业界视点-“一张图”助力自然灾害防灾减灾抗灾

发布时间:2020 年 06 月 03 日  文/环境工程中心 姚轶 石伟伟 韩振东
导读:中国是世界上自然灾害最严重的国家之一,灾害种类多、分布广、发生频率高、灾害损失严重。空间信息及GIS技术在自然灾害监测、预警、评估以及灾害应急处置、指挥、决策方面都发挥着重要的作用。本文就基于“一张图”模式的城市防灾减灾抗灾应急管理综合平台的建设思路进行探讨。

  中国是世界上自然灾害最严重的的国家之一,70%以上的城市、50%以上的人口分布在自然灾害严重的地区,灾害种类涉及洪涝、干旱、台风、地震、地质灾害、森林草场火灾等多灾种。据应急管理部发布的数据显示,仅2019年全年各种自然灾害共造成1.3亿人次受灾,909人死亡失踪,528.6万人次紧急转移安置,12.6万间房屋倒塌,农作物受灾面积19256.9千公顷,直接经济损失3270.9亿元。随着城市化进程加快和人民生活水平提高,防灾减灾、公共安全及应急避险问题日益引起政府和社会的关注。党中央、国务院近几年发布了《关于推进城市安全发展的意见》《国家综合防灾减灾规划(2016—2020年)》等一系列政策。习近平提出大力提高我国自然灾害防治能力,坚持以防为主、防抗救相结合,坚持常态救灾和非常态救灾相统一,强化综合减灾、统筹抵御各种自然灾害。

  自然灾害的频发给城市快速发展带来了阻碍,构建“智慧城市”,一个关键点就是如何“智慧”地应对自然灾害给城市带来的影响。作为自然灾害防灾抗灾救灾的主管部门,国家应急管理部强调,要把信息化建设与应急管理事业改革发展一体推进,先后发布《应急管理信息化发展战略规划框架(2018-2022年)》(应急函〔2018〕272号)、《2019年地方应急管理信息化实施指南》等指导性文件,在地方应急管理综合应用平台建设工程中明确了包括系统整合和数据共享、数据治理、应急管理一张图、应急指挥、自然灾害监测预警、重大风险隐患排查等一系列信息化项目。自然灾害防灾减灾作为智慧城市应急体系中重要组成部分,借助信息化手段实现自然灾害的监测、预警、评估、应对、恢复,将大大提升城市综合应急管理水平,助力智慧城市的建设与发展。

  自然灾害防灾减灾业务体系

图1 自然灾害防灾减灾业务全景图

  自然灾害的防灾减灾业务可以从灾害维、行业维、业务维、时间维等多维度来理解(见图1)。其中:

  1、灾害维:按照灾害的成因及特点,一般分为气象灾害、水旱灾害、地质灾害、林草火灾、海洋灾害、地震灾害等。

  2、行业维:即灾害+行业,如农业气象灾害、电力气象灾害等。

  3、业务维:即灾害管理的全业务流程,包括灾害风险区划、灾情调查、灾害监测、灾害预警、风险评估、影响评估、灾害应对、灾害恢复等。

  4、时间维:即按照时间尺度对灾害管理业务进行划分,大的时间尺度包括过去(历史灾情调查、风险区划)、现在(当前灾情监测、预警、风险评估等)、未来(灾害预测、影响预评估);小的时间尺度即针对当下灾情按照灾前(监测、预警)、灾中(影响评估、灾害应对)、灾后(恢复建设)进行业务划分。

  基于“一张图”的城市防灾减灾抗灾应急管理综合平台,需要实现自然灾害应急管理全业务流程覆盖,做到灾前监测预警、灾害防治的常态化管理与灾中灾情发布、应急处置的非常态化管理相结合,实现灾前提前预警、消除隐患,灾中预测评估、有力应对,最大程度降低损失。如图2所示。

图2 防灾减灾抗灾应急管理工作闭环

  “一张图”助力城市自然灾害防灾减灾抗灾

  自然灾害具有典型的空间分布特征,因此在自然灾害的监测、预警、评估以及灾害应急指挥救援、研判决策等各环节都离不开空间信息及GIS技术的支撑,以SuperMap GIS空间信息技术为核心的“一张图”将在城市自然灾害防灾减灾抗灾方面发挥重要作用。

  “一张图”即在统一的地理空间框架下,整合多要素、多时相和多区域的基础地理数据和各类自然灾害专题空间数据,并通过空间要素关联整合各类动态变化的业务信息,形成一个统一的自然灾害应急管理时空信息数据库,并构建空间信息服务和空间信息软件支撑,面向各行业、各部门提供稳定、可靠的自然灾害时空服务,实现各部门自然灾害信息应急地理信息图层资源共建、共享、共用。“一张图”助力自然灾害防灾、减灾、抗灾主要表现在:

  •“一张图”是防灾减灾抗灾重要的数据支撑(大数据)

