洪澇臺災(zāi)害監(jiān)測指揮系統(tǒng)在洪澇臺防治中的應(yīng)用

愛 倫，羅向平，呂楊輝

（浙江嘉興數(shù)字城市實(shí)驗(yàn)室有限公司，浙江 嘉興 314000）

0 引言

浙江省位于我國東部沿海地區(qū)，是我國自然災(zāi)害最嚴(yán)重的省份之一[1-3]。 嘉興市地處長江入?？?，常年飽受洪澇臺災(zāi)害影響[4]，農(nóng)業(yè)生產(chǎn)因此也產(chǎn)生巨大經(jīng)濟(jì)損失。 為了科學(xué)高效地對洪澇臺災(zāi)害進(jìn)行防治和應(yīng)急處置， 嘉興市已經(jīng)建設(shè)了智慧應(yīng)急指揮平臺，涵蓋應(yīng)急值守、指揮調(diào)度、決策支持及風(fēng)險管理等應(yīng)用。

然而從實(shí)際的防災(zāi)減災(zāi)情況來看， 智慧應(yīng)急指揮平臺無法滿足統(tǒng)一指揮、反應(yīng)靈敏、上下聯(lián)動的洪澇臺災(zāi)害應(yīng)急管理要求。例如在預(yù)防2019年第9 號臺風(fēng)“利奇馬”的過程中，智慧應(yīng)急指揮平臺暴露出各部門應(yīng)急信息不對稱、 資源分散、信息化程度低、缺乏多媒體信息等問題。 部門、系統(tǒng)之間信息不共享， 導(dǎo)致數(shù)據(jù)采集和統(tǒng)計上的偏差， 這在防汛抗臺的關(guān)鍵時期容易造成管理混亂和決策失誤。

1 洪澇臺災(zāi)害監(jiān)測指揮系統(tǒng)的總體架構(gòu)

為了解決跨部門、跨系統(tǒng)的數(shù)據(jù)信息不共享問題，嘉興市在智慧應(yīng)急指揮平臺的基礎(chǔ)上充分利用物聯(lián)網(wǎng)[5]、大數(shù)據(jù)[6，7]、云計算[8]、數(shù)據(jù)交換共享等技術(shù)建設(shè)洪澇臺災(zāi)害監(jiān)測指揮系統(tǒng)（以下簡稱系統(tǒng)）。系統(tǒng)依托嘉興城市大數(shù)據(jù)中心實(shí)現(xiàn)洪澇臺資源數(shù)據(jù)的全匯聚，提高洪澇臺災(zāi)害的分析研判、應(yīng)急決策和指揮調(diào)度能力。

系統(tǒng)采用云化、微服務(wù)技術(shù)路線，部署在嘉興市電子政務(wù)云；提供多種數(shù)據(jù)源以及省級、市級、區(qū)縣、部門等外部系統(tǒng)接口，為互聯(lián)互通、數(shù)據(jù)共享、業(yè)務(wù)協(xié)同奠定基礎(chǔ)。 系統(tǒng)總體技術(shù)架構(gòu)如圖1 所示。

圖1 洪澇臺災(zāi)害監(jiān)測指揮系統(tǒng)技術(shù)架構(gòu)Figure 1 Technical architecture of flood station disaster monitoring and command system

1.1 基礎(chǔ)設(shè)施

系統(tǒng)與嘉興市現(xiàn)有的應(yīng)急指揮系統(tǒng)在業(yè)務(wù)、系統(tǒng)和數(shù)據(jù)方面進(jìn)行充分融合，平時作為全市洪澇臺實(shí)時監(jiān)測監(jiān)控、綜合展示、預(yù)測預(yù)警、風(fēng)險分析、隱患排查的綜合監(jiān)測運(yùn)行中心； 在戰(zhàn)時作為信息報告、綜合研判、輔助決策、資源協(xié)調(diào)、指揮調(diào)度的應(yīng)急指揮中心。 感知層以視頻感知和物聯(lián)感知為主，接入雪亮工程、?；瘓@區(qū)和住建、氣象、水利等部門已建感知網(wǎng)絡(luò)，實(shí)時感知?；瘓@區(qū)、城市內(nèi)澇和應(yīng)急處置現(xiàn)場，并在指揮中心展示感知動態(tài)。

