暴雨拷问下的城市防汛信息化建设

吴文琦

2012年7月21日，北京遭遇了有气象记录以来的最大暴雨，随后，台风、暴雨、泥石流等自然灾害横扫我国多个城市，接踵而来的侵袭、内涝令中国城市基础设施建设经受了前所未有的挑战。在“暴雨拷问城市良心”的质疑声中，城市管理者们应进一步思考：如何利用信息化手段，为城市防汛精细化管理提供有力支撑？

7.21北京暴雨阴霾日渐远去，然而城市内涝所书写的长长的遇难者名单，已成为国人心中永远的痛。据相关管理部门表示：北京的排水系统，建设于上世纪80年代，参照苏联等干燥国家的建设标准，设计基本上以1～3年一遇为考量，对于目前北京气候而言可谓偏低。

灾后，“城市基础建设要补上防汛这一课”的呼声一浪高过一浪，而值得人们注意的是：无论新城规划，还是老城改造，作为各项基础设施的神经中枢，信息网络是城市防汛建设的关键所在。

拷问暴雨中漏洞百出的信息系统：各部门灾害预测预报信息和通讯指挥系统各成体系，未做到信息资源共享；已有建设项目集成与系统化不够，缺乏防灾减灾科技平台的建设；灾害的监测、评估缺乏统一标准，难以相互比较和分析；基础设施建设、科研设备购置、防灾减灾基础研究和先进技术推广应用等多方面资金投入不足……

随着自然环境不断恶化，突发灾害性事件发生频率愈加频繁，有远见的管理者已清晰意识到：灾害防治理念应向管理、预防等“软性”因素——信息化管理倾斜。

数字化城市应对突发事件

数字城市技术是一种新兴发展起来的技术,它不仅可以实现城市中各类信息资源共享，还支持各种应用模型。怎样利用数字城市系统的信息资源和其先进的支撑技术？建设城市的数字防灾减灾系统，应该也涵盖防汛的内容。

数字城市付诸防汛的应用就是以数字地形图、卫星遥感镜像、数字地形模型、景观模型为空间定位商务基础数据库，结合汛期时我们所关注的地下管线、规划、土地、道路、房地产、人口、商业、水利、电力、电讯、企业信息，建议专项数据库，辅助监控、决策、指挥、发布系统，对城市信息系统进行新建和再造，是实现信息快速收集、传播和交互的IT基础架构。数字化城市则是从更广意义上，为抢险救灾、灾害评估和灾后重建规划提供了及时有效的信息综合服务，协调各部门的行动，来做到统一的信息共享和指挥，也为今后综合减灾与风险管理提供了参考模式。

面对防汛之类突发事件没有应急预案是十分可怕的，数字化城市能够实现精确、高效、全时段和全方位的城市管理，是城市管理机制的创新和突破，以其统一高效、数据全面、综合分析、快速响应等特征全面满足救灾现场智能化管理事前规划的需要。

气象预报插上“云”翅膀

天气预报数值化、精细化是气象预报发展的潮流，也是信息技术能力的体现，最为显著的就是云技术的应用。随着数值天气预报技术的不断发展，数值天气预报越来越需要大量高性能计算资源的支持。云计算在分布式环境下，以资源聚合的方式来增强气象预报的时效性，在汛期显得弥足珍贵。

云计算在气象部门的有效运用，最直接的成果之一应当是大幅降低终端用户的工作代价。气象部门最远端的业务用户已完全没有必要为完成业务工作而在当地配置众多服务器、存储设备，以及为维护这些设备而建立计算机房；在数据处理方面，实现“云计算”可以完成对数据资源的集约化，使得数据资源使用更为简捷，提高服务质量。特别是在汛期这种“特发”状态下，最大限度地发掘并发挥出所有资源的潜在价值，最大限度地提高资源的使用效率，从而提高信息化建设的整体效益和效能，以工作环境的大幅改善及工作代价的大幅降低来促进气象部门技术水平的提高、业务能力的增强、管理质量的提升，才能满足“防汛”核心业务目标的需要。