  “一张图”在数据层面将汇聚包括矢 量、地形、影像、BIM、倾斜摄影测量数据等在内的基础GIS底图数据;包括防护目标、应急物资、救援力量、避难场所等在内的应急管理业务数据;以及包括气象灾害监测、洪涝灾害监测、火灾监测、泥石流监测、视频监控等在内的各灾种感知监测数据,形成全量汇聚的防灾减灾应急管理时空大数据资源池,为自然灾害防灾减灾救灾提供强大的数据支撑。

  •“一张图”是防灾减灾抗灾重要的应用支撑平台(工作台)

  “一张图”在服务层面,可面向各灾害应急管理协同单位提供统一、稳定、可靠、安全的地理信息服务和空间信息软件开发技术支撑,包括基础GIS服务、灾害应急管理通用业务服务、灾害应急时空数据快速处理与发布服务,以及应急业务二次开发组件等,作为工作台支撑自然灾害防灾减灾业务部门应用系统的集约化建设。

  •“一张图”是防灾减灾抗灾重要的集成平台(集成仓)

  在应用层面,“一张图”作为防灾减灾应用集成展示平台,可基于地图集成展示自然灾害风险区划、重大风险联网监测预警、应急救援资源分布、灾害态势分析与综合研判、应急救援指挥调度、应急救援跟踪、灾害影响评估等,作为防灾减灾的应用集成仓,可以实现跨部门、跨层级、跨区域的信息互通,打造快捷服务渠道。

  基于SuperMap“一张图”模式的城市防灾减灾抗灾应急管理综合平台建设框架探讨

  基于SuperMap“一张图”模式的城市自然灾害防灾减灾抗灾应急管理综合平台在平台框架上划分为三层结构,如图3所示。

图3 基于SuperMap“一张图”模式的防灾减灾抗灾应急管理综合平台建设框架

  对于数据层、服务层、应用层,自然灾害防灾减灾抗灾应急管理综合平台在建设内容上主要包括:

  1、数据治理系统:结合自然灾害防灾减灾应急管理业务需求,接入、整合包括所属区域公安局、自然资源和规划分局、水利局、卫健局、气象局、应急管理局、生态环境局、交通运输局、综合执法局等部门的基础地理数据、各类灾害监测数据、预警

  数据以及应急救援相关基础数据,按照“数用分离,智能驱动”的思路,构建符合大数据发展的自然灾害应急数据治理体系,实现从数据接入、处理、存储、应用、管控等全生命周期的治理。建设内容概括为在统一信息资源规划下,利用数据接入、数据

  处理以及数据管控三个模块实现自然灾害应急管理业务数据的汇聚、治理,形成统一大数据资源中心,对外提供数据共享交换、数据应用两大类服务。

  2、“一张图”服务系统:利用数据治理系统提供的数据,通过机器学习、知识图谱等技术,构建算法模型管理、业务模型开发、算法开发等能力,形成算法模型池,为应急业务提供各类空间相关智能化算法、模型服务;并通过构建统一的服务管理子系统,实现服务的注册、管理、调度、发布、监控,形成自然灾害防灾救灾抗灾应急“一张图”各类服务资源汇集与协同共享的中心;通过运维管理子系统,实现跨部门、跨层级用户及权限管理。

  3、灾害风险调查专题应用:基于数据资源池及“一张图”服务系统提供的服务,搭建灾害风险调查一张图,基于地图呈现历史灾害分布图以及灾害风险分析,既包括各单灾种的灾害风险,又要综合分析多灾合一灾害风险。直观呈现自然灾害综合“风险图”和综合防治“区划图”,摸清辖区风险隐患底数,弥补过去分部门、分灾种进行分散普查、分别统计的短板,实现全面、精准的普查效果。

  4、自然灾害综合监测预警专题应用:接入根据辖区自然灾害特点建设的感知网络监测数据,主要包括森林火险监测站感知数据,地质灾害类的汇聚位移、裂缝、含水率、水位等监测数据和预警数据,水旱灾害类的水利工程、水文等感知数据,气象灾害类的汇集数据产品、预报产品、预警产品和服务产品等气象感知数据。基于“一张图”实现灾害监测实况数据、统计数据、灾害识别、风险区划、灾害预测、风险评估、预报预警等信息的综合展示与分析,构建起广域覆盖、功能强大、自主可控的自然灾害监测预警系统,实现跨地区、跨层级、跨系统、覆盖多灾种灾害链的自然灾害动态监测、风险早期识别和预报预警,包括全要素综合监测、综合风险评估、灾害分析预警、灾害态势智能分析等功能。

  5、应急指挥救援专题应用:在“一张图上”实现危险源、防护目标、避难场所、救援队伍、医疗卫生、物资储备库等应急资源信息的地图定位及汇聚显示,以突发事件事发地为中心,根据突发事件类型和级别等相关信息,以及资源分布范围半径进行资源分析,叠加避护场所、救援队伍、物资储备库、通信资源、运输资源、医疗卫生等信息,形成资源分析圈,实现应急物资、应急队伍、应急专家等的快速查询、调派和跟踪功能,基于灾害信息、物资及资源需求信息,并结合应急专题数据、实时监测数

