江西省自然災(zāi)害風險隱患識別與管控系統(tǒng)(一期)設(shè)計與實現(xiàn)

王清和，劉業(yè)偉，陳 浩，汪國斌，季浩文，劉珮勛，江順淅

(1.江西省應(yīng)急管理科學研究院，江西 南昌 330001；2.江西省水利科學院，江西 南昌 330029;3.江西鄱水信息科技有限公司，江西 南昌 330029)

江西省地處長江中下游南岸，降雨豐沛、水系發(fā)達，邊緣群山環(huán)繞，中部丘陵起伏，北部平原坦蕩，形成了南窄北寬以鄱陽湖為底部的盆狀地形[1]，2020年江西省森林覆蓋率穩(wěn)定在63.1%。獨特氣候條件、地理環(huán)境、作物分布、江湖關(guān)系等因素導(dǎo)致江西省自然災(zāi)害多發(fā)頻發(fā)，多雨季節(jié)，山丘區(qū)山洪災(zāi)害、山體滑坡、泥石流多發(fā)，又因境內(nèi)山地、丘陵植被豐富，高溫少雨天氣極易發(fā)生森林火災(zāi)，加之境內(nèi)礦產(chǎn)資源豐富，易因采礦活動引發(fā)地面沉陷及巖溶塌陷等地質(zhì)災(zāi)害。據(jù)統(tǒng)計，“十三五”期間，江西省共發(fā)生洪澇、風雹、臺風、干旱、低溫冷凍等自然災(zāi)害114次[2]。其中，山洪、地質(zhì)災(zāi)害具有突發(fā)性強、破壞性大、來勢兇猛等特性，已成為江西省災(zāi)害性最強、預(yù)警預(yù)報最難的自然災(zāi)害之一。例如，2006年“格美”臺風重創(chuàng)江西中南部，受短時強降雨影響，多地山洪暴發(fā)，部分地區(qū)出現(xiàn)崩塌、滑坡、泥石流等地質(zhì)災(zāi)害，給當?shù)亟?jīng)濟社會發(fā)展造成嚴重損失[3]。近10a來，我國開展了山洪災(zāi)害調(diào)查評價、洪水風險圖編制、地質(zhì)災(zāi)害風險調(diào)查等工作，但以上工作實施范圍有限，且未能從災(zāi)害鏈的角度，統(tǒng)籌區(qū)域各類資源，構(gòu)建風險識別、監(jiān)測預(yù)警及避險轉(zhuǎn)移的防災(zāi)減災(zāi)實施行動鏈。鑒于此，迫切需要從新時期防災(zāi)減災(zāi)救災(zāi)的需求出發(fā)，將單災(zāi)種數(shù)據(jù)與承災(zāi)體、綜合減災(zāi)資源融合，以全方位提升自然災(zāi)害的監(jiān)測預(yù)警、避險轉(zhuǎn)移安置能力。

1 現(xiàn)狀分析

近年來，為提高防災(zāi)減災(zāi)抗災(zāi)能力，江西省相關(guān)涉災(zāi)部門開展了系列信息化系統(tǒng)建設(shè)，省水利廳建設(shè)了防汛抗旱指揮系統(tǒng)、山洪災(zāi)害監(jiān)測預(yù)警系統(tǒng)，省地震局建設(shè)了江西地震應(yīng)急指揮技術(shù)系統(tǒng)，省減災(zāi)備災(zāi)中心建設(shè)了減災(zāi)救災(zāi)應(yīng)急指揮信息平臺，省自然資源廳正在開展江西省地質(zhì)環(huán)境信息化項目建設(shè)。省應(yīng)急管理廳組織建設(shè)了江西省應(yīng)急管理綜合應(yīng)用平臺，該平臺依托省電子政務(wù)外網(wǎng)和政務(wù)云，整合了省應(yīng)急管理廳、省水利廳、省自然資源廳、省氣象局等有關(guān)單位的部分應(yīng)急管理信息化資源和業(yè)務(wù)，實現(xiàn)了跨部門和跨層級業(yè)務(wù)協(xié)同。由于江西省應(yīng)急管理廳組建僅3a左右，在業(yè)務(wù)工作中部分處室使用得仍為轉(zhuǎn)隸之前原部門的業(yè)務(wù)系統(tǒng)，但是各業(yè)務(wù)系統(tǒng)分散且獨立，未能真正實現(xiàn)應(yīng)急管理大融合，業(yè)務(wù)應(yīng)用支撐系統(tǒng)深度不足，具體問題表現(xiàn)如下。