据称广州热带海洋气象研究所数值预报团队借助深圳云计算中心强大的计算能力，突破精细化数值预报计算瓶颈，初步实现了数值预报水平分辨率从6公里提高到3公里，预报时间从逐3小时提高到逐小时滚动预报。这种预报精度对于“北京7.21暴雨”还是不够的，但我们相信随着云技术的成熟和深入应用，汛期中的预报精度是有保证的。

物联网令防汛救援有的放矢

物联网是通过射频识别（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，进行信息交换和通信，以实现智能化识别、定位、跟踪、监控和管理的一种网络概念，促进了信息在汛期中收集、分析、传播、使用的便捷性。物联网利用前端的传感器、设备，能够把内涝灾情信息感知到，同时通过不同层次的系统向数据系统，能够把灾害性信息实时地通过不同的媒介，不同的介质进行传播，像传真，LED大屏，短信，大喇叭等等，能够告诉这个地方可能会发生内涝灾害。

在救灾过程中，利用RFID对进入灾区现场的人员进行有效管理无疑是个很好的方案。 灾民身份的确定，伤势情况的统计，灾民原有健康信息的记录管理，灾民位置移动和跟踪，灾区现场救灾物资发放管理。从城市内涝防治的角度，一个人通过手机、或者植入一个RFID芯片后可将一个人体的健康信息、人的位置信息通过全球卫星定位系统传递给城市管理系统，特别是在城市内涝发生时，可以迅速的通过公共管理指挥系统实施智能调度，便于政府实施灾情抢救、个体自救、以及现场控制管理。

从“5·12”汶川地震到玉树地震、舟曲泥石流，四川等省市利用最新的物联网技术、地理信息技术和移动信息化技术，开发出了“灾汛预警通”系统，对各类地质灾害进行监测预警，收到了较好的效果。遗憾的是，已应用于重大地质灾害防治的物联网技术，在城市内涝防治领域没有得到很好的应用。

计算机仿真助力城市排涝

针对汛情出现、城市排涝，相关部门需要对系统进行试验，了解其运转状态，测试比较不同方案，找出最优解决方案。然而，瞬息万变的水情容不得人们对排涝系统进行试验。此外，现实世界试验成本过高，或根本无法进行试验，也成为相关部门不得不面对的问题。

在这种情况下，人们从现实世界转向虚拟世界，在无风险条件下对系统模型进行仿真实验，然后将得出的解决方案映射到现实世界里。

经过半个多世纪的发展，计算机仿真已经从纯数学仿真，实物在回路中的数学与实物混合仿真，发展到现在的人在回路的智能化仿真。从仿真的深度和广度来看，计算机仿真已从单系统单设备仿真，发展到多系统体系仿真和复杂系统仿真。

排涝系统是一个高度动态，高度变化的复杂系统，水情分布永远在波动，排涝设备运行也不会一成不变，任何一个环节的表现在很大程度上依赖于其他环节的表现。正如单方面提升排涝设备运行的效率不足以应对，优化单一个环节未必带来整体效率的提高，有时甚至会牺牲其他环节的表现水准。因此，仿真技术将排涝系统作为一个整体系统来研究，利用计算机技术实现可试验性、可量化性和快速性，使得仿真技术有着比其他分析工具更强的说服力和直观性。

《中国21世纪初可持续发展行动纲要》提出，把加强灾害综合管理、提升防灾救灾的信息化水平纳入保障国家可持续发展规划的战略中，防汛信息技术促进经济与社会的持续发展的重要意义也是不言而喻的。

目前，防治城市内涝的防汛信息化存在发展障碍，主要源于两个方面：一为抱有侥幸心理，针对像北京这样降水量一直不大的城市，为了防治偶然性内涝事件做出最高防范标准的投资，需要人们勇于承担、科学决策。另一方面，是信息技术应用的创新性，即在保障公共安全的前提下，鼓励并包容为实现防汛信息化建设和营运所进行的创新，包括网络发展创新，网络服务创新，信息技术应用创新，商业模式创新等，促使防汛信息化社会效应、经济效益双丰收。