大中城市地震應(yīng)急綜合演練系統(tǒng)開發(fā)及應(yīng)用＊

侯躍偉 蔡 藝 吳 東 朱文青 趙 兵 李 群 王金寶 沈雁鴻 樊曉春

1）南京市地震監(jiān)測預(yù)警中心，南京 210019

2）南京市地震局，南京 210019

學(xué)術(shù)論文

大中城市地震應(yīng)急綜合演練系統(tǒng)開發(fā)及應(yīng)用＊

侯躍偉1，2）蔡 藝2）吳 東2）朱文青2）趙 兵2）李 群2）王金寶2）沈雁鴻2）樊曉春1，2）

1）南京市地震監(jiān)測預(yù)警中心，南京 210019

2）南京市地震局，南京 210019

以大中城市地震應(yīng)急綜合演練系統(tǒng)設(shè)計需求作為切入點，結(jié)合大中城市實際地震應(yīng)急演練工作中存在的問題，通過模塊化設(shè)計和軟件集成開發(fā)，實現(xiàn)演練系統(tǒng)人工虛擬化、智能化，從而提高演練效率，降低演練成本。該系統(tǒng)在南京市部門地震應(yīng)急聯(lián)動中進行了實際應(yīng)用和展示，取得了良好的實際應(yīng)用效果。

地震應(yīng)急；綜合演練；協(xié)同；城市地震

引言

地震應(yīng)急演練是應(yīng)急救援工作的基礎(chǔ)和前提，如何高效利用有限的資源，提高政府和有關(guān)部門對地震突發(fā)事件的快速響應(yīng)和抵抗風(fēng)險的能力，并為人民提供更快捷的緊急救助和相關(guān)服務(wù)，其重要性日益凸現(xiàn)。隨著我國城市化進程加快，大中城市人口日益密集，經(jīng)濟飛速發(fā)展，財富相對集中，但是，潛在致災(zāi)破壞性因素也在飛速膨脹和增加，其中最為典型的就是破壞性地震，特別是2008 年5月12日發(fā)生在四川汶川的8.0級特大地震，造成近7萬人死亡，1萬多人失蹤，直接經(jīng)濟損失8 541億元，給人民群眾生命財產(chǎn)造成了巨大損失。地震作為我國自然災(zāi)害種類之一，事件多發(fā)、致災(zāi)頻繁、災(zāi)害嚴重、減災(zāi)緊迫是不爭的事實。面對地震等突發(fā)性公關(guān)事件，我國確立了黨委領(lǐng)導(dǎo)、政府負責(zé)、部門聯(lián)動、軍地協(xié)作、社會參與的應(yīng)急工作指導(dǎo)方針，體現(xiàn)以人為本、預(yù)防為主、預(yù)防與處置相結(jié)合的應(yīng)急管理工作原則，為減災(zāi)防災(zāi)奠定了堅實的基礎(chǔ)［1］。

本文從當(dāng)前地震應(yīng)急演練實際應(yīng)用出發(fā)，通過模塊化設(shè)計和軟件集成開發(fā)，滿足大中型城市各部門開展集中或分散的地震應(yīng)急綜合演練需要，實現(xiàn)演練系統(tǒng)的人工虛擬化、智能化，從而提高演練效率，降低演練成本。

1 系統(tǒng)需求分析

地震應(yīng)急演練在國外尤其是日本、美國等發(fā)達國家已形成比較完善的體系。日本政府、企業(yè)和民眾都高度重視應(yīng)急教育和防災(zāi)演練工作，有針對不同受眾人群而制定的不同類型的演練方案，如指揮官、作戰(zhàn)員、社區(qū)義工、居民等。日本民眾的防災(zāi)意識基本上貫徹到了工作、生活的每個環(huán)節(jié)［2］。美國也一貫重視通過立法來界定政府機構(gòu)在緊急情況下的職責(zé)和權(quán)限，先后制定了上百部專門針對自然災(zāi)害和其他緊急事件的法律法規(guī)，建立了以 《國家安全法》、《全國緊急狀態(tài)法》和《災(zāi)難和緊急事件援助法案》為核心的危機應(yīng)對法律體系。美國應(yīng)急平臺支撐體系主要包括科研基地、各類大型軟件系統(tǒng)和教育培訓(xùn)體系等，為建立統(tǒng)一指揮、功能齊全、反應(yīng)靈敏、運轉(zhuǎn)高效的應(yīng)急平臺體系提供關(guān)鍵技術(shù)，以實現(xiàn)公共安全應(yīng)急的一體化、實時化和精確化［3］。

