大數(shù)據(jù)在智慧城市應(yīng)急管理中的應(yīng)用

滕 碩

（國鐵物資有限公司，北京100060）

0 引 言

國內(nèi)進(jìn)行大數(shù)據(jù)應(yīng)用晚于歐美一些國家，早期人們已經(jīng)把大數(shù)據(jù)運(yùn)用到應(yīng)急管理中，并取得積極成效，而國內(nèi)相關(guān)研究比較匱乏。本文從大數(shù)據(jù)的內(nèi)涵方面進(jìn)行論證，利用大數(shù)據(jù)的實(shí)踐案例進(jìn)行歸納，希望對中國大數(shù)據(jù)在智慧城市應(yīng)急管理中的應(yīng)用和研究提供思路和方法［1］。

1 大數(shù)據(jù)的內(nèi)涵與特征

大數(shù)據(jù)是一種數(shù)據(jù)集合，可通過四大特征來定義：海量的數(shù)據(jù)、繁多的數(shù)據(jù)類型、數(shù)據(jù)流轉(zhuǎn)速度快、低價(jià)值密度［2］。大數(shù)據(jù)區(qū)別于使用軟件工具進(jìn)行的數(shù)據(jù)集合，在獲取、存儲(chǔ)、管理和分析等事項(xiàng)規(guī)模已經(jīng)遠(yuǎn)超傳統(tǒng)數(shù)據(jù)庫的模式。在面對海量數(shù)據(jù)沖擊時(shí)，快速化這一突出特征使大數(shù)據(jù)進(jìn)一步優(yōu)化了傳統(tǒng)的數(shù)據(jù)與信息處理方法，提高信息系統(tǒng)的響應(yīng)速度和運(yùn)用效率，優(yōu)化管理中的環(huán)節(jié)，為科學(xué)決策提供準(zhǔn)確的依據(jù)［3］。

2 大數(shù)據(jù)技術(shù)與應(yīng)急系統(tǒng)的關(guān)聯(lián)

大數(shù)據(jù)相關(guān)技術(shù)的不斷發(fā)展，給社會(huì)、企業(yè)管理帶來了大量新的管理模式，數(shù)據(jù)時(shí)代涌現(xiàn)出的海量數(shù)據(jù)對智慧應(yīng)急管理的創(chuàng)新提出了新的要求。目前，應(yīng)急管理的突出問題在于信息的有效利用能力不足，應(yīng)急管理中沒有運(yùn)用大數(shù)據(jù)為其服務(wù)，智慧城市建設(shè)中政府部門縱向進(jìn)行系統(tǒng)建設(shè)存在信息共享困難、部門之間協(xié)同難度大等問題。城市管理者可以通過構(gòu)建智慧城市應(yīng)急管理平臺(tái)整合各委辦局?jǐn)?shù)據(jù)資源，通過對城市發(fā)展、居民生活緊密相連的各方面進(jìn)行監(jiān)測，實(shí)現(xiàn)城市管理中的感知能力，實(shí)現(xiàn)實(shí)時(shí)、動(dòng)態(tài)的綜合控制，更好地發(fā)揮各委辦局之間的協(xié)作能力。從系統(tǒng)全方位的角度，對城市的綜合效益和長遠(yuǎn)效益進(jìn)行全面、深入的分析，在城市管理中提供分析決策支持以便及時(shí)發(fā)現(xiàn)和預(yù)測問題。政府應(yīng)建立相關(guān)的應(yīng)急預(yù)案和快速反應(yīng)機(jī)制，在突發(fā)事件的事前預(yù)防、事件響應(yīng)、事中控制和事后處理過程中，應(yīng)急指揮和應(yīng)用協(xié)同進(jìn)行聯(lián)動(dòng)，保護(hù)公眾財(cái)產(chǎn)生命安全，促進(jìn)社會(huì)健康和諧發(fā)展，消除“信息孤島”的瓶頸，實(shí)現(xiàn)政府各委辦局之間的數(shù)據(jù)共享與融合［4］。

智慧城市應(yīng)急管理平臺(tái)通過整合各委辦局?jǐn)?shù)據(jù)，進(jìn)行開放的集成軟件系統(tǒng)服務(wù)，與智能應(yīng)用系統(tǒng)建立垂直通道，建立平臺(tái)系統(tǒng)高效、實(shí)時(shí)、共享、準(zhǔn)確的信息流，從而實(shí)現(xiàn)城市各層次的信息資源共享；橫向的跨部門和跨地域的信息共享和協(xié)作應(yīng)用，可通過各種業(yè)務(wù)組件的組裝來實(shí)現(xiàn)，最終達(dá)到資源共享、協(xié)同合作管理、應(yīng)用聚合的目的。

3 基于大數(shù)據(jù)的應(yīng)急平臺(tái)設(shè)計(jì)

3.1 系統(tǒng)架構(gòu)

平臺(tái)采用SOA體系架構(gòu)，自下而上分為6個(gè)層次，依次為環(huán)境基礎(chǔ)設(shè)施、IT基礎(chǔ)設(shè)施、數(shù)據(jù)及圖像支撐層、應(yīng)用支撐、應(yīng)用層、訪問層。系統(tǒng)體系架構(gòu)如圖1所示。