(1)未形成覆蓋完整災(zāi)害防控過程數(shù)據(jù)鏈。地質(zhì)、水利、地震、林業(yè)、氣象等單災(zāi)風險信息、監(jiān)測預(yù)警信息等業(yè)務(wù)系統(tǒng)數(shù)據(jù)分散且獨立、數(shù)據(jù)共享不充分，并且單災(zāi)種數(shù)據(jù)未能與承災(zāi)體、綜合減災(zāi)資源等融合，形成完整的災(zāi)害防控數(shù)據(jù)鏈。

(2)多災(zāi)種災(zāi)害綜合風險趨勢研判精度有待提高。針對山洪、地質(zhì)等突出性較強的災(zāi)害，預(yù)警的時效性和精度待提高，尤其是考慮氣象水文、下墊面要素等條件變化，氣象-山洪-地質(zhì)災(zāi)害綜合風險趨勢研判精度有待提高。

(3)避險轉(zhuǎn)移及資源配置精準性有待提高。災(zāi)害發(fā)生后，較難實時掌握危險區(qū)群眾最新避險轉(zhuǎn)移動態(tài)，加之區(qū)域應(yīng)急避險場所、物資多，資源配置時效性和精準性及現(xiàn)場救援指揮能力有待進一步提高。

根據(jù)國家統(tǒng)一部署[4]，全國于2020—2022年分年度開展第一次全國自然災(zāi)害綜合風險普查工作，2020年為試點階段，2021—2022年為全面普查階段，其中江西省大余縣、興國縣、瑞昌市3地被列為試點地區(qū)。此次普查首次實現(xiàn)我省水旱災(zāi)害、地質(zhì)災(zāi)害、森林火災(zāi)、地震災(zāi)害、氣象災(zāi)害等風險要素調(diào)查、風險評估區(qū)劃和綜合防治區(qū)劃等全鏈條式普查，實現(xiàn)致災(zāi)要素、承災(zāi)體和綜合減災(zāi)能力數(shù)據(jù)有機融合。因此，基于自然災(zāi)害綜合風險普查、山洪災(zāi)害調(diào)查評價、地質(zhì)災(zāi)害調(diào)查成果，通過融合致災(zāi)要素、承災(zāi)體、綜合減災(zāi)資源等多源數(shù)據(jù)，構(gòu)建覆蓋山洪地質(zhì)災(zāi)害風險管控全過程數(shù)據(jù)鏈，能有效提升災(zāi)害監(jiān)測預(yù)警、避險轉(zhuǎn)移的精準性。

2 總體設(shè)計

2.1 總系統(tǒng)概述

江西省自然災(zāi)害風險隱患識別與管控系統(tǒng)(本文簡稱“總系統(tǒng)”)聚焦江西水旱災(zāi)害、地質(zhì)災(zāi)害、森林火災(zāi)、地震災(zāi)害、氣象災(zāi)害等主災(zāi)種，深度融合致災(zāi)要素、承災(zāi)體、綜合減災(zāi)資源等多源數(shù)據(jù)，構(gòu)建覆蓋自然災(zāi)害風險管控全過程數(shù)據(jù)鏈，最終為精準研判災(zāi)害形勢、精準發(fā)布預(yù)警信息、精準避險有效實施、精準救援快速開展提供輔助支撐。

總系統(tǒng)采取“分步實施、分級應(yīng)用”的方式建設(shè)，按照全省一張網(wǎng)、一張圖、全災(zāi)種、大應(yīng)急的頂層設(shè)計，從業(yè)務(wù)應(yīng)用需求分析入手，全面推進自然災(zāi)害防治與應(yīng)急管理的深度融合，運用大數(shù)據(jù)、人工智能等先進技術(shù)，通過利用江西省應(yīng)急管理綜合應(yīng)用平臺提供數(shù)據(jù)支撐，以GIS平臺提供底圖及相關(guān)地圖服務(wù)為支撐，實現(xiàn)自然災(zāi)害信息匯聚、自然災(zāi)害“一張圖”、風險態(tài)勢智能分析、預(yù)報預(yù)警、信息發(fā)布、轉(zhuǎn)移安置等自然災(zāi)害防治業(yè)務(wù)流程。

