GIS与智慧应急

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摘要：从城市应急管理中存在的问题出发，提出了智慧应急管理的思路和理念，并剖析了智慧应急的三个重要方面：感知、分析和处置，并对GIS在各个环节中所发挥的重要的基础支撑作用和辅助决策作用进行了详细阐述。

关键词：GIS ArcGIS 智慧应急 应急管理

Abstract: This article summarizes the main problems of the urban emergency management, proposes the thoughts and ideas of the intelligent emergency management. It also analyzes the methods of perception, analysis and process, which are the three important aspects of emergency management. Moreover, it describes how GIS plays an essential role in all aspects as the foundation and decision-making supporting in detail.

Keywords：GIS, ArcGIS, intelligent emergency, emergency management

1.智慧应急应需而出

应对重大突发公共安全事件的处置能力是城市现代化程度的一个重要标志，直接关系到人民的生命财产安全、社会稳定和国家的安危。现阶段，我国正进入“突发公共事件的高发期”和“社会高风险期”，如何应对这“两高”，是我国政府的当务之急。目前，城市应急系统建设正处于高速发展阶段，在2008年抗击冰雪灾害、汶川地震、北京奥运和2009年国庆阅兵等重大事件中为灾情报告、应急指挥、实施救援等起到了重要保障作用。

随着国际化进程的加快，大中城市的安全保障问题变得十分重要，在此背景下，强化安全监控、预警防范、突发事件的快速处置等变得十分迫切。大中城市的供水、供电、公共交通的安全与保障体系变得越来越为重要。应急系统是政府重点工程，事关国计民生，非同小可。由于突发事件往往影响面大，需要多个级别多个部门联动运作，带来管理的难度，需要的不仅仅是各方的合作态度，更是协作管理的手段。

目前，各级政府已经根据《国家总体应急预案》的要求制定了一系列的应急预案，但是这些应急预案多以文字形式存在，当突发事件发生时，根据事件等级，启动相应预案协调相关职能部门应对突发事件。然而，这种方法无论是在响应速度，还是在执行效率上都存在诸多问题，在预防，分析，追踪方面也无法提供科学的方法与指导。

1.1 城市应急管理中不足

总结起来，目前城市应急管理存在着如下不足之处：

（1）应急处置需要跨越多个部门，多个专业的统一的指挥中心，确保信息通畅。具体包括：气象、环保、交通、公安、城管、卫生、质监、工商、林业、海洋、水、电、气、工业生产等。

（2）各个部门可能已有自己的应急和监控系统，但是都是互相孤立的。目前城市的终端监测设备没有统一的标准，数据格式、设备厂商不同，信息整合难度大；信息不能及时有效发布，可能带来衍生的其他的安全事故。

（3）各个部门组织协调，资源调度不能统一。仍在使用传统的通讯沟通方式；调度方式以人工为主；缺少IT技术支持；缺少统一标准。

（4）预案的定义和执行停留在手工和纸质方式，对应急事件的处理缺乏及时监控。

（5）现有IT系统对新的应急事件不能快速反应和及时处理。

1.2 智慧应急解决应急管理之“痛”

智慧应急从事前的预防与准备、事中的感知与响应、事后的恢复与总结三方面出发，解决目前应急管理中遇到的问题。

1.2.1 事前—预防与准备

（1）风险辨识与分析：辨识风险源、重点防护目标、关键基础设施等；通过风险分析来鉴别灾害事件潜在方面及影响程度。

（2）数字化预案管理：对预案进行建模，来制定紧急事件处理计划及工作列表；对预案进行分析，来确定预案所能覆盖的紧急事件范围及复杂度；对预案进行仿真。

（3）应急资源管理：建立、管理和维护应急资源库。

1.2.2 事中—实时感知及快速响应

（1）监测预警：快速全面获取事件的相关信息，特别是事件现场周边的数据,如温度、湿度、气体浓度、降雨量、风速、风向等；以及现场动态视频或者静态图像等。结合专业模型预测突发事件的影响范围、影响方式、持续时间和危害程度等，减少衍生次生灾害发生，为应急救援决策的制定和实施提供支撑。

