GIS技术在智慧应急中的应用

◎ 甄林锋 高霖 陈於立

GIS技术在智慧应急中的应用

◎ 甄林锋 高霖 陈於立

从智慧应急核心业务出发，提出智慧应急管理对GIS的关键需求，结合GIS在应急行业的相关技术和应用案例，对GIS在智慧应急各个业务环节所发挥的重要作用和价值进行了阐述。

GIS ArcGIS 智慧应急 遥感

应对重大突发应急事件的响应速度和处置能力已经成为衡量一个城市现代化和智慧化的一个重要指标，它直接关系到生命财产安全、社会稳定和国家安危。近年来，我国突发公共事件频频发生，特别是2015年8月12日的天津爆炸事故以后，如何应对“突发公共事件高发期”和“社会高风险期” 是我国政府的当务之急。

随着科技的快速发展，地理信息系统（Geographic Information System或Geo－Information system，GIS）作为一项重要的技术手段，其应用已经从传统的测绘、国土、规划等行业普及到其它政府部门和社会公众等各行各业，甚至成为其领域的一个重要业务支撑平台。同时，GIS在应急行业也发挥了重要作用，基于GIS技术的智能感知、智能分析、智能处理也已成为智慧应急的三大智能保障，可以从应急事件的前期预防准备、中期的实时感知和快速响应以及后期的重建恢复与分析总结等方面，很好地解决目前应急管理中遇到的各种难题，大大提高应急管理部门的管理水平。

1、智慧应急

智慧应急是一个综合性的信息系统工程，单点的“智能”不足以称为智慧，它的考量因素从纵向上贯穿于应急业务的各条业务线的全过程，横向上连通各业务环节的诸多信息内容。通过一个统一的平台将各个独立的“智能单元”整合起来，构成一个完整的智慧应急体系。

1.1 全方位的智能感知是智慧应急的基础

不管是常态化应急还是非常态化应急，现场监控、信息监测和信息接报是最基础的应急保障，也是贯穿整个应急业务的基础工作。例如现场动态以及温度、湿度、气体浓度、降雨量、风速、风向、微量元素的含量等全方位的信息都是应急处置的信息基础。这些信息将会以语音、数字、图像、文字等不同形式为应急处置人员提供决策基础。

当前，物联网和移动互联技术的推广与实施为快速、准确获取这些全方位的信息提供了重要技术手段。在城市智慧化的过程中，信息采集传感器遍布城市的各个角落，包括安防监控、交通路况、大气环境、智能识别等设备，就像城市的一个个神经元，时刻感知着整个城市的实时动态。随后，这些信息通过各自的网络渠道输送到应急部门，从而为智慧应急提供了基础保障。

1.2 综合智能的研判分析是智慧应急的核心

当神经元将信息采集送至神经中枢以后，如何快速准确地对这些信息进行识别、过滤、处理、响应成为智能系统的关键，在整个判别过程中往往需要将各种信息进行综合处理，这是人脑的智慧。所以，要实现智慧应急管理，智能分析成了重要核心。在应急业务中，当各种信息采集终端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、周边因素分析、确定影响范围、分析可用应急资源、分析物资配送路径、搜索人员疏散路径等等，也需要足够强大和聪明的大脑—应急响应处理平台，进行智能分析。

应急响应处理平台是构架在以通信系统、网络系统、图像识别、视频系统、移动终端、安全和灾备系统等软硬件设施为基础，以信息安全技术为保障的平台，为突发公共事件的应急响应提供重要技术支撑。一个优秀平台应具备日常应急管理、风险识别、实时监控、信息监测、预测预警、动态决策与综合评估等全方位的服务能力。

1.3 智能快速高效的处置是智慧应急的根本

应急处置是上述信息采集和分析的最终目的，也是完成应急救援、挽救生命财产、减少灾害造成损失的重要活动。

在这个活动中需要协调多个部门、调配多方应急保障资源。

在应急处置之前应急指挥人员需要准确掌握救援队伍、应急物资、装备等资源的分布状况，不仅如此，还需要将这些资源分布信息及时共享给指挥调度和决策人员；同时结合当前灾情的实时动态，做出有序、合理、高效的调度方案。所以准确掌握应急资源状况成了应急处置的重要基础。救援物资的分类管理应该纳入完整的救援资源体系，在整个体系内使用统一的规范体系进行组织管理。