2.2 一期系統(tǒng)設(shè)計

江西省自然災(zāi)害風險隱患識別與管控系統(tǒng)(一期)(本文簡稱“一期系統(tǒng)”)為總系統(tǒng)的第一期建設(shè)系統(tǒng)。一期系統(tǒng)結(jié)合自然災(zāi)害綜合風險普查、山洪災(zāi)害調(diào)查和地質(zhì)災(zāi)害調(diào)查等成果，以瑞昌市和大余縣為實施范圍，針對江西多發(fā)頻發(fā)的山洪災(zāi)害和地質(zhì)災(zāi)害，接入氣象、水利、自然資源等專業(yè)監(jiān)測系統(tǒng)各類數(shù)據(jù)，融合致災(zāi)要素、承災(zāi)體、綜合減災(zāi)資源等多源數(shù)據(jù)，構(gòu)建覆蓋山洪地質(zhì)災(zāi)害風險管控全過程數(shù)據(jù)鏈，為山洪地質(zhì)災(zāi)害精準監(jiān)測預(yù)警和避險轉(zhuǎn)移支撐。

一期系統(tǒng)作為江西省應(yīng)急管理綜合應(yīng)用平臺大框架下的子應(yīng)用之一，與應(yīng)急管理管理廳各內(nèi)部系統(tǒng)及相關(guān)單位系統(tǒng)交互數(shù)據(jù)通過應(yīng)急管理綜合應(yīng)用平臺的數(shù)據(jù)治理系統(tǒng)進行交互。一期系統(tǒng)框架包括全面的基礎(chǔ)信息接入、高效的網(wǎng)絡(luò)傳輸、強大的數(shù)據(jù)資源中心、完善的應(yīng)用支撐服務(wù)和豐富的應(yīng)用展現(xiàn)系統(tǒng)，形成從前端接入到后端應(yīng)用的全過程信息化處理。一期系統(tǒng)架構(gòu)如圖1所示。

3 功能設(shè)計

一期系統(tǒng)在充分整合大余和瑞昌市第一次全國自然災(zāi)害綜合風險普查數(shù)據(jù)成果基礎(chǔ)上，針對山洪、地質(zhì)2類災(zāi)害，主要包括風險一張圖、風險趨勢分析、避險轉(zhuǎn)移分析、風險管控、數(shù)據(jù)查詢、統(tǒng)計分析及系統(tǒng)管理模塊，功能如圖2所示。

3.1 風險一張圖

風險一張圖利用EGIS平臺中的基礎(chǔ)地理圖作為地圖服務(wù)支撐，展示山洪災(zāi)害和地質(zhì)災(zāi)害隱患點、監(jiān)測預(yù)警、風險趨勢等信息，包括監(jiān)測要素、專題圖層、氣象預(yù)警、汛情綜報、山洪災(zāi)害預(yù)警與站點預(yù)警子模塊。

(1)監(jiān)測要素。系統(tǒng)匯集了大余和瑞昌市山洪、地質(zhì)災(zāi)害危險區(qū)人口房屋、安置點、轉(zhuǎn)移路線及自然災(zāi)害風險普查獲取的承災(zāi)體、綜合減災(zāi)資源、救援力量和綜合減災(zāi)示范單位創(chuàng)建中“一牌、兩圖、三清單”等數(shù)據(jù)，實現(xiàn)各個要素在作業(yè)底圖上的分布情況可視化，通過列表和查詢2種方式精確查找定位每個地圖要素。

圖1 系統(tǒng)架構(gòu)

圖2 系統(tǒng)功能結(jié)構(gòu)