（2）处置救援：应急指挥人员掌握应急队伍、应急物资、应急装备等资源的分布情况，会同相关应急机构、部门和地区研究提出部署和调度指挥方案，及时将突发公共事件发生发展情况和应急处置进展情况传递给有关方面，实现协同指挥、有序调度和有效监督，提高应急处置效率。

（3）应急资源保障：制定应急资源的优化配置方案，对应对过程中所需资源的状态跟踪、反馈，保证资源及时到位，满足应急救援工作的需要和灾区群众的基本生活。

1.2.3 事后—重建恢复及分析总结

（1）评估重建所需投入

（2）统一管理志愿者

（3）各界捐助物资的追踪可视化

（4）支持损毁状况评估及合理赔付要求

（5）开展事后分析、总结报告

（6）进一步改进预案以应对将来

智慧应急的最终目的是从智能感知、智能分析、智能处理等三方面解决目前应急管理中遇到的问题，提高应急管理水平。

2. 智慧应急之“眼”—感知是基础

监测监控和信息接报贯穿于常态化和非常态化应急管理中，智能地获取多方面信息，如温度、湿度、气体浓度、降雨量、风速、风向以及现场动态视频或者静态图像等，是实现智慧应急管理的基础。

随着物联网概念的提出和逐步实施，为准确、快速获取多方面信息提供了基础。通过城市中连接在一起的各处应急信息采集点，包括安防系统、交通系统、气象系统和公安系统的实时监控设备，实时通过网络将监控信息传输给城市各应急部门，便于监控现场情况、为综合研判、协同处理提供辅助支持。

物联网的概念最早是在1997年ITU系列会议上提出的，英文名称叫“Internet of Things”，即“物物相连的互联网”，被称为继计算机、互联网之后，世界信息产业的第三次革命浪潮，主要是通过射频识别（RFID）、红外感应器、全球定位系统、激光扫描器等信息传感设备，按约定的协议，把任何物品与互联网相连接。

但是现在提出的物联网比原有概念已经有了很大的扩展，引入了传感器网和无线网络，覆盖了互联网，其应用更加广泛。提到物联网，有很多概念，如泛在网、传感网、智慧地球、感知中国等，这些概念的不同在于出发点和侧重点不同，而基本内涵是一样的。物联网是对于世界上的事物进行感知、识别，进行智能的分析。而传感网是采用大量的智能传感器的节点，形成无线自组网络系统，传感网是物联网的承载方式。泛在网所强调的是无处不在的服务，在泛在网的网络内，涵盖了各种的感知设备、通信网等，是传感网的承载。

感知层由各类传感器组成，这是物联网的基础部分。最广义来说，传感器是把各种非电量转换成电量的装置，非电量可以是物理量、化学量、生物量等。在应急管理中，需要监控各类传感器，包括液位传感器、速度传感器、振动传感器、压力传感器、红外线传感器、图像传感器等，以及从移动应急平台传递的各类现场信息。

3.智慧应急之“脑”—分析是核心

要实现智慧应急管理，智能分析是核心。获取多方面的监控信息后，需要进行综合的分析研判，判断事件预警等级、影响范围确定、周边因素分析、可用应急资源分析、物资配送路径分析、人员疏散路径分析等等，都需要有强大和足够聪明的大脑----应急平台。

应急平台是以公共安全科技为核心，以信息技术为支撑，软硬件相结合的突发公共事件应急保障技术系统，是实施应急预案的工具；具备日常管理、风险分析、监测监控、预测预警、动态决策、综合协调、应急联动与总结评估等功能。