我國地震應(yīng)急演練主要以地震桌面演練為主，特別是由省、市政府組織的大型綜合地震應(yīng)急演練，參與部門和人員多、計劃周密、場面宏大，為宣傳應(yīng)急預(yù)案、普及防震減災(zāi)知識起到了積極的作用。但同時也存在很多問題，如耗費大量資源，干擾正常社會生活，甚至可能造成不必要的地震恐慌［4］。“十五”期間，在中國地震局和相關(guān)省、市地震部門的努力下，建成了31個省級抗震救災(zāi)指揮技術(shù)系統(tǒng)，并初步構(gòu)建形成了一部分地震應(yīng)急指揮技術(shù)系統(tǒng)內(nèi)部框架理論和成果；同時，國家還開展了基于網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)和GIS等技術(shù)下的地震應(yīng)急快速響應(yīng)系統(tǒng)［5］、地震應(yīng)急指揮輔助決策系統(tǒng)、地震應(yīng)急指揮命令系統(tǒng)和地震應(yīng)急信息通告系統(tǒng)等地震應(yīng)急專用軟件的研制［6－9］，但在大中城市地震應(yīng)急演練中仍存在一些問題。

1.1 缺乏大中城市地震應(yīng)急演練綜合系統(tǒng)平臺

目前，傳統(tǒng)地震應(yīng)急演練以桌面推演為主，存在演練內(nèi)容和表現(xiàn)形式單一、枯燥，演練耗時周期長等缺點?！笆濉逼陂g，國家投資國家、區(qū)域、城市三級層次的地震應(yīng)急指揮體系，為國務(wù)院和各省政府開展地震應(yīng)急、實施抗震救災(zāi)指揮提供指揮場所和各種必要的技術(shù)手段［1］。在地震發(fā)生時，在基礎(chǔ)數(shù)據(jù)庫和現(xiàn)場信息的支持下，可以迅速判斷地震的規(guī)模、影響范圍、損失等情況，并據(jù)此提出一系列科學(xué)的救災(zāi)方案和調(diào)度方案，協(xié)助指揮人員實施各種地震救災(zāi)行為，實現(xiàn)地震應(yīng)急信息快速傳遞、高效處理，提高應(yīng)急救災(zāi)指揮與決策的技術(shù)水平，最大限度地減少震時的混亂和人員傷亡。針對大中城市地震應(yīng)急演練卻沒有具體的應(yīng)急聯(lián)動系統(tǒng)平臺。

1.2 缺乏應(yīng)急聯(lián)動協(xié)同機制

汶川特大地震應(yīng)急救援和抗震救災(zāi)實踐表明，我國應(yīng)對巨大地震災(zāi)害的各項準(zhǔn)備工作仍有許多薄弱環(huán)節(jié)，各部門之間缺乏有效的溝通機制和聯(lián)動協(xié)同能力，單打獨斗現(xiàn)象較為普遍。面對汶川地震近40萬km2的地震災(zāi)區(qū)，救援隊伍調(diào)度、災(zāi)害現(xiàn)場責(zé)任制、災(zāi)情信息溝通、基礎(chǔ)數(shù)據(jù)交換、水庫堰塞湖搶險、滑坡泥石流搶險、災(zāi)害損失評估、救災(zāi)物資發(fā)放、通信資源的統(tǒng)一使用等諸多事項，在震后初期表現(xiàn)得較為無序，救援場面較為混亂，救援指揮工作缺乏統(tǒng)一部署和有效的部門間協(xié)調(diào)，直到后期才逐步納入統(tǒng)一管理的軌道［6］。

1.3 缺乏應(yīng)急救援處置演練集成培訓(xùn)內(nèi)容

地震作為小概率事件，大多數(shù)非地震部門和人員都沒有經(jīng)歷過地震，也缺乏相關(guān)地震應(yīng)急知識的培訓(xùn)，在震后很難做出科學(xué)的應(yīng)急決策。在實際地震應(yīng)急工作中，傳統(tǒng)地震應(yīng)急救援培訓(xùn)的培訓(xùn)對象單一、適用范圍窄、受眾人群范圍狹窄，不能滿足對不同部門、不同行業(yè)地震應(yīng)急人員進行專業(yè)化、系統(tǒng)性培訓(xùn)。

