基于GIS的应急管理业务底图可视化应用

文／北京市应急指挥保障中心 陈利明 北京市应急管理科学技术研究院 张玉昆

习近平总书记指出：“要加快遥感、地理信息系统、全球定位系统、网络通信技术的应用以及防灾减灾高技术成果转化和综合集成，建立国家综合减灾和风险管理信息共享平台，完善国家和地方灾情监测、预警、评估、应急救助指挥体系。”因此，使用国产化地理信息平台支撑应急管理工作恰逢其时。地理信息系统（GIS）是研究采集、存储、管理、分析、描述和应用空间地理相关数据的技术，具有数据空间定位、数据分析、海量数据管理和可视化展示功能。GIS能够整合各类地理信息、应急资源、灾害现场等数据进行展示和综合分析，为安全生产、防汛抗旱、森林防火、地质灾害等活动提供空间支持，实现各类矢量、影像、DEM、三维等地图数据资源的一张图展示。

GIS在应急管理中的作用

GIS因其特有的空间数据管理能力及强大的检索查询、空间分析功能，能为应急管理业务实时获取信息并提供强有力的工作平台和技术支撑。其主要作用包括：

GIS具有海量空间、属性数据快速处理能力，提供空间数据和相关属性数据的快速存取和管理功能，可实现灾害数据查询、更新、统计、模拟分析和预测评价；提供分层的可视化显示、空间和属性数据间的互动查询功能；提供多种空间决策功能，包括空间量测（距离、面积量算）、图层管理（图层显示、激活）、缓冲区分析（范围、距离）等。

除上述基本功能外，GIS还可与灾害分析预测模型相结合，如GIS与灾害扩散模拟模型、元胞自动机模型、专家知识系统等相结合，构建智能化的应急指挥调度系统。

GIS应急管理过程中的综合应用

通用GIS服务

服务发布。支持高分辨率的影像数据、矢量数据、DEM数据、三维数据等地理空间数据服务发布，为防汛抗旱、森林防火、地质灾害、生产安全的监测与展示提供更高精度电子地图技术支撑。

地图服务。面对灾害监测、应急指挥等业务场景，提供地图服务功能，实现地图数据的操作与展示。支持地图拖拽、全图显示、多方协同标绘、自由放大/缩小、固定比例放大/缩小、卷帘、鹰眼、地图刷新和距离/面积量算等功能。

数据查询。根据应急指挥调度需求，可对灾害范围、范围内的数据进行空间查询。

服务聚合。通过服务聚合可以将各处的GIS服务聚合为一个服务供用户访问，实现资源整合。将相同坐标系的矢量、影像、DEM、三维地图直接按照地理范围叠加，叠加后的地图可作为一个地图服务供用户访问。

应急一张图可视化展示

信息接报。突发事件发生时，通过GIS地图标绘事件发生地点、影响范围，加载联动现场图像等。

GIS可视化展示。支持影像数据、地形数据、模型数据、矢量数据、二维地图、带有符号的三维场景等二三维数据发布，适应不同类型终端访问。可实现基础地图数据、救灾人员、救援车辆、受灾人员以及社会救援团队（个人）等数据在一张图上展示，并提供导航服务和位置、路线服务功能。

应急动态标绘。基于一张图的协同标绘，可实现应急指挥过程中的跨层级、司局、部门动态标绘、协同处置。

应急事件辅助分析。基于Web的多种空间分析服务，可按需提供各种空间分析功能。

态势展现。通过GIS将突发事件的发展过程、处置过程以时间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，分析事件发展态势，实现态势展现、态势推演及事件回放等功能。

危险评估与规划。通过GIS空间定位，对各种可能发生的突发事件进行分析评估，在空间上确定危险源区域与需要重点保护的区域，并分析评估突发事件带来的直接影响和间接影响，得到突发事件区域内的风险概况。