圖1 系統(tǒng)體系架構(gòu)圖Fig.1 System architecture diagram

環(huán)境基礎(chǔ)設(shè)施是提供應(yīng)急業(yè)務(wù)所需的活動(dòng)場所，其中包括應(yīng)急指揮中心、應(yīng)急值班室、應(yīng)急指揮車和機(jī)房。IT基礎(chǔ)環(huán)境設(shè)施提供軟件系統(tǒng)運(yùn)行所需的網(wǎng)絡(luò)、服務(wù)器、存儲(chǔ)、通訊調(diào)度設(shè)備、集中控制系統(tǒng)、圖像監(jiān)控系統(tǒng)、大屏控制系統(tǒng)、視頻會(huì)議系統(tǒng)、音響廣播系統(tǒng)。數(shù)據(jù)及圖像支持層是應(yīng)急平臺(tái)系統(tǒng)運(yùn)行的數(shù)據(jù)基礎(chǔ)，包括基礎(chǔ)信息庫、突發(fā)事件庫、預(yù)案庫、地理信息庫、文檔庫、知識(shí)庫、圖像庫和人員庫；同時(shí)可以提供天網(wǎng)視頻及社會(huì)視頻監(jiān)控圖像的接入、存儲(chǔ)服務(wù)［5］等系統(tǒng)運(yùn)行及系統(tǒng)產(chǎn)生的各類數(shù)據(jù)。應(yīng)用支撐層中的基礎(chǔ)中間件包括：CTI中間件、應(yīng)用服務(wù)器中間件和消息中間件；其中業(yè)務(wù)基礎(chǔ)平臺(tái)分為地理空間服務(wù)、業(yè)務(wù)流程定制、系統(tǒng)運(yùn)行監(jiān)控和移動(dòng)應(yīng)用支撐。應(yīng)用層直接面對用戶，分為綜合應(yīng)急管理平臺(tái)、移動(dòng)應(yīng)急處置系統(tǒng)、移動(dòng)協(xié)同通訊系統(tǒng)、公眾應(yīng)急系統(tǒng)和應(yīng)急綜合展現(xiàn)門戶系統(tǒng)。訪問層是用戶通過電腦、手機(jī)、平板等移動(dòng)終端訪問各種應(yīng)用的服務(wù)。

系統(tǒng)服務(wù)器端使用基于Java技術(shù)開發(fā)的J2EE應(yīng)用系統(tǒng)體系結(jié)構(gòu)，其不依賴于具體操作系統(tǒng)，可以在Windows、Unix和Linux上運(yùn)行，具有良好的跨平臺(tái)性，便于工作的維護(hù)和部署。該系統(tǒng)采用了一系列基于Java的標(biāo)準(zhǔn)，使用第三方制造商提供的中間件產(chǎn)品，可以在各種硬件平臺(tái)、操作系統(tǒng)、Web Server平臺(tái)上進(jìn)行方便的移植。

3.2 大數(shù)據(jù)在應(yīng)急管理中的應(yīng)用

從危機(jī)管理的角度來看，控制和應(yīng)對應(yīng)急事件大致可以分為事前、事中與事后3個(gè)階段。事前有準(zhǔn)備，有預(yù)見、有預(yù)警、有預(yù)案；事中有快速反應(yīng)的指揮調(diào)度、應(yīng)急決策；事后有修補(bǔ)、完善機(jī)制［6］。

針對原有應(yīng)急聯(lián)動(dòng)系統(tǒng)中各環(huán)節(jié)相互脫離的問題，綜合應(yīng)急決策，系統(tǒng)地分析了綜合應(yīng)急全生命周期。其中包括：應(yīng)急準(zhǔn)備、應(yīng)急預(yù)警、應(yīng)急響應(yīng)中與評估重建環(huán)節(jié)，以及各階段中智慧城市大數(shù)據(jù)信息資源的地位與價(jià)值。

應(yīng)急準(zhǔn)備階段是智慧城市應(yīng)急響應(yīng)全生命周期的起源，功能是將城市多源、海量且異構(gòu)的信息資源邏輯集中起來，利用大數(shù)據(jù)技術(shù)為后續(xù)各環(huán)節(jié)的應(yīng)急信息資源規(guī)劃、調(diào)度、組合與分析處理，提供數(shù)據(jù)基礎(chǔ)。

首先，城市信息資源的管理與服務(wù)是將各種類型的資源歸一化編碼，消除信息資源表達(dá)的不一致性，通過統(tǒng)一的語法表達(dá)機(jī)制，實(shí)現(xiàn)各類資源的標(biāo)準(zhǔn)化描述與表達(dá)；其次，擴(kuò)展城市信息資源目錄系統(tǒng)，通過標(biāo)準(zhǔn)的網(wǎng)絡(luò)目錄服務(wù)注冊接口，將各類標(biāo)準(zhǔn)化表達(dá)的資源注冊到目錄系統(tǒng)中，保證城市目錄系統(tǒng)所綁定的數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)的可用性，即可用于存儲(chǔ)各類資源的元數(shù)據(jù)信息或信息資源本身；再經(jīng)由網(wǎng)絡(luò)目錄服務(wù)的注冊服務(wù)，實(shí)現(xiàn)各類資源的發(fā)布，即任何利益相關(guān)者都可以通過網(wǎng)絡(luò)目錄服務(wù)所提供的資源發(fā)現(xiàn)接口，實(shí)現(xiàn)各類資源的發(fā)現(xiàn)與獲?。蛔詈蟾黝惓鞘行畔①Y源實(shí)現(xiàn)歸一化表達(dá)、標(biāo)注化發(fā)布，從而實(shí)現(xiàn)資源共享。