  据,经过分析、计算获取当前最合适的物资与资源调配方案,为应急事件处理全过程提供空间分析技术支持,辅助领导进行应急指挥。

  6、综合研判与决策支持专题应用:将地理信息技术与云计算、大数据、物联网、移动互联等新一代信息技术相融合,基于一张图实现自然灾害应急救援综合研判分析相关功能,包括:

  (1)预案案例关联研判:根据应急值守填报的灾情信息,利用智能匹配技术与相关预案、案例、单位、响应级别、拟办意见等关联,为事件的初步研判提供技术支撑。

  (2)灾害发展态势分析:应急事件发生后,需要对事件的发展进行有效监测,以减少二次灾害损失。系统通过对事故现场的全面动态监测,根据事故灾害波动曲线及时对事件发展状态进行分析,以数据、图表进行直观展示,让决策人员掌握事故动态、走势。

  (3)事故影响范围分析:当应急事件发生后,系统根据事件类型及实时数据自动评估事件的影响范围。同时,根据事件周边地理要素、社会经济数据,依托GIS空间分析和叠加分析自动测算该事件对周边区域的影响及社会影响范围。

  (4)人员疏散方案研判:在事故灾害趋势分析和影响范围分析结果上,利用人口疏散模型,确定人员紧急疏散方案,及时疏导事故区域的人员。分析受灾严重需要疏散的区域,查找周边一定范围内可以安置的地方(医院、学校、开阔地等),查找临近的医疗机构,封锁周边道路,部署疏散行动小组,确定疏散路线实施疏散。同时,基于天气状况、人口分布状况等因素,系统推荐并在地理信息中圈定隔离疏散范围,主要包括人口稠密区,学校、商业区等、重点保护单位、保护区、水源地等。

  (5)救援力量研判:应急事件发生后,为保证应急处置的有效性,救援力量的快速投入至关重要。针对救援力量的调派,系统系统救援物资、救援队伍、部门协同的调配方案。

  7、灾害影响评估专题应用:基于各类灾害损失评估模型,预测不同时间危险波及范围及受灾区域,应用GIS的空间分析功能,获取该区域内人员、建筑、经济活动信息,最终估算灾害损失情况。

  8、应急综合态势分析专题应用:面向应急指挥中心大屏环境,利用可视分析引擎自助式构建数据可视化分析和业务资源可视化分析,满足信息资源简洁、高效、灵活及多元化的可视化展示及信息展示要求。整合自然灾害应急管理相关信息系统的数据资源,覆盖日常监测监管、应急指挥调度、研判分析等多个业务领域,凭借大数据可视化分析技术,实现数据融合、数据显示、数据分析、数据监控等多种功能,应用于应急监测指挥、分析研判、展示汇报等场景。

  应用案例

  •内蒙古自治区突发事件预警信息发布系统

  内蒙古自治区突发事件预警信息发布系统依托云架构,采用SuperMap时空大数据以及二三维一体化等技术,在符合国突标准、突出当地特色的前提下,纵向连通国家和盟(市)、旗(县),横向联合应急办、民政、公安、国土、环境、交通、农业、林业、气象和地震等厅局预警相关单位,完成预警信息发布的全系统、全流程的业务工作,实现多部门预警信息的一键式发布。

  该系统整合当地各委办厅局的信息发布资源,形成了覆盖全区域的公共信息和预警信息发布能力,有效解决了信息发布“最后一公里”的问题,提升了当地政府应对突发事件的能力和公共信息准确及时发布的能力,提高了应急责任人预警信息接收的时效和到达率、社会公众公共信息接收的覆盖率,最终实现了在突发事件应对中减少人员伤亡、降低财产损失的目的。

  •浙江电力气象监测预警与风险评估系统

  浙江电力气象监测预警与风险评估系统基于SuperMap GIS平台集电网空间信息定位、多源气象数据显示、气象灾害监测预警、电网负荷预测、灾害风险评估、服务产品制作与发布等功能为一体。能够满足气象部门和电力部门对电力气象行业服务的众多共性需求,提供专业的电网空间信息服务。对于气象部门快速发布预报预警信息、电力部门及时调度相关物资具有重要意义。

  •石家庄市社区数字化气象灾害应急管理指挥系统

  石家庄市社区数字化气象灾害应急管理指挥系统通过引入气象灾害实况监测预警,提高气象灾害预警能力,并基于SuperMap GIS平台建立气象灾害应急预案管理和应急指挥、应急救助系统,将应急指挥的各种联动机制、协作机制、救助机制以及当地的风险区划、救灾资源、预警信息共享等联系在一起,实现了部门资源共享,为应急指挥首长和参与协作的专家及业务人员提供最大可能的信息资源服务和决策指挥支持,能够及时监测重大、突发气象灾害及各类衍生灾害,如暴雨、洪涝等,系统直观、清晰、可视化程度高,能够科学进行灾害预评估,有效处置突发重大气象灾害,预防和应对气象灾害造成的损失。

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