交通行業(yè)應(yīng)急演練決策可視化系統(tǒng)研發(fā)

李卓航 張健欽 張安

（1、北京建筑大學(xué)測繪與城市空間信息學(xué)院，北京 102616 2、自然資源部城市空間信息重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室，北京 102616）

近年來，道路突發(fā)事件的頻繁發(fā)生嚴(yán)重威脅了公民的生命安全和財產(chǎn)安全。面對突發(fā)事件的頻發(fā)，如何利用最有效的方法去應(yīng)對突發(fā)事件。Duane Smith[1]研究美國ICS 突發(fā)事件應(yīng)急系統(tǒng)，在突發(fā)事件發(fā)生時指揮、控制和協(xié)同應(yīng)急單位能夠整合資源。Thomas Drabek[2]認(rèn)為應(yīng)急演練產(chǎn)生一個比較有效的災(zāi)害響應(yīng)，能夠在突發(fā)災(zāi)害來臨時有效應(yīng)對。Elba Urbina 和Brian Wolshon[3]提出了一個公交疏散，車道逆流和智能交通管理系統(tǒng)。Thomas[4]提出了一種基于車道的網(wǎng)絡(luò)流量模型，以選擇復(fù)雜道路網(wǎng)絡(luò)中緊急疏散的最佳路線。Sisiopiku V P[5]利用CORSIM 對應(yīng)急疏散交通通道交通網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行仿真分析的基礎(chǔ)上，對突發(fā)事件下區(qū)域應(yīng)急疏散策略進(jìn)行了評價，在評價基礎(chǔ)上提出應(yīng)對策略。Steven Deban 對應(yīng)急救援模式進(jìn)行了分析，從交通系統(tǒng)運(yùn)行和管理的層面探討突發(fā)事件區(qū)域交通保障體系的應(yīng)急管理問題[6-7]。

因此，本文以道路突發(fā)事件為主要目標(biāo)，結(jié)合北京市道路突發(fā)事件應(yīng)急預(yù)案為主體預(yù)案，集成ActiveX 音視頻插件、GeoServer 地圖服務(wù)、Oracle 數(shù)據(jù)庫技術(shù)和Java Web 開發(fā)技術(shù)，使用（-1,0,1）標(biāo)度法，以近四年北京市交通行業(yè)應(yīng)急隊伍駐點(diǎn)數(shù)據(jù)、突發(fā)事件作為數(shù)據(jù)支撐，將突發(fā)事件、應(yīng)急指揮決策、應(yīng)急評估三者進(jìn)行融合，設(shè)計并實(shí)現(xiàn)交通行業(yè)應(yīng)急演練決策評估可視化系統(tǒng)，實(shí)現(xiàn)突發(fā)事件處置中多部門聯(lián)動，高效、快捷處置突發(fā)事件。

1 關(guān)鍵技術(shù)

1.1 應(yīng)急指揮決策技術(shù)

本文將突發(fā)事件、應(yīng)急指揮和應(yīng)急評估三者結(jié)合，構(gòu)建突發(fā)事件、應(yīng)急隊伍等多要素、多數(shù)據(jù)的數(shù)據(jù)可視化專題地圖，規(guī)范應(yīng)急指揮組織的相關(guān)數(shù)據(jù)。除此之外，針對突發(fā)事件發(fā)生時間、地點(diǎn)、屬性，應(yīng)急資源數(shù)量、坐標(biāo)等基本信息，疊加交通實(shí)時路況進(jìn)行評估，為完善應(yīng)急指揮業(yè)務(wù)流程、多方協(xié)同合作應(yīng)對突發(fā)事件提供科學(xué)依據(jù)。

1.2 音視頻通訊和實(shí)時位置接入技術(shù)