(2)專題圖層。包括氣象監(jiān)測專題、山洪災(zāi)害專題、洪水風險專題、地質(zhì)災(zāi)害專題，每個專題內(nèi)針對專題主題設(shè)置不同的疊加圖層。例如，氣象監(jiān)測專題包括實況天氣、平均氣溫、點降水及面降水。

(3)氣象預(yù)警。實時接入江西省氣象預(yù)警，并且在作業(yè)底圖上實現(xiàn)預(yù)警可視化，并根據(jù)登錄賬戶所在市縣，推薦重點預(yù)警內(nèi)容。氣象預(yù)警分為紅、橙、黃、藍4個等級，展示氣象預(yù)警相關(guān)統(tǒng)計信息。

(4)汛情通報。根據(jù)時間、行政區(qū)劃、降雨標準進行篩選，生成雨情、河道水情、水庫水情及預(yù)測數(shù)據(jù)的降雨量、水位的文字描述。根據(jù)篩選的時間范圍可以生成24h的水雨情通報文件。

(5)山洪災(zāi)害預(yù)警?；谶f進式山洪災(zāi)害風險預(yù)警模式模型[5]，接入短臨降雨預(yù)報及關(guān)聯(lián)監(jiān)測站實時雨量數(shù)據(jù)，實現(xiàn)對山洪災(zāi)害危險區(qū)精準預(yù)警，并在底圖上閃爍，為決策者提供時間、雨量、轉(zhuǎn)移級別等關(guān)鍵信息。

(6)站點預(yù)警。基于實時雨量與水位數(shù)據(jù)，綜合利用氣象、水文、水利、地質(zhì)等監(jiān)測站點實時監(jiān)測數(shù)據(jù)，實現(xiàn)對山洪地質(zhì)災(zāi)害的監(jiān)測預(yù)警。

3.2 風險趨勢分析

風險趨勢分析側(cè)重災(zāi)害的預(yù)測與災(zāi)害過程分析、影響分析。包括降雨預(yù)測、山洪災(zāi)害風險預(yù)測與洪水風險分析。

(1)降雨預(yù)測?；谥鹦r降雨雨量，監(jiān)測24h累計降雨情況，利用插值算法點數(shù)據(jù)到面數(shù)據(jù)的轉(zhuǎn)化，實現(xiàn)基于縣級的面降雨圖斑，方便決策者掌握降雨分布情況。

(2)山洪風險預(yù)測。基于氣象短臨(1、3h)降雨格點預(yù)報值關(guān)聯(lián)分析，實現(xiàn)最小預(yù)警單元為鄉(xiāng)鎮(zhèn)級及以下的山洪氣象風險預(yù)警，1h氣象預(yù)報空間精度最高可達1km×1km，能顯著提高山洪災(zāi)害風險預(yù)警空間分辨率。

(3)洪水風險分析。包括洪水風險分析計算及預(yù)設(shè)頻率的仿真淹沒過程模擬。用戶在實時水情數(shù)據(jù)的基礎(chǔ)上，設(shè)置相關(guān)參數(shù)、模擬開始時間和結(jié)束時間、預(yù)報時長、降雨數(shù)據(jù)和搶險條件后，進行洪水模擬計算，分析洪水風險信息。在計算的同時同步進行洪水淹沒狀態(tài)展示。系統(tǒng)內(nèi)置不同頻率的洪水風險，可以對整個洪水的淹沒過程進行模擬，可視化洪水的影響范圍，分析洪水的影響結(jié)果。

3.3 避險轉(zhuǎn)移分析

避險轉(zhuǎn)移分析著重為災(zāi)害之后的避險轉(zhuǎn)移過程提供技術(shù)支撐，包括避險轉(zhuǎn)移要素、避險轉(zhuǎn)移專題圖層與緩沖區(qū)分析。

(1)避險轉(zhuǎn)移要素。全面展示區(qū)域救援力量、救援裝備物資、醫(yī)療衛(wèi)生機構(gòu)、避險場所(安置點)等要素分布，并結(jié)合區(qū)域的風險趨勢情況，實現(xiàn)對區(qū)域避險轉(zhuǎn)移要素的科學配置。