在掌握这些准备的应急资源后，结合现场灾情动态，如何合理调配资源成了关键。应急资源（人力、物力、财力、医疗卫生、交通运输、通信保障等资源）具备各自的时空特性， 整个应急平台需要对整个协调管理过程进行实时状态跟踪、反馈，必要时进行应急中的应急处理，确保各种应急资源及时到位。

2、GIS与智慧应急

图1 陕西省应急体系地理信息平台

图2 陕西省危险源分布图

图3 当前区域医疗机构和危险源分布图

图4 救援车辆到达时间分析图

通过前文的描述，应急平台应满足常态应急和非常态应急的需要。常态业务的内容主要指前期的预防和应急准备工作，业务活动包括值守应急、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；非常态业务内容包括监测与预警、应急处置与救援、恢复与重建等过程，具体业务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。GIS技术作为地理空间信息的获取、处理、管理、分析、发布和分享的重要手段已经深入到应急的各个业务活动，而且发挥了重要的作用。

2.1 GIS与应急日常管理

通过使用GIS构建应急地理信息平台，将应急日常管理中（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）的各类应急资源进行空间化，俗称“上图”，为应急业务人员

提供重要的可视化的资源保障。

图5 危险品销售点实时监测

图6 某时段消防车和城管执法车的分布

例如，陕西省应急体系地理信息平台囊括省级34个厅局部门、10个设区市等专题数据40余万条，集成GIS、RS、GPS、现代化通信和计算机技术，以多源、多尺度基础地理信息为基础，有效整合和展示各类专题数据，为突发事件处置提供了有力的技术支撑。

基于GIS平台搭建的应急综合数据库，包括辅助决策、数据维护、共享交换、运维管理及移动终端等五个子系统，形成了集信息采集、应急管理、查询统计、综合分析及辅助决策等为一体的陕西省突发公共事件应急决策地理信息平台。

用户可以通过事故点、事故区域、城市、资源类型等多种方式对应急资源进行查询定位、资源详情查看等。通过平台，应急人员结合电子地图，非常直观清晰地了解当前资源的分布和储备状况。通过路径模型分析功能，可以分析救援物资抵达现场的路径和时间。日常的应急资源维护为灾情发生时提供了重要的基础物资信息保障。

2.2 GIS与风险隐患监测和预测预警

风险隐患监测与预测预警的目的是防患于未然，尽可能的避免灾害发生。任何重大危险源的存储、转运等使用都必须受到严格的管控和监控。使用GIS技术可以第一时间对重大危险源存储、转运进行过程监控，通过综合决策分析，对危险源进行预警划分和风险评估，最大限度地将应急灾害控制在可控范围之内。

例如，下面的事例就是基于ArcGIS平台专门搭建的“春节期间烟花爆竹综合管理物联网应用系统”。春节期间，可以在所有烟花爆竹销售点都安装监控系统，24小时监控销售亭及周边的情况，并实时将监控画面传回到安全监管部门监控系统的大屏幕上。

在这套系统中，花炮仓库、禁燃点和燃放监控点的位置信息都被标注在地图上，此外还可以整合来自消防、环保、交通等多个跟应急响应紧密相关的部门提供的信息，比如：应急指挥车、消防车、城管执法车的分布，实时的天气数据、空气质量、噪声数据等。

一旦发生火情等突发情况，应急部门可以综合调度各部门的救援力量，通过GIS的空间分析功能，快速调配救援物资，判断消防车救援的最优路径；或结合风向，利用缓冲区分析，判断灾情影响范围等，使救援部门在第一时间做出快速响应。

2.3 GIS与应急救援响应和处置

应急事件的处置往往与当地的天气、环境、周边人口、周边危险源等密切相关，应急事件发生时应急部门第一时间要获取这些信息。这些信息之间通常会有一定的相关性，单方面的信息不足以支持指挥决策。通过GIS平台可以将这些信息展示在一张图上进行综合影响分析。此外，GIS技术还具备独特的空间特性分析能力，可以将各种信息和专业分析模型相结合，进行专业的预测。

在应急业务实战中通常会用到一些模型，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的模型构建器可以接入第三方开发的多种应急业务分析模型，在GIS平台上进行统一分析展示，通过定制开发还可以与应急平台相结合。这可以大大提高应急业务的服务能力。

