的對象，以及應急保障資源等全國3大類、13個子類應急專題信息34萬條。其中危險源和風險隱患區(qū)包括地震危險區(qū)，煤礦重大危險源，潛在滑坡、崩塌、泥石流等地質災害發(fā)生點，儲油灌區(qū)，化學品灌區(qū)，化學有限公司，生物公司儲罐區(qū)，尾礦庫，尾渣庫，化學危險源，煤礦危險源等;防護目標具體有學校、水庫、飲用水水源地、機場、橋梁、鐵路站點、港口、通信系統(tǒng)、海上采油平臺、天然氣長輸管道、核電站、反射性物體存放處、原子能研究堆、污水處理廠、特高壓交流變電站、電力基礎設施、風電場、農業(yè)系統(tǒng)微生物菌種保藏地等重點防護和關注對象;應急保障資源包括應急物資、應急醫(yī)院、應急通信專業(yè)保障隊伍、應急救援隊伍等。

5.應急測繪保障地理信息服務平臺建設

圍繞應急制圖與數(shù)據服務兩個重點，建成了集數(shù)據處理、數(shù)據資源管理、快速制圖、數(shù)據分發(fā)及二三維地理信息應用服務于一體的應急測繪保障地理信息服務平臺，平臺主要由應急地理信息資源管理系統(tǒng)、應急影像處理與服務系統(tǒng)、應急快速出圖系統(tǒng)、應急在線制圖系統(tǒng)、應急三維地理信息系統(tǒng)與應急數(shù)據分發(fā)服務系統(tǒng)組成。其中應急地理信息資源管理系統(tǒng)基于元數(shù)據實現(xiàn)對應急地理信息資源的統(tǒng)一管理，提供數(shù)據搜索、查詢、預覽與下載等功能，為高效應急測繪保障服務奠定基礎;應急影像處理與服務系統(tǒng)主要提供無人機影像快速處理、影像數(shù)據管理與服務等功能，為影像地圖的快速制作提供數(shù)據源;應急快速出圖系統(tǒng)能夠在10～20 min內完成單幅地形圖、專題圖的制作和打印輸出，是目前應急測繪保障服務的核心業(yè)務系統(tǒng);應急在線制圖系統(tǒng)是應急快速出圖系統(tǒng)的重要補充，通過該系統(tǒng)可為應急部門提供更為個性化的定制地圖服務;應急三維地理信息系統(tǒng)能夠利用DEM和影像數(shù)據快速建立災區(qū)的三維地形，為應急指揮和救援提供更加直觀的信息集成平臺;應急數(shù)據分發(fā)服務系統(tǒng)依據基礎測繪成果應急提供辦法(國測法字［2007］13號)的要求，簡化申請和審批程序，并通過通話自動記錄、黑白名單等技術手段實現(xiàn)了應急測繪成果分發(fā)“綠色通道”，為涉密測繪成果的安全與快速分發(fā)提供了技術保障。

6.應急測繪保障服務與產品形式

目前，國家基礎地理信息中心提供的應急測繪保障服務主要包括地圖服務、數(shù)據服務、應用系統(tǒng)開發(fā)及統(tǒng)計分析4類。地圖服務主要包括災后第一張圖、災前災后影像地圖、行政區(qū)劃圖、應急專題圖等各類地圖。其中災后第一張圖是指突發(fā)事件發(fā)生后利用已有基礎地理信息和專題信息制作的第一張災區(qū)地圖，其主要目的是反映災區(qū)的行政區(qū)劃、地形地貌、人口分布等基本信息，以及危險源、防護目標、救援資源的分布情況，為應急救援指揮決策提供基本信息;數(shù)據服務是指測繪成果的分發(fā)提供服務，主要包括涉密成果的分發(fā)服務、非涉密成果的公開發(fā)布、災后影像的發(fā)布等;應用系統(tǒng)開發(fā)是針對應急指揮機構的具體需求，開發(fā)各類應急軟件系統(tǒng)，目前已開發(fā)了基于移動設備的便攜式應急電子地圖系統(tǒng)、基于geoPDF的應急離線地圖與標注系統(tǒng)等;統(tǒng)計分析是以基礎地理信息作為信息集成的載體，利用地理信息系統(tǒng)的空間分析功能為應急救援指揮、災后重建等提供地理信息統(tǒng)計和空間分析服務，如在福建漳州PX工廠爆炸事件中為應急指揮救援部門提供的周邊地理要素統(tǒng)計分析服務。