不同于通常應(yīng)急演練系統(tǒng)對應(yīng)急演練及評估的定位，本文通過ActiveX 插件實(shí)現(xiàn)多部門聯(lián)動所需的音視頻通話和實(shí)時位置接入功能，充分利用ActiveX 插件的技術(shù)優(yōu)勢，在系統(tǒng)底圖上實(shí)現(xiàn)位置接入和查看的功能，實(shí)現(xiàn)在突發(fā)事件演練和處置過程中對應(yīng)急人員位置的實(shí)時掌握，加強(qiáng)在應(yīng)急演練中實(shí)現(xiàn)多部門之間通訊功能，有針對性的解決了應(yīng)急目標(biāo)設(shè)定過程中各單位的實(shí)際需求，有效地提高各參與單位的配合程度，實(shí)現(xiàn)多部門高效的協(xié)調(diào)運(yùn)作，縮短應(yīng)急處置響應(yīng)時間，提高突發(fā)事件應(yīng)急處置能力。

1.3 應(yīng)急演練評估技術(shù)

應(yīng)急演練評估技術(shù)結(jié)合北京市道路突發(fā)事件應(yīng)急預(yù)案，將道路應(yīng)急預(yù)案拆分成五個步驟，使用模糊綜合評價法確定權(quán)重，構(gòu)建模糊綜合評價模型[5]，對道路突發(fā)事件應(yīng)急演練進(jìn)行評估。

1.3.1 構(gòu)建道路應(yīng)急演練評估因素集

在應(yīng)急演練評估中以北京市道路突發(fā)事件應(yīng)急預(yù)案作為指導(dǎo)預(yù)案，結(jié)合相應(yīng)應(yīng)急處置法案法規(guī)，對道路應(yīng)急預(yù)案進(jìn)行合理化分類，結(jié)合應(yīng)急預(yù)案和現(xiàn)場實(shí)際需求，把道路應(yīng)急處置分為五個評價因素，分別是：預(yù)警管理、應(yīng)急準(zhǔn)備、應(yīng)急響應(yīng)、總結(jié)評估、善后處置。

1.3.2 構(gòu)建道路應(yīng)急演練評估評語集

確定評價因素相應(yīng)評價對象評語集，對每個模糊評價法評語集進(jìn)行評價。評語集為好、較好、較差、差四種，以應(yīng)急預(yù)案中每個步驟時效性和完成度作為專家對道路突發(fā)事件評語集的評價，評價結(jié)果為u=[u1，u2，u3，u4，u5]。

1.3.3（-1,0,1）標(biāo)度法確定權(quán)重

傳統(tǒng)的9 標(biāo)度法在判斷矩陣具有很大的局限性，不能很好的保證結(jié)果的客觀一致性，在道路突發(fā)事件應(yīng)急演練評估中采用改進(jìn)的模糊綜合評價法——（-1,0,1）標(biāo)度法，確定權(quán)重，（-1,0,1）標(biāo)度法通過兩兩因素比較確定矩陣，計算最優(yōu)傳遞矩陣，最后確定判斷矩陣，比傳統(tǒng)模糊綜合評價法的判斷矩陣具備更好的一致性，（-1,0,1）標(biāo)度法不需要一致性檢驗(yàn)。（-1,0,1）標(biāo)度法構(gòu)建的比較矩陣為：

取矩陣特征向量構(gòu)成相應(yīng)權(quán)重矩陣γ=[γ1，γ2，γ3，γ4，γ5]。將權(quán)重矩陣和專家評價結(jié)果相乘，得到最終評價結(jié)果。

1.4 WebGIS 可視化分析技術(shù)

WegGIS 可視化分析技術(shù)基于Web 技術(shù)對空間數(shù)據(jù)實(shí)現(xiàn)檢索、查詢、制圖輸出、編輯并進(jìn)行可視化分析，夠有效的融合WebGIS 的數(shù)據(jù)計算能力和人的認(rèn)知能力，解決了傳統(tǒng)的GIS 應(yīng)用接入大量數(shù)據(jù)后造成的客戶端界面卡頓甚至服務(wù)端的服務(wù)器宕機(jī)的情況，是傳統(tǒng)的GIS 在網(wǎng)絡(luò)上的延伸和發(fā)展，目前在各個領(lǐng)域均有廣泛應(yīng)用，如災(zāi)害評估、風(fēng)險預(yù)警、地質(zhì)監(jiān)測等。