2 系統(tǒng)總體架構(gòu)及功能

2.1 系統(tǒng)總體架構(gòu)

大中城市地震應(yīng)急演練系統(tǒng)的整體架構(gòu)分為3層（圖1）。

（1）基礎(chǔ)模塊：對系統(tǒng)進行整體數(shù)據(jù)和后臺管理，包括基礎(chǔ)數(shù)據(jù)字典、權(quán)限管理、預(yù)案管理和用戶管理等模塊，為應(yīng)用提供信息服務(wù)支持。

圖1 地震應(yīng)急綜合演練系統(tǒng)的組成及功能

（2）應(yīng)用模塊：主要包括應(yīng)急演練制作、應(yīng)急演練執(zhí)行和應(yīng)急培訓(xùn)執(zhí)行3大功能模塊，是系統(tǒng)運行的關(guān)鍵和核心。用戶通過系統(tǒng)登錄平臺，可以參與在線應(yīng)急演練、應(yīng)急知識學(xué)習(xí)和考核。

（3）開發(fā)模塊：提供豐富的系統(tǒng)平臺接口，在后期的開發(fā)中可以架構(gòu)Web GIS技術(shù)，地震災(zāi)情信息的查詢、定位以及協(xié)同標(biāo)繪等功能，通過本系統(tǒng)進一步進行APP軟件開發(fā)，實現(xiàn)更加便捷的綜合移動應(yīng)急演習(xí)。

2.2 系統(tǒng)主要功能

2.2.1 應(yīng)急演練腳本制作

應(yīng)急演練腳本的制作依據(jù)中國地震局《國家地震應(yīng)急預(yù)案》要求，結(jié)合各大中型城市編訂的地震應(yīng)急預(yù)案和在實際地震應(yīng)急工作中積累的實戰(zhàn)經(jīng)驗，確定地震事件的類型、名稱以及參演人員的角色分工，主要包括設(shè)定計劃名稱與計劃、設(shè)定計劃腳本事件分類、設(shè)定計劃腳本事件、設(shè)定計劃參與角色、分配和設(shè)定參演角色事件關(guān)聯(lián)角色和開放演練計劃可執(zhí)行6個方面內(nèi)容，這些是決定整個應(yīng)急演練能否順利開展的關(guān)鍵，屬于非系統(tǒng)干預(yù)部分。

2.2.2 在線聯(lián)網(wǎng)應(yīng)急協(xié)同演練

在線聯(lián)網(wǎng)應(yīng)急協(xié)同演練是系統(tǒng)的核心，也是演練能否順利執(zhí)行的關(guān)鍵；根據(jù)應(yīng)急演練腳本內(nèi)容，各相關(guān)部門通過網(wǎng)絡(luò)協(xié)同參與演練（圖2），主要包括：

（1）開放簽到通知：以應(yīng)急指揮部名義，通過本系統(tǒng)向相關(guān)聯(lián)席會議成員單位和相關(guān)企事業(yè)單位等發(fā)送通知郵件，各參演用戶可簽到熟悉演練主頁，并查看通知詳細信息。管理員亦可收集簽到人數(shù)，確定正式開始時間；

圖2 地震應(yīng)急綜合演練執(zhí)行流程圖

（2）開始演練：各成員單位點擊確定開始演練，正式開始演練，并觸發(fā)演練腳本第一個事件。演練分組按照預(yù)案要求進行劃分，各參演單位在各自小組內(nèi)參與對觸發(fā)事件的討論意見，并由組長進行最后提交；

（3）暫停演練：點擊確定暫停演練，將暫停演練執(zhí)行，系統(tǒng)事件將暫停，直到點擊演練繼續(xù)恢復(fù)執(zhí)行。相關(guān)事件的執(zhí)行時間將扣除暫停時長，自動計算觸發(fā)時間；

（4）終止演練：點擊確定終止演練，將結(jié)束當(dāng)前計劃演練執(zhí)行。終止演練后導(dǎo)演組與專家組仍然可以繼續(xù)發(fā)布點評，直到演練總結(jié)結(jié)束；