三、應急測繪保障服務展望

2015年6月，國務院批復同意《全國基礎測繪中長期規(guī)劃綱要(2015—2030年)》中明確提出“到2030年，基本形成以新型基礎測繪、地理國情監(jiān)測、應急測繪為核心的完整測繪地理信息服務鏈條，具備為經濟社會發(fā)展提供多層次、全方位服務的能力”［6］，國家測繪地理信息局在對綱要的解讀中指出“應急測繪是國家突發(fā)事件應急救援體系的重要組成部分。在此基礎上，加強應急測繪裝備、應急測繪信息資源建設，建立健全應急測繪工作機制和部門間應急協(xié)作共享機制，強化信息互聯(lián)互通，實現(xiàn)業(yè)務聯(lián)網協(xié)同，全面提升應急測繪服務保障能力”［7］。目前，經過多年的國家應急測繪保障實踐，國家基礎地理信息中心已積累了豐富的應急經驗，初步形成了地理信息快速服務能力，但還存在應急測繪資源不夠豐富、數(shù)據共享程度較低、裝備較為落后等問題，為了全面落實綱要要求，需進一步豐富應急測繪資源，加強部門間應急協(xié)作，提高數(shù)據共享程度，完善應急平臺功能，提升軟硬件裝備水平。具體而言，可概括為“縱向延伸，橫向合作、向外擴展”3個方面:

1)應急測繪保障服務向事前事后縱向延伸，促進被動式應急救援測繪保障向主動式應急管理測繪保障的轉變。當前，我國應急測繪保障服務主要集中于應急救援指揮階段，在前期的預防與準備、預警與監(jiān)測及后期的善后與恢復階段較少涉及，提供的服務和產品形式也較為單一。而地理信息在應急資源管理、人員撤離問題、應急預案編制、應急處置中在線決策支持、教育培訓等方面可以發(fā)揮更大的作用，如應急資源布局、調度等應急資源管理問題，教育培訓中類似FEMA(美國聯(lián)邦緊急事務管理署)的“危險地圖”等。

2)開展與專業(yè)部門、高校院所、企業(yè)的廣泛深入合作，加強數(shù)據資源共享，豐富應急測繪資源，提升應急測繪地理信息應用水平。應急已經逐漸成為不同行業(yè)同心協(xié)力才能做好的一項系統(tǒng)工程，世界各國應急管理的總體發(fā)展趨勢是倡導政府機構、私人部門、社會組織共同發(fā)揮作用［8］。應急測繪保障服務的實踐表明，與各專業(yè)部門常態(tài)時的長期合作有助于應急時的良好協(xié)作，通過合作可以互通有無，實現(xiàn)數(shù)據共享，進一步豐富應急測繪資源。此外，以微博、微信為代表的社交媒體極大地提升了應急的公眾參與程度，可為應急測繪保障服務提供大數(shù)據支持。因此，應構建與專業(yè)部門、高校院所和企業(yè)的長期合作機制，推動以地理信息為基礎的應急信息集成與應急信息資源庫建設。

3)開展全球測繪、周邊測繪工作，充分利用網絡地理信息資源，豐富境外應急基礎地理信息資源。隨著我國綜合國力的發(fā)展，對外交流的日益頻繁，境外應急測繪保障服務逐漸增多，如利比亞撤僑、馬航失聯(lián)、尼泊爾地震等事件中的應急測繪保障服務，而境外地理信息的儲備明顯不足，無法滿足境外應急測繪保障服務的需要。需要盡快開展全球測繪、周邊測繪工作，利用好OSM等網絡地理信息資源，豐富境外基礎地理信息儲備。

［1］國務院.國家突發(fā)公共事件總體應急預案［EB/OL］.［2015-09-01］.http:∥www.gov.cn/yjgl/2005-08/07/content_21048.htm.

［2］國家測繪地理信息局.國家測繪應急保障預案［EB/OL］.［2015-09-01］.http:∥www.sbsm.gov.cn/article/chdlxxyjbzfw/201501/20150100021410.shtml.

［3］付興科.資源三號測繪衛(wèi)星信息化與應急應用［J］.衛(wèi)星與網絡，2013(3):24-29.

［4］翟永，劉磊.國家基礎地理信息中心數(shù)據成果異地存儲備份系統(tǒng)設計［J］.測繪科學，2008，33(S2):98-100.

［5］翟永，陳杰，劉磊.基于集群技術的“天地圖”運行支持環(huán)境設計［J］.地理信息世界，2011(4):15-19.

［6］百度百科.全國基礎測繪中長期規(guī)劃綱要(2015—2030 年［EB/OL］.［2015-09-01］.http:∥baike.baidu.com/.

［7］中國經濟網.權威解讀《全國基礎測繪中長期規(guī)劃綱要(2015-2030)》［EB/OL］.［2015-09-01］.http:∥www.gov.cn/zhengce/2015-06/15/content_2879555.htm/.

［8］張海波，童星.中國應急管理結構變化及其理論概化［J］.中國社會科學，2015(3):58-84.

［9］祁明亮，池宏，趙紅，等.突發(fā)公共事件應急管理研究現(xiàn)狀與展望［J］.管理評論，2006(4):35-45.