2 總體設(shè)計

2.1 系統(tǒng)功能設(shè)計

針對突發(fā)事件，結(jié)合交通應(yīng)急部門的需求以及應(yīng)急演練輔助決策系統(tǒng)相應(yīng)的特點(diǎn)，本文設(shè)計了一個較全面的交通應(yīng)急演練決策評估可視化系統(tǒng)。該系統(tǒng)功能分為：查崗點(diǎn)名模塊、視頻會商模塊、應(yīng)急決策模塊、演練評估模塊、統(tǒng)計分析模塊。主要系統(tǒng)功能模塊如圖1 所示。

圖1 系統(tǒng)功能模塊

2.2 系統(tǒng)數(shù)據(jù)庫設(shè)計

將調(diào)研得到的突發(fā)事件數(shù)據(jù)、應(yīng)急資源駐點(diǎn)數(shù)據(jù)、應(yīng)急預(yù)案數(shù)據(jù)和通訊所需數(shù)據(jù)，根據(jù)系統(tǒng)6 個模塊的功能需求，建立相應(yīng)數(shù)據(jù)庫。具體數(shù)據(jù)庫表說明如表1 所示。

表1 數(shù)據(jù)庫中數(shù)據(jù)表說明

3 系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)

本系統(tǒng)采用B/S 架構(gòu)，主要分為數(shù)據(jù)庫管理、后臺邏輯、Web 端表現(xiàn)三層結(jié)構(gòu)。數(shù)據(jù)庫采用Oracle 數(shù)據(jù)庫；后臺邏輯層采用SpringMVC 的后臺框架并結(jié)合Mybatis 技術(shù)實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)庫與前臺程序的通信;Web 端表現(xiàn)層的系統(tǒng)前臺采取HTML+CSS+Java+Script 的開發(fā)模式。本系統(tǒng)設(shè)計的特色功能如下：

3.1 首頁模塊

該模塊主要對應(yīng)急資源做展示，實(shí)時更新當(dāng)日的天氣情況，最新突發(fā)事件的處理情況及其屬性信息，并在地圖上展示其空間位置。通過樁號解析和GIS 定位，對調(diào)研得到的應(yīng)急資源和突發(fā)事件Word 數(shù)據(jù)進(jìn)行預(yù)處理，并對其分類按照相應(yīng)列名進(jìn)行存儲，在網(wǎng)頁端對服務(wù)地址進(jìn)行加載并渲染（圖2）。

圖2 應(yīng)急資源展示

3.2 查崗點(diǎn)名模塊

查崗點(diǎn)名界面主要負(fù)責(zé)應(yīng)急管理相應(yīng)部門日常值班和管理，包括值班員值守、短信收發(fā)、傳真收發(fā)、突發(fā)事件地圖展示、通訊錄五個模塊。通訊錄提供機(jī)構(gòu)目錄樹、通訊錄導(dǎo)入導(dǎo)出、通訊錄搜索三大功能。傳真收發(fā)將電子掃描文檔使用ActiveX 插件發(fā)送至有關(guān)單位傳真，傳真發(fā)送后，值班臺可顯示發(fā)送狀態(tài)，各單位通過點(diǎn)擊確認(rèn)接收。短信收發(fā)中具有短信編輯、群發(fā)功能，并可嵌入短信模板，發(fā)送對象可按類別分組，提醒輸入短信要素等功能，及時溝通進(jìn)行應(yīng)急處置（圖3）。