（5）發(fā)布演練總結(jié)、專家點評：在規(guī)定時間內(nèi)，各參演單位提交演習(xí)內(nèi)容后，指揮部跟進事件進展，對演練中出現(xiàn)的問題進行總結(jié)分析，并通過系統(tǒng)同步傳遞給參與單位。專家組也可以對事件演練效果進行評估和打分，以便更好實現(xiàn)演練目的；

（6）演練結(jié)果公示查看：對全部演練事件、時間進行回顧和總結(jié)，并可以進行打印輸出。

2.2.3 應(yīng)急培訓(xùn)系統(tǒng)

通過系統(tǒng)數(shù)據(jù)庫中對培訓(xùn)內(nèi)容進行編制和管理，將防震減災(zāi)基本知識、應(yīng)急流程、預(yù)案等內(nèi)容進行集成，采用多種方式進行考核和展示，可通過選項按鈕對系統(tǒng)進行計劃名稱、計劃狀態(tài)、計劃創(chuàng)建時間等培訓(xùn)編制庫的設(shè)置，也可以通過上傳課件界面對該培訓(xùn)計劃課件進行上傳、修改或刪除操作。在線培訓(xùn)評測功能對全體用戶開放，也是應(yīng)急培訓(xùn)系統(tǒng)的核心。用戶完成在線學(xué)習(xí)培訓(xùn)課程后，完成習(xí)題，點擊提交答案，即可當(dāng)場得到本次答題的得分、習(xí)題答案等。

2.3 系統(tǒng)拓展模塊

項目以應(yīng)用框架設(shè)計思想為基礎(chǔ)，通過參數(shù)配置來構(gòu)造具體的應(yīng)用系統(tǒng)，具有良好的擴張性。本系統(tǒng)兼顧了演練、分析、培訓(xùn)、決策指揮等多種功能，具有靈活組織、多種運行模式的特點?；趹?yīng)急演練系統(tǒng)的應(yīng)用，依托系統(tǒng)擴展性、動態(tài)數(shù)據(jù)建模，可擴展應(yīng)用到各級應(yīng)急演練中，結(jié)合培訓(xùn)模塊，本系統(tǒng)同時包括了豐富的、可擴充的外部通訊接口能力，包括視頻、音頻、短信以及當(dāng)前流行的Web GIS技術(shù)，以實現(xiàn)地震災(zāi)情信息的查詢、定位以及協(xié)同標(biāo)繪等功能，實現(xiàn)更加便捷的移動綜合應(yīng)急演習(xí)。

3 系統(tǒng)實例

通過系統(tǒng)需求分析、模塊化設(shè)計、軟件開發(fā)及測試等工作，采用J2EE三層體系架構(gòu)、Web Service、工作流、Ajax、html5等技術(shù)，實現(xiàn)大中城市地震應(yīng)急演練系統(tǒng)的開發(fā)和應(yīng)用，包括地震應(yīng)急演練仿真模擬、地震應(yīng)急知識內(nèi)容培訓(xùn)和考核等功能，為大中城市不同聯(lián)席部門、不同行業(yè)提供統(tǒng)一的地震應(yīng)急演練平臺。該系統(tǒng)在南京市地震應(yīng)急聯(lián)席部門聯(lián)動中進行了實際應(yīng)用和展示，達到了較好的交互使用效果，圖3給出系統(tǒng)的幾個主要界面，分別為用戶登陸界面、系統(tǒng)主界面、地震應(yīng)急演練執(zhí)行界面和應(yīng)急培訓(xùn)考核界面。

圖3 地震應(yīng)急演練系統(tǒng)實例

4 結(jié)語

本文以大中城市地震綜合應(yīng)急演練作為系統(tǒng)設(shè)計切入點，利用J2EE三層體系結(jié)構(gòu)，采用基于Ajax的協(xié)同Web應(yīng)用開發(fā)平臺，實現(xiàn)了大中城市內(nèi)不同聯(lián)席部門、不同行業(yè)在共同的環(huán)境下進行協(xié)同配合、相互支援、統(tǒng)一調(diào)度指揮和行動的地震應(yīng)急演練操作平臺，通過各部門體驗式地震應(yīng)急模擬培訓(xùn)系統(tǒng)的使用，能夠認清形勢，提高認識，站在全局和戰(zhàn)略的高度，聯(lián)系本地區(qū)、本部門的實際，把地震應(yīng)急管理工作抓緊、抓實、抓好；加強研究，完善體系，全面提升應(yīng)急管理工作的質(zhì)量和水平，促進政府管理的理論創(chuàng)新和實踐創(chuàng)新。在地震發(fā)生時，能夠做到統(tǒng)一指揮，有序調(diào)配，合理分工，相互溝通的地震應(yīng)急保障能力。該系統(tǒng)的主要創(chuàng)新和特點有：