應(yīng)急預(yù)警階段主要用于預(yù)測并告警城市災(zāi)害事件的發(fā)生。因此，在整個(gè)應(yīng)急響應(yīng)全生命周期中扮演著不可或缺的一環(huán)。

應(yīng)急響應(yīng)階段發(fā)生于應(yīng)急預(yù)警之后，主要用于實(shí)時(shí)處理各類應(yīng)急事件，其職能包括城市信息資源協(xié)同規(guī)劃和實(shí)時(shí)處理。當(dāng)城市災(zāi)害事件發(fā)生時(shí)，要對該異常時(shí)間進(jìn)行探測并感知；其次，當(dāng)該異常事件處于傳感器實(shí)時(shí)觀測時(shí)，通過傳感器告警服務(wù)，將該異常事件告知相關(guān)人員；再次，當(dāng)異常事件被探測到后，產(chǎn)生應(yīng)急事件響應(yīng)需求，將應(yīng)急事件任務(wù)分解，從而保證細(xì)粒度異常事件的可完成性、即時(shí)性應(yīng)急響應(yīng)；最后，根據(jù)異常事件的狀況，啟動(dòng)城市信息資源的規(guī)劃與調(diào)度，將各類適應(yīng)于實(shí)時(shí)觀測該異常事件的傳感器資源進(jìn)行優(yōu)化布局，或協(xié)同各種滿足于解決該異常事件的存檔信息資源進(jìn)行合理調(diào)配。當(dāng)各類信息資源都得到規(guī)劃與調(diào)度后，將其產(chǎn)生的數(shù)據(jù)資源接入到應(yīng)急響應(yīng)處理中心；其次，通過標(biāo)準(zhǔn)的數(shù)據(jù)獲取接口，自主獲取并加載該數(shù)據(jù)資源到應(yīng)急響應(yīng)處理系統(tǒng)。由于各類資源數(shù)據(jù)的本源不同，因此要通過資源同化與融合操作；最后將一體化融合、時(shí)空配準(zhǔn)和精度同化后的異構(gòu)信息資源通過分析處理，得到最后的應(yīng)急決策，有助于相關(guān)人員進(jìn)行高效的應(yīng)急決策。

評估重建階段是整個(gè)應(yīng)急響應(yīng)全生命周期中的最后一環(huán)，其職能是用于災(zāi)害評估、災(zāi)害恢復(fù)重建與調(diào)整新的平衡等。在該階段中，城市異構(gòu)信息資源扮演的角色是存檔分析。當(dāng)災(zāi)害事件發(fā)生后，城市各部門都會(huì)更新相關(guān)的信息資源。因此，首先要收集、利用并綜合分析這些信息資源，最快、最準(zhǔn)與最真實(shí)地評估該災(zāi)害事件帶來的損失；其次通過分析的相關(guān)結(jié)果，指導(dǎo)災(zāi)后的恢復(fù)重建；最后相關(guān)的決策部門對該災(zāi)害事件進(jìn)行總體研究與分析，調(diào)整新的平衡。

4 結(jié)束語

利用大數(shù)據(jù)進(jìn)行智慧城市應(yīng)急管理建設(shè)，能對各類突發(fā)事件應(yīng)急準(zhǔn)備、監(jiān)測預(yù)警、處置救援、恢復(fù)重建工作的職責(zé)權(quán)力進(jìn)行有效規(guī)范和監(jiān)管。應(yīng)急準(zhǔn)備通過數(shù)據(jù)客觀衡量應(yīng)急保障資源、應(yīng)急預(yù)案建設(shè)和管理工作情況，落實(shí)相關(guān)部門的責(zé)任；監(jiān)測預(yù)警要規(guī)范和做好全市應(yīng)急突發(fā)事件值守報(bào)送、預(yù)警發(fā)布工作，跟蹤和記錄應(yīng)急突發(fā)事件值守報(bào)送過程，對突發(fā)事件的誤報(bào)、遲報(bào)、漏報(bào)、瞞報(bào)等情況進(jìn)行分析，以及預(yù)警發(fā)布及時(shí)性和準(zhǔn)確性；處置救援要實(shí)現(xiàn)對突發(fā)事件響應(yīng)處置的全過程數(shù)據(jù)記錄，利用應(yīng)急指揮過程回放、現(xiàn)場歷史視頻回看等手段，全面評估突發(fā)事件的應(yīng)急處置的及時(shí)性、科學(xué)性、合理性［7］。