1.2 數(shù)據(jù)層

數(shù)據(jù)層接入嘉興市大數(shù)據(jù)中心，通過數(shù)據(jù)交換匯聚系統(tǒng)，實(shí)現(xiàn)對市級委辦局?jǐn)?shù)據(jù)、浙江省共享交換數(shù)據(jù)、物聯(lián)感知數(shù)據(jù)等多渠道多源數(shù)據(jù)的統(tǒng)一匯聚接入；實(shí)現(xiàn)對多種類、多格式標(biāo)準(zhǔn)的不統(tǒng)一、繁雜數(shù)據(jù)的清洗、轉(zhuǎn)換，最終完成跨部門、跨層級、跨網(wǎng)絡(luò)的數(shù)據(jù)資源互聯(lián)互通和匯聚融合。 此外，數(shù)據(jù)層通過數(shù)據(jù)資源產(chǎn)生、采集、存儲、交換、加工、整合、使用、反饋等環(huán)節(jié)的全鏈路管理流程，對數(shù)據(jù)質(zhì)量進(jìn)行全面升級和過程監(jiān)控，開展多元的數(shù)據(jù)資源重組融合，形成統(tǒng)一、安全、可共享的數(shù)據(jù)資源池，實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)應(yīng)用的高價值挖掘；同時結(jié)合評估體系開展數(shù)據(jù)質(zhì)量、數(shù)據(jù)績效等評估反饋，進(jìn)一步倒逼數(shù)據(jù)組織管理優(yōu)化提升。

1.3 支撐層

支撐層包括基礎(chǔ)支撐層和業(yè)務(wù)支撐層。其中基礎(chǔ)支撐層包括統(tǒng)一認(rèn)證、地理信息（GIS）服務(wù)；業(yè)務(wù)支撐層包括通知通告、數(shù)據(jù)共享、物聯(lián)網(wǎng)接入、視頻匯聚等。

1.4 應(yīng)用層與場景應(yīng)用

應(yīng)用層包括監(jiān)測指揮一張圖、氣象專題分析、綜合研判分析、 綜合指揮調(diào)度和基礎(chǔ)信息管理五大基礎(chǔ)功能?；谖宕蠡A(chǔ)功能，開發(fā)出洪水堤防險情應(yīng)對、城市防內(nèi)澇、危房與工棚人員轉(zhuǎn)移、沿海?；瘓@區(qū)防洪等四大個性化創(chuàng)新應(yīng)用場景。 下文就系統(tǒng)的五大基礎(chǔ)功能和四大應(yīng)用場景進(jìn)行簡單介紹。

2 系統(tǒng)的五大基礎(chǔ)應(yīng)用

2.1 監(jiān)測指揮一張圖

系統(tǒng)整合全市水利工程狀態(tài)、河道雨量、水位、流量、實(shí)時雨量和城區(qū)易澇點(diǎn)等監(jiān)測數(shù)據(jù)，打通公安視頻監(jiān)控、交通局卡口等數(shù)據(jù)。 目前已實(shí)現(xiàn)全市1184 個避災(zāi)點(diǎn)、25 支救援隊 伍、156 個物資儲備庫、3 家?；髽I(yè)、29 個泵站、116 個水閘、47 個水位站等數(shù)據(jù)的精準(zhǔn)落圖。 當(dāng)發(fā)現(xiàn)異常時，系統(tǒng)會自動預(yù)警，實(shí)現(xiàn)警情的實(shí)時監(jiān)測與感知。

2.2 氣象專題分析

系統(tǒng)與市氣象局?jǐn)?shù)據(jù)打通，整合最新的衛(wèi)星云圖、雷達(dá)拼圖、歷史臺風(fēng)路徑、氣象預(yù)警、未來降雨量、一周天氣表等共31 條相關(guān)信息，提供城市積澇預(yù)警信息發(fā)布和雨情通報，幫助指揮決策領(lǐng)導(dǎo)了解當(dāng)前實(shí)時天氣情況以及未來天氣變化趨勢，從而做出科學(xué)合理的洪澇臺災(zāi)害防御部署工作。