（1）便捷、高效?；诨ヂ?lián)網(wǎng)技術(shù)集成開發(fā)的應(yīng)急演練系統(tǒng)，克服了傳統(tǒng)的桌面式推演方式表現(xiàn)形式單一、演練效果差等缺點和現(xiàn)場演練周期長、耗資大等特點，本系統(tǒng)具有操作簡單、便捷高效和跨平臺使用等優(yōu)點；

（2）協(xié)同、仿真。采用時間－事件軸控件實現(xiàn)不同部門和人群在特定的時間－事件中按照應(yīng)急預(yù)案工作要求，統(tǒng)一協(xié)同完成演練任務(wù)；同時，系統(tǒng)還特別模擬實際地震應(yīng)急工作中出現(xiàn)的突發(fā)狀況進行有序處置，增強了對演練效果的仿真度；

（3）評審、評判。構(gòu)架了專家評審和評判功能。在應(yīng)急演練執(zhí)行、編制和培訓(xùn)考核中進行專家點評和評判，對應(yīng)急處置演練的效果和針對性將會有較大提升；

（4）開源、拓展。采用開放式的平臺設(shè)計和人性化的交互界面，為后期地震應(yīng)急GIS信息查詢以及APP開發(fā)奠定堅實的基礎(chǔ)。

致謝：本文得到了南京市協(xié)同軟件公司的大力支持，審稿老師提出了積極的建議，在此一并感謝。

（作者電子郵箱，侯躍偉：houywswu＠163.com）

［1］姜立新，帥向華，聶高眾，等.地震應(yīng)急聯(lián)動信息服務(wù)技術(shù)平臺設(shè)計探討.震災(zāi)防御技術(shù)，2011，6（2）：156－163

［2］楊興坤.日本預(yù)防與應(yīng)對地震的經(jīng)驗與啟示.國際地震動態(tài)，2015（3）：31－36

［3］美國地震應(yīng)急救援體系建設(shè)的幾點啟示.江蘇省地震局網(wǎng)站.（2012－05－31）［2015－05－20］.http：∥www.js－seism.gov.cn/info/2012/5/31/info＿15＿9962.html

［4］鄭通彥，鄭毅.地震應(yīng)急桌面演練關(guān)鍵問題研究.震災(zāi)防御技術(shù)，2014，9（3）：533－539

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［6］帥向華，楊天青，馬朝暉，等.國家地震應(yīng)急指揮技術(shù)系統(tǒng).北京：地震出版社，2009

［7］帥向華，姜立新，劉飲，等.地震應(yīng)急指揮技術(shù)系統(tǒng)設(shè)計與實現(xiàn).測繪通報，2009（7）：38－41

［8］周柏賈，賈群林.地震應(yīng)急演練虛擬仿真應(yīng)用技術(shù).自然災(zāi)害學(xué)報，2011，20（5）：50－64

［9］姜立新，聶高眾，帥向華，等.我國地震應(yīng)急指揮技術(shù)體系初探.自然災(zāi)害學(xué)報，2003，12（12）：1－6

Development and application of urban earthquake emergency integrated drill system

Hou Yuewei1，2），Cai Yi2），Wu Dong2），Zhu Wenqing2），Zhao Bing2），Li Qun2），Wang Jinbao2），Shen Yanhong2），F(xiàn)an Xiaochun1，2）
1）Earthquake Warning Center of Nanjing City，Nanjing 210019，China
2）Earthquake Administration of Nanjing City，Nanjing 210019，China

This paper analyzes the requirements of urban earthquake emergency integrated drill system.Combined with the presence of actual emergency drill of cities in each department issues，a system with artificial virtualization and intelligence is achieved through the modular design and software integration in order to improve efficiency and reduce drill costs.The system has been successfully applied to emergency response departments in Nanjing.

earthquake emergency；integrated drill；collaboration；urban earthquake

P315；

A；

10.3969/j.issn.0235－4975.2015.11.005

2015－06－23；采用日期：2015－08－06。

南京市科技發(fā)展計劃項目（2014sc331013）和南京市2015年度地震短臨跟蹤項目資助。