通常提到的“应急联动系统”、“应急指挥平台”和“应急信息系统”等，都从不同侧面对“应急平台”进行了描述。但是需要明确应急平台与信息平台和指挥平台的区别：

（1）应急平台不仅仅是信息平台：信息平台只提供“过去”和“现时”的状态数据，应急平台需要提供“未来”灾害发展趋势、预期后果、干预措施、应急决策、预期救援结果评估，以及全方位监测监控，具有发现潜在威胁的预警功能。

（2）应急平台不仅仅是指挥平台：应急平台是为应急管理服务的，包括“平时”以及“战时”，应急平台能对突发公共事件进行科学预测和危险性评估，能动态生成优化的事故处置方案和资源调配方案，形成实施应急预案的交互式实战指南，为应急管理提供便捷的工具，为指挥决策提供辅助支持手段。

应急平台由基础支撑系统和综合应用系统两大部分组成，即硬件支撑和核心应用。支撑系统包括：通信系统、计算机 网络系统、图像接入系统、视频会议系统、移动应急平台、安全支撑系统和容灾备份系统等；应用系统包括：综合业务管理系统、风险隐患监测防控系统、预测预警 系统、智能方案系统（即数字预案系统）、指挥调度系统、应急资源管理和保障系统、应急评估系统、模拟演练系统和数据库系统。

4.智慧应急之“手”—处置是根本

完成信息获取和智能分析之后，最终目的是要完成应急事件的处置，减少灾害造成的损失，这需要快速协调多方处置力量，各负其责、高效有序的完成事件处置。在这个过程中，应急资源的调配与应急资源保障显得的尤为重要。

4.1 应急资源调配

应急指挥人员掌握应急队伍、应急物资、应急装备等资源的分布情况，会同相关应急机构、部门和地区研究提出部署和调度指挥方案，及时将突发公共事件发生发展情况和应急处置进展情况传递给有关方面，实现协同指挥、有序调度和有效监督，提高应急处置效率。

4.2 应急资源保障

应急保障系统实现对人力、物力、财力、医疗卫生、交通运输、通信保障等资源的管理，包括资源监控（应急资源跟踪反馈、应急资源分布、应急资源状态等），以及资源储备、配置、调度和编码管理等。完成动态掌握主要救援队伍、应急储备物资和救援装备、应急通信系统、医疗急救机构、应急资金储备等状况；提供对应急资源的协调管理，进行应对过程中所需资源的状态跟踪、反馈，保证资源及时到位；实现对公共安全领域内多个部门的专业技术装备信息的统一管理。

5. GIS在智慧应急中的应用

城市应急管理应满足日常值守应急和处置突发公共事件的需要，应急业务分为常态业务和非常态业务。常态业务指没有突发公共事件发生时的应急管理业务，而非常态业务则反映了突发公共事件发生时的业务。根据应急管理工作流程，常态业务主要是预防和应急准备工作，包括值守应急、应急规划与平台建设、预案管理、应急演练、应急培训、科普宣教等业务；非常态业务涉及监测与预警、应急处置与救援、恢复与重建等过程，包括突发公共事件发生时的应急值守、风险源监测、风险隐患排查、分析研判、预警信息发布、职能辅助决策、指挥调度、应急资源保障、恢复重建和应急评估等业务。其中常态和非常态业务均涉及应急值守、风险分析、预测预警和应急资源保障。

5.1 GIS服务于应急日常管理

应急日常管理作为常态化管理的主要工作，包括应急日常值守、应急事件接报、应急专题数据维护、预案管理、应急专题图打印以及应急培训与应急演练，在以上的各个环节，GIS都可以提供很好的支撑。

5.2 GIS服务于风险隐患监测与预测预警

为降低突发事件的发生概率，需要在平时做好风险隐患监测与预测预警，做到防患于未然，GIS在重大危险源监控、移动危险源监控、综合预测预警和风险评估中都起到了重要作用。