3.3 視頻會商模塊

在視頻會商界面中，結(jié)合ActiveX 插件和Js 相關(guān)技術(shù)構(gòu)建溝通平臺提供給應(yīng)急管理部門供相應(yīng)責(zé)任單位開會時使用，在界面中分為三個部分，視頻語音界面、地圖和ActiveX插件控制菜單，在地圖顯示突發(fā)事件處置中相應(yīng)應(yīng)急人員位置坐標(biāo)，可查看人員姓名、人員電話號碼、對講組開啟狀態(tài)，并進(jìn)行視頻和語音通話。可添加人員加入會議，實(shí)時處理突發(fā)事件處置報告。

3.4 道路視頻模塊

在道路視頻模塊中，主要對全市現(xiàn)有交通探頭數(shù)據(jù)進(jìn)行展示，在突發(fā)事件發(fā)生后，能第一時間獲取現(xiàn)場報告，及時對現(xiàn)場交通進(jìn)行疏導(dǎo)。同時，通訊功能可以及時將現(xiàn)場情況報給相應(yīng)處置部門，對現(xiàn)場擁堵進(jìn)行疏導(dǎo)。在道路視頻模塊添加通訊錄功能，方便對相關(guān)責(zé)任部門人員進(jìn)行通訊。

3.5 應(yīng)急決策模塊

在應(yīng)急決策模塊中，以突發(fā)事件流程為基礎(chǔ)，在地圖左上方展示最新的5 條突發(fā)事件，點(diǎn)擊突發(fā)事件以對突發(fā)事件進(jìn)行接報，在接報狀態(tài)中展示突發(fā)事件詳細(xì)信息，并根據(jù)突發(fā)事件屬性智能選取相應(yīng)應(yīng)急預(yù)案并提供預(yù)案下載功能。點(diǎn)擊生成調(diào)度方案結(jié)合百度地圖JavaScript API 計算應(yīng)急資源駐點(diǎn)到突發(fā)事件點(diǎn)的時間，結(jié)合突發(fā)事件特性選取最短時間，點(diǎn)擊則查看最短時間下的路徑情況，以達(dá)到突發(fā)事件快速處置的目的。（圖4）

圖4 應(yīng)急決策模塊

3.6 應(yīng)急處置評估模塊

突發(fā)事件應(yīng)急處置評估模塊是在突發(fā)事件演練評估中對應(yīng)急演練步驟進(jìn)行演練評價，在突發(fā)事件處置中，首先根據(jù)(-1,0,1)標(biāo)度法，結(jié)合應(yīng)急演練評估技術(shù)中構(gòu)建的因素集和評語集，由上述公式(1)-(6)和專家的共同判定確定權(quán)重，同時將評估權(quán)重存儲到數(shù)據(jù)庫中以便查看。在突發(fā)事件發(fā)生中對演練步驟進(jìn)行評價，構(gòu)建出的評價結(jié)果為存儲進(jìn)數(shù)據(jù)庫。將評價結(jié)果和權(quán)重相結(jié)合，對總體評分和每一步的評價展示到系統(tǒng)中，總體評分以百分制展示方便查看。（圖5）

圖5 應(yīng)急處置評估模塊

4 結(jié)論

本文采用WebGIS 技術(shù)，研發(fā)構(gòu)建交通行業(yè)應(yīng)急演練決策評估可視化系統(tǒng)，提出將應(yīng)急事件、應(yīng)急指揮決策、應(yīng)急處置評估三者進(jìn)行融合，實(shí)現(xiàn)了分析、決策、處置、評估的一體化本文通過應(yīng)急演練決策評估流程,實(shí)現(xiàn)多部門聯(lián)動。

研究發(fā)現(xiàn): 系統(tǒng)與傳統(tǒng)應(yīng)急指揮系統(tǒng)相比較，應(yīng)急響應(yīng)流程更加具體，處置效率得到了提高，減少了應(yīng)急處置過程中時間損耗。為智慧交通在道路突發(fā)事件處置過程中提供了科學(xué)的輔助決策。