2.3 綜合研判分析

系統(tǒng)基于GIS 地圖[9]匯聚各專業(yè)部門的災(zāi)害風(fēng)險區(qū)劃分結(jié)果并進(jìn)行展示，為應(yīng)急管理部門常態(tài)下安排備災(zāi)工作提供參考。 當(dāng)災(zāi)害發(fā)生時，系統(tǒng)對災(zāi)害風(fēng)險進(jìn)行動態(tài)風(fēng)險分析， 結(jié)合災(zāi)害預(yù)測結(jié)果、承災(zāi)體脆弱性分析結(jié)果、次生衍生災(zāi)害分析結(jié)果以及綜合減災(zāi)能力分析結(jié)果，分析災(zāi)害可能造成的損失及產(chǎn)生的影響，并利用現(xiàn)代仿真技術(shù)[10]對可能的風(fēng)險（災(zāi)害）進(jìn)行仿真推演，形成精準(zhǔn)和系列化的風(fēng)險分析結(jié)果。

2.4 綜合指揮調(diào)度

當(dāng)發(fā)生洪澇臺事件后，系統(tǒng)結(jié)合降雨性洪水徑流分析及各類知識模型，分析臺風(fēng)帶來的暴雨和洪水災(zāi)害發(fā)生特點(diǎn)、演化特征、救援難點(diǎn)，智能匹配類似歷史案例，結(jié)合應(yīng)急預(yù)案給出風(fēng)險防護(hù)、應(yīng)急處置等決策建議，為指揮救援提供支撐。 在事件處置的過程中，系統(tǒng)通過一鍵調(diào)度短信通知到指揮部各成員單位，組織協(xié)同會商，做好救災(zāi)搶險工作。

2.5 基礎(chǔ)信息管理

基礎(chǔ)信息管理包括洪澇臺災(zāi)害防御期間的常態(tài)和非常態(tài)管理功能。 常態(tài)管理主要是維護(hù)、更新一些基礎(chǔ)性的防災(zāi)救災(zāi)數(shù)據(jù)，包括指揮體系和應(yīng)急資源等；同時對相關(guān)基礎(chǔ)性支持功能的管理后臺進(jìn)行管理，包括預(yù)警設(shè)置、短信發(fā)送、賬號管理、日志管理、值班登記等功能。 非常態(tài)管理指根據(jù)防汛工作要求，每日對汛期各類基礎(chǔ)性的水情快報、流域面量統(tǒng)計、 城市河道水位等數(shù)據(jù)進(jìn)行統(tǒng)計匯總，生成包含預(yù)警信息、雨情信息、水情信息以及氣象信息的汛情摘要；同時對全市范圍內(nèi)的各城區(qū)防指處置救援?dāng)?shù)據(jù)進(jìn)行統(tǒng)計匯總以及災(zāi)害隱患點(diǎn)數(shù)據(jù)進(jìn)行清點(diǎn)盤查。

3 系統(tǒng)的四大應(yīng)用場景

3.1 超標(biāo)洪水堤防險情應(yīng)對

當(dāng)汛情來臨時，系統(tǒng)基于監(jiān)測指揮一張圖展示各區(qū)域洪水風(fēng)險等級高低，統(tǒng)計可能的受災(zāi)面積和人口等災(zāi)害損失，利用綜合研判分析功能對流域內(nèi)因降雨引發(fā)的洪水進(jìn)行地表徑流分析，動態(tài)預(yù)測未來洪水的演進(jìn)趨勢，提前感知洪水蔓延范圍、洪峰量、峰現(xiàn)時間等，為洪水災(zāi)害災(zāi)前防范、應(yīng)急指揮調(diào)度爭取寶貴時間，進(jìn)而降低洪水災(zāi)害損失。

3.2 城市防內(nèi)澇

嘉興市的最低海拔僅為0.22m，市本級平均海拔為2.22m，在極端天氣下面臨更嚴(yán)峻的城市內(nèi)澇災(zāi)害挑戰(zhàn)。 系統(tǒng)利用視頻和物聯(lián)感知設(shè)備對全市22 個易澇點(diǎn)實(shí)時監(jiān)控， 當(dāng)發(fā)生洪澇臺時可快速發(fā)現(xiàn)城市內(nèi)積水點(diǎn)并進(jìn)行實(shí)時水位監(jiān)測，結(jié)合氣象專題分析和綜合研判分析實(shí)現(xiàn)城市內(nèi)澇淹沒模擬，通過綜合指揮調(diào)度自動進(jìn)行預(yù)案匹配和應(yīng)急響應(yīng)，實(shí)現(xiàn)物資、裝備、救援隊伍的即時調(diào)度。