5.3 GIS服务于应急处置救援

应急事件处置中，需要综合各方面的信息，如天气因素、环境因素、周边人口、危险品物质类别、事发时间段等各类因素，通过GIS可以将各类影响因素进行综合考虑，进行综合分析，对事故的进展进行态势感知，为应急指挥辅助决策提供支持。

在应急业务实战中通常会用到第三方开发的模型，例如人员疏散模型、危险品扩散模型、综合预测预警模型、衍生次生灾害预警模型、人群疏散避难模型、智能研判模型、评估模型等。ArcGIS可以接入第三方开发的多种应急业务分析模型，提高系统业务服务能力。

将突发事件的发展过程和针对该事件的处置过程以时间的先后顺序展现在地图上。使用事件模型，在地图上模拟出事件的发生、发展、结束的状态，根据时间的推移事件发展态势的变化，实现态势展现、态势推演及事件回放等功能。

根据事故发生地点的具体位置，GIS帮助快速选择和按照最优路径调配营救力量，将应急物资、救援人员、以及救援车辆的实时分布位置展现在电子地图上，结合事故发生现场的情况，指挥和调度人员和物资快速到达事发现场。

根据危险发生的类型，GIS能够建立危险影响和扩散的方向和速度模型，从而快速决策出避难区域和制定补救措施。在某些类型的突发事件，如火灾、危化品泄漏等，需要考虑如何快速的将受灾人员撤离到避难场所，借助GIS的最短路径分析，可以快速生成人员疏散路径。

在应急业务以及应急预案的制作与应急事件的处置过程中，需要通过地图来标绘事件态势。ArcGIS特有的B/S架构下的态势标绘，为多级应急指挥的协同标绘和动态推演提供强有力支持。

5.4 GIS服务于应急评估与恢复重建

GIS是建立各类应急事件评估模型的基础，包括各种信息处理模型、地学模型、自然灾害应急评估与预评估模型、影响评估模型等，利用GIS可实现灾情的快速评定。

灾情评估是利用遥感信息、观测信息，并依据社会经济背景数据库、自然地理、地质条件数据库和历史灾情数据库，对灾害进行监测的基础上，对受灾地区进行实时或准实时的灾害应急评估，主要对灾害的规模大小、可能造成的经济损失和人员伤亡进行评估，对受灾地区的灾情进行评定。

应急资源和应急能力的评估包括对突发性事件处理过程、已有的应急资源和应急能力进行评估，明确应急救援的需求和不足。按照应急预案的相关规定，建立评价模型，再现应急过程，并且将应急资源、人员分布等展现于电子地图上，结合GIS的空间分析模型，对应急过程前、过程中和过程后的物资、人员的部署以及救援方式的规划等进行综合评估，形成应急能力评估报告。

当事故发生以后，恢复重建的工作随即开始，包括为灾民提供临时住所、食物和水，恢复电力供应和通信系统等。

利用移动GIS平台，可以在野外更新中心数据库的数据，结合GPS信息源，可快速定位到每一个受损设施以及受损地区，标出其具体受损程度和数量。移动GIS平台所采集的数据可在野外更新中心数据库的数据，由中心数据库所支持的GIS灾后评估系统对损失做出准确的评估，由重建部门根据地区受损和人口分布等情况进行避难所配给、食物配送、医疗救助点的设置以及基本生活设施的规划。

在长期的恢复工作中，需要将受灾地区完全恢复到灾难发生以前的状态或者建设得更好，包括重建房屋、给排水系统、街道、桥梁、医院、学校等，可以通过GIS显示和跟踪恢复重建的规划和实施过程。

6. 总结

随着智慧城市建设步伐的加快，最能够体现智慧城市优势的城市应急管理也被提到了足够的高度，智慧应急应需而出，解决城市应急管理中的突出问题，GIS作为基础支撑系统和辅助决策系统，在应急日常管理、风险隐患监测防控、预测预警、应急处置救援、应急评估和回复重建等方面都发挥了重要的支撑作用。