应急指挥调度管理

现场信息管理。可以进行灾害现场信息的实时查看以及历史信息的查询显示。

应急预案管理。将应急预案中的人员、物资、设施、实施等通过GIS手段在地图上显示，并按照时间进行演进，形成真正空间化的应急预案。

应急态势展示。将灾害现场动态情况以图、表等形式进行展现，辅助应急指挥会商和决策。

应急资源管理。基于地图，对救灾物资、救灾人员、救援车辆、专家库等应急资源进行可视化展示。

应急指挥调度。基于一张图，实时展示灾害事故现场态势，通过智能辅助系统可获取应急处置参考方案，实现基于GIS的应急救援指挥调度。

应急过程监督管理。可对灾害发生后的应急启动、应急过程、技术会商、应急结束、应急案例库管理、信息发布等全过程进行管理监督。

灾后恢复。基于GIS的空间分布，全面了解灾后的人口、空间、经济等受损失情况，为灾后恢复重建提供可视化支持。

典型应用场景

森林防火

利用GIS展示不同比例的森林地形图，构建森林火灾档案、森林防火带、森林消防瞭望塔分布图、森林防护林人员分布图以及林业资源信息等数据，为森林防火体系提供强有力的数据专题图支持。

当发生森林火灾时，通过卫星遥感、航拍、无人机、巡逻队伍等途径，获取火场情况。根据林业分布、可燃物分布、水源分布、地形地势、风速和方向，建立基于GIS的火灾蔓延数学模型，分析火场边界，计算防火道。同时，通过地理信息系统分析最优的救火路线，确定需投入的消防人员数量、设备支援等情况，为森林防火扑救提供科学、全面的可视化展示并得出最佳的扑救方案。

防汛抗旱

利用GIS展示降水、气温等致灾因子数据，地形、地貌等运载环境数据，结合水文实时监测数据，建立防汛抗旱三维模型，模拟不同降水条件下，洪涝、干旱等灾害发生场景，模拟洪涝淹没过程、台风路径，为防汛抗旱提供有力支持。

当发生洪涝时，可对洪涝等级、各河道水库等基本要素的可视化和详情查询，对洪水淹没过程进行三维仿真演示，进行洪涝损失的预判，开展历史相似洪涝的损失对比分析，结合救灾物资、救灾人员等分布，形成应急指挥调度方案。

当发生台风时，接入台风相关数据和基础地理信息等数据，对当前发生台风的路径、中心气压、移动速度、移动方向、风力、风圈半径、影响区域等台风基本要素进行可视化，同时对台风引起的降水、海浪、风暴潮分布等进行展示分析，将房屋、交通设计、人口分布等台风影响区承灾体进行可视化展示，对本次台风的损失进行预判。结合救灾物资、救灾人员等分布，形成应急指挥调度方案。

地质灾害

某省地质灾害防治信息平台，搭建了应用系统开发框架及相应的技术开发规范，建立数据服务管理、标准体系管理和安全防护体系，实现基于遥感技术的地质灾害调查、危险性评估、监测预警和及时的灾害发布等应用，构建及时有效的灾前、灾中和灾后应急管理体系。

某省地质环境综合业务平台，可以实时监控监测点的详细信息及监测设备信息和监测值。建立地质灾害监测物联网平台，实现了多源监测设备的无缝接入和海量监测数据实时汇聚，为某省地质灾害及时化预警预报提供了可靠的应用支撑。

安全生产

“城市生产风险防控系统平台与示范”课题，通过对城市生产安全大数据组织管理与挖掘各种关键技术的整理和分析，提出基于语义时空索引与专家经验模型的海量城市生产安全数据智能检索技术；结合预案抽象建模技术、三维可视化技术、事故过程模拟仿真技术建立不同应急预案三维虚拟场景，并通过三种数字可视化应急预案的三维应急演练与培训专题示例的分析、设计和实现，建立数字可视化应急预案与虚拟演练培训系统；利用城市生产安全应用软件集成框架实现软件模块的无缝整合，实现监测-预测-应对-重构4个互嵌式的一体化集成平台的设计、研制和集成。

某省非煤矿山安全监管信息系统，实现了预警信息采集、推送和反馈等流程再造和预测预警信息的闭环管理，可对非煤矿山企业安全监管服务集成与可视化监管。

国产化GIS能够发挥空间综合展示、应急资源管理、应急辅助决策等优势，将应急管理转变为空间可视化管理，为灾害监测、应急指挥调度提供更为精确的信息和服务。