2.3.1 GIS与灾情评估

灾情评估是快速进行应急救援响应的主要工作之一。灾情评估是在灾害预

测或灾情调查的基础上，采用一定的方法对已经发生的灾害情况进行综合性或专门性评价，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。灾情评估涉及的信息比较综合，通常会涉及社会经济数据、自然地理、地质条件、气候气象、历史灾情等信息。利用GIS平台对这些信息进行综合分析，可以提高灾情评估的准确性。

遥感技术是当前获取灾后数据的重要手段，通过无人机技术、卫星遥感技术等获取灾后的影像数据，通过灾情前后遥感影像的对比，可以分析评估灾后的受灾区域和严重程度。还可以使用遥感处理软件基于遥感数据，自动提取和分析灾后的受灾对象和面积。这些通过遥感影像解译后的成果可以通过GIS平台进行展现、分析、发布和共享。现在很多遥感软件都可以与GIS软件进行无缝集成，进行遥感GIS一体化应用集成，这使得GIS与遥感相互促进、共同发展。

2.3.2 GIS与应急救援处置

当前，灾后信息获取手段已经非常成熟，如何将这些信息有效地整合和共享，第一时间展现给社会公众和政府决策部门已经成为应急救援与灾后重建的工作重点之一。依托于GIS技术可以搭建一个灾后信息发布、共享、协同的平台。

移动GIS应用在应急现场发挥着重要的作用，我国北斗定位系统也正在普及，信息的精准定位已经不是什么难题。通过移动灾情数据的采集与上报，可以快速构建灾情数据库，通过GIS平台将各种灾情数据及时准确的发布与共享，使相关决策部门及时进行救援物资的调配与灾后恢复决策。

例如：2013年4月20日8时02分，四川省雅安市芦山县发生7.0级地震后，我们立刻启动了“公共突发事件响应机制”，派出多名技术人员前往四川省地震局、四川省测绘局等相关单位，协助开展震后救援决策支持工作。其中一项重要工作就是协助处理震后无人机数据（宝盛乡、天平镇等），提取房屋损坏矢量信息，并协助工作人员进行余震数据提取和分析。在获得各种灾情数据以后，协助开展灾情发布应用开发，余震数据处理，地质灾害数据处理，其他基础数据叠加（行政区划、地名），数据整合、配图、更新，服务发布、更新，现场照片数据处理，提取地理位置等工作。

同时，协助四川省测绘局制作“四川省芦山县‘4·20’7.0级地震地理信息发布平台”（http://www.scgis.net/ LSXEarthquake/ ）。该平台面向社会公众开放，特别是为前往灾区的志愿者及时提供灾区的地理信息，帮助志愿者了解灾区地理环境。平台更新了最新的灾区高分辨率影像、滑坡点、道路阻塞点情况等各类地质灾害点，并整合了受灾前线发回的现场照片以及最新进展等内容。该网站作为了“4·20”官方信息发布的重要窗口。

2015年4月25日尼泊尔8.1级地震发生后，我们协助尼泊尔国际山地综合开发中心（ICIMOD），基于在线的ArcGIS.com平台，快速搭建了尼泊尔地震灾害救援与重建平台。

平台提供了基于GIS所生成的各类专题地图，包括：伤亡情况分布、各类建筑物受损情况分布、次生灾害评估等。通过互联网，相关救援部门可以在第一时间了解各类震后的相关评估情况，从而有针对性、有次序、安全地参与救援，并提高救援的成功率。

3、结语

随着时代发展、IT技术日新月异，智慧城市建设已经从理论陆续落地，各行各业逐渐呈现出智慧的光芒。GIS技术也随着时代发展从幕后的传统技术走向科技前沿，逐渐发展成为城市智慧化的重要基础支撑平台。智慧应急也是顺应时代的发展，GIS将为智慧应急业务提供重要的支撑作用。

作者单位：易智瑞（中国）信息技术有限公司

[1] 范维澄.国家突发公共事件应急管理中科学问题的思考和建议[J].中国科学基金, 2007(2)

[2] 董晓峰等.城市公共安全研究综述[J].城市问题, 2007(11)

[3] 刘志东马龙.应急指挥信息系统设计[M].北京：电子工业出版社，2009年版