3.3 危房及工棚人員轉(zhuǎn)移

針對汛期全市危房及工棚防災(zāi)減災(zāi)需求，系統(tǒng)接入市住建局已建系統(tǒng)，在監(jiān)測指揮一張圖上疊加危房工棚數(shù)據(jù)、人員數(shù)量、救援隊伍、避災(zāi)場所、車輛等信息，為人員轉(zhuǎn)移及安置提供決策支持。此外，系統(tǒng)對接省應(yīng)急管理廳開發(fā)的“人員智控一個碼”，為洪澇臺災(zāi)害搶險救災(zāi)過程中的危房及工棚人員轉(zhuǎn)移管控、 避災(zāi)安置場所安置人員登記和物資發(fā)放、救援力量通行等提供憑證，實(shí)現(xiàn)對避災(zāi)轉(zhuǎn)移人員和搶險救援隊伍的精準(zhǔn)管理，有效提升人員轉(zhuǎn)移和避災(zāi)安置工作效率，切實(shí)解決應(yīng)急救援初期交通擁堵和人員混亂等實(shí)際問題。

3.4 沿海?；瘓@區(qū)防洪搶險

沿海危化園區(qū)由于其區(qū)域和產(chǎn)業(yè)特點(diǎn)，當(dāng)洪澇臺災(zāi)害來臨時容易引發(fā)危化品次生災(zāi)害事故。當(dāng)洪澇臺災(zāi)害發(fā)生后，系統(tǒng)基于監(jiān)測指揮一張圖快速感知事發(fā)地點(diǎn)，同時依托基礎(chǔ)信息管理 統(tǒng)計的數(shù)據(jù)，在地圖上疊加沿海?；瘓@區(qū)、企業(yè)應(yīng)急資源信息和區(qū)域附近救援隊的基本信息以及車輛裝備等信息；利用氣象專題分析和綜合研判分析對受災(zāi)園區(qū)周邊資源、重點(diǎn)區(qū)域進(jìn)行分析，根據(jù)事故類型、場景，結(jié)合模型計算結(jié)果，生成處置方案，為領(lǐng)導(dǎo)決策提供參考；系統(tǒng)在得到領(lǐng)導(dǎo)指示后，通過綜合指揮調(diào)度啟動相應(yīng)預(yù)案，并通過一鍵響應(yīng)將指揮決策發(fā)送到各應(yīng)急部門。 在應(yīng)急處置過程中，系統(tǒng)通過物聯(lián)和視頻感知設(shè)備實(shí)時跟蹤和管控，包括事故現(xiàn)場情況、應(yīng)急處置情況、輿情信息等，便于應(yīng)急指揮部門及時掌握事故信息和作出回應(yīng)，確保?；反紊鸀?zāi)害事故發(fā)生時能安全、快速處置。

4 結(jié)語

洪澇臺災(zāi)害監(jiān)測指揮系統(tǒng)依托智慧應(yīng)急指揮平臺，運(yùn)用物聯(lián)網(wǎng)、云計算、大數(shù)據(jù)等技術(shù)，整合洪澇臺災(zāi)害監(jiān)測預(yù)警與風(fēng)險防控相關(guān)業(yè)務(wù)數(shù)據(jù)并進(jìn)行數(shù)據(jù)挖掘分析，打造監(jiān)測指揮一張圖、氣象專題分析、綜合研判分析、綜合指揮調(diào)度和基礎(chǔ)信息管理五大基礎(chǔ)應(yīng)用以及超標(biāo)洪水堤防險情應(yīng)對、城市防內(nèi)澇、危房與工棚人員轉(zhuǎn)移、沿海?；瘓@區(qū)防洪等四大個性化創(chuàng)新應(yīng)用場景。

系統(tǒng)自建成以來，共發(fā)布預(yù)警信息99 次，向防指提供信息研報34 份，發(fā)布預(yù)警短信27.89 萬人次，協(xié)助處置各類防汛防臺險情152 起， 成功應(yīng)對了超長梅汛和2020 年第4 號臺風(fēng)“黑格比”超歷史強(qiáng)降雨影響，實(shí)現(xiàn)了防汛防臺“不死人、無傷人、少損失”的工作目標(biāo)。