(2)避險轉(zhuǎn)移專題圖層。將災(zāi)害危險區(qū)與避險場所(安置點)進行關(guān)聯(lián)，并提供2種轉(zhuǎn)移路線：山洪地質(zhì)災(zāi)害調(diào)查評價成果避險轉(zhuǎn)移路線和地圖導(dǎo)航路線。

(3)緩沖區(qū)分析。對任意危險區(qū)、災(zāi)害點、預(yù)警點設(shè)立任意半徑圓形緩沖區(qū)，按救援到達時間對緩沖區(qū)內(nèi)任意點位可配置的救援物資力量分類統(tǒng)計，并生成相應(yīng)的轉(zhuǎn)移路線規(guī)劃。

3.4 風險管控

包括風險一張表、預(yù)警信息關(guān)聯(lián)、風險預(yù)案管理及相關(guān)模塊。

(1)風險一張表。對自然災(zāi)害綜合風險普查成果數(shù)據(jù)、系統(tǒng)智能識別預(yù)警數(shù)據(jù)進行統(tǒng)一管理，提供多條件篩選及查詢。收錄災(zāi)害隱患點、危險區(qū)管控清單，風險隱患防控責任人清單，災(zāi)害救助責任人清單及脆弱人群數(shù)據(jù)庫等。

(2)預(yù)警信息管理。預(yù)警信息管理分為信息發(fā)布、信息審核、信息反饋。信息發(fā)布可以編輯預(yù)警信息，通過人員通訊錄選擇相關(guān)的負責人進行預(yù)警信息的短信下發(fā)；預(yù)警信息須經(jīng)審核后方能發(fā)布，信息審核通過手機短信下發(fā)，接收信息人員填寫實際反饋信息，達到信息跟蹤的目的。

(3)風險預(yù)案管理。實現(xiàn)對各災(zāi)害預(yù)案的管理。自動生成預(yù)案文件，設(shè)置預(yù)案觸發(fā)條件，達到預(yù)警之后系統(tǒng)智能推薦預(yù)案相關(guān)章節(jié)內(nèi)容，包括相關(guān)災(zāi)害處理措施、應(yīng)急響應(yīng)(要求、發(fā)布、指揮)、組織責任體系、相關(guān)責任人員等。

3.5 數(shù)據(jù)查詢

數(shù)據(jù)查詢模塊實現(xiàn)對系統(tǒng)內(nèi)水利、地質(zhì)、氣象、救援物資隊伍、避難場所等各類信息的查詢，提供多條件篩選查詢功能。

3.6 統(tǒng)計分析

統(tǒng)計分析模塊以表格或者圖表的形式對系統(tǒng)數(shù)據(jù)進行統(tǒng)計分析，目前設(shè)置救災(zāi)人口統(tǒng)計、預(yù)警信息統(tǒng)計、隱患統(tǒng)計、避險轉(zhuǎn)移人員信息統(tǒng)計等。

3.7 系統(tǒng)管理

管理和維護著系統(tǒng)運行的基礎(chǔ)參數(shù)和數(shù)據(jù)，包括用戶信息管理、市縣人員通訊錄、角色權(quán)限設(shè)置、操作日志管理、菜單管理及數(shù)據(jù)字典管理。

4 結(jié)語

江西省自然災(zāi)害風險隱患識別與管控系統(tǒng)(一期)以瑞昌市和大余縣為試點，以山洪災(zāi)害和地質(zhì)災(zāi)害為業(yè)務(wù)切入點，深度融合氣象、水文、水利、地質(zhì)等單災(zāi)種和承災(zāi)體、綜合減災(zāi)能力等多源數(shù)據(jù)，切實延長了災(zāi)害風險防控數(shù)據(jù)鏈，通過風險一張圖、風險趨勢分析、避險轉(zhuǎn)移分析、風險管控、數(shù)據(jù)查詢、統(tǒng)計分析及系統(tǒng)管理等功能為山洪地質(zhì)災(zāi)害精準監(jiān)測預(yù)警和避險轉(zhuǎn)移提供有效支撐。由于自然災(zāi)害綜合風險普查工作尚未完成，今后還可結(jié)合區(qū)域自然災(zāi)害風險區(qū)劃及防治區(qū)劃成果，進一步提高避險轉(zhuǎn)移精度。