淺談城市公共安全應急管理系統

　　城市公共安全應急管理應當堅持以人為本，減少危害的工作原則。這篇文章主要介紹“城市公共安全應急管理系統”的相關知識，小安通過實際案例向大家展示實踐過程，操作方法簡單快捷，實用性強，希望這篇“城市公共安全應急管理系統”文章能幫助大家解決問題。以地理信息系統 （GIS）為平臺 ,集成決策支持系統 （DSS） ,研究開發了“基于 GIS的城市公共安全應急決策支持系統”。該系統包括基礎信息子系統、災害信息子系統、危險源管理子系統、火災分析子系統、洪災分析子系統、地震分析子系統、風災分析子系統、公共安全規劃子系統、應急決策子系統和系統總控模塊等。剖析了當前城市公共安全決策模式的弊端 ,介紹了該系統的結構框架和各子系統的功能 ,提出了一種快速、高效構建城市基礎空間數據庫的技術方案 ,并探討了該系統與城市公共安全體制的融合機制問題。實踐證明 ,在對城市可視化與數字化的基礎上 ,該系統能夠實現城市災害信息的科學管理 ,各種災害分析模擬 ,公共安全規劃以及應急決策支持 ,從而有效提高突發性城市公共安全應急的效率和響應速度 ,為城市公共安全的應急工作提供了有效的輔助手段。

　　引　言

　　城市是以人為主體 ,由社會、經濟、資源、環境、災害等要素之間通過相互作用、相互依賴、相互制約所構成的復雜空間地域系統。隨著我國城市建設步伐的加快和城市化造成人口急劇膨脹 ,因人為因素、自然因素以及兩者疊加造成的災害事故頻度和程度迅速增加 ,使得城市的可持續發展功能受到嚴重威脅 ,城市公共安全面臨空前的挑戰 [1 ,2 ]。紐約世貿大廈的坍塌引發了全球思考。實現城市公共安全對于保障地區乃至整個國家的經濟發展與政治穩定具有重大的現實意義。一個城市是否具備防范災害的能力已成為衡量其質量和文明程度的重要標志 。

　　目前應對城市突發事故的決策主要依賴于各自獨立的管理部門 ,其效果主要取決于領導者掌握的信息量以及個人知識、經驗水平 ,但由于人為因素過多 ,難免產生一些錯誤的決策。一旦發生災害 ,錯誤的決策不僅容易導致在組織群眾疏散和防止災害擴大方面貽誤時機 ,而且造成重大的人員傷亡和經濟損失。

　　在城市公共安全研究中 ,無論是各種主要的自然災害 ,還是人為的工業災害 ,對其監測、預報、評估以及防災、救災、恢復、教育、保險與綜合管理的每一過程和環節都與空間的地理要素密切相關 ,如災害發生的時空分布、強度與頻度 ,災害發生地的社會經濟易損性及抗災能力、人員分布、災害應急救助措施以及應急預案等等。因而綜合運用災害科學和信息技術 ,建立集基礎信息管理、災害信息管理、重大危險源管理、各種災害分析模擬、公共安全規劃、應急決策模式于一體的應急決策系統 ,將在城市公共安全中發揮快速、準確的輔助決策作用 ,最大程度地保障人民的生命財產安全。

　　一、城市公共安全應急決策、GIS

　　1 .1　城市公共安全應急決策突發事件發生后的最初幾分鐘 ,是最為關鍵的時刻。其間能否采取迅速而有效的應變行動 ,將決定整個狀況能否被控制 ,損害是否減輕。因此城市公共安全決策就是在最短時間內處理大量與災害相關的空間和屬性數據 ,合理調配各種資源 ,組織應急撲救 ,以減少災害的影響范圍。

　　當前應急決策模式信息不足的主要原因是對災害空間的理解有誤。災害空間不僅包括災害源的空間布局、實質環境狀況、關鍵設施狀況、應急救援力量等實體空間 ,而且涉及社會經濟領域非實體因素 ,如人口分布、財產分布等 。

　　1 ）潛在災害類型及分布

　　潛在災害類型及分布是建構城市公共安全數據庫的基礎。依據歷史災情庫和環境特征 ,將該地區可能發生的災害進行辨認 ,并將其空間分布導入應急決策的知識庫。

　　2 ）實質環境狀況

　　實質環境狀況是引發城市災害的物質基礎 ,是判別災害潛力的依據 ,尤其在那些災害頻發的敏感地區。

　　3 ）關鍵設施狀況

　　包括政府機構、教育機構、重要公共場所及水、電、氣、熱、交通、通信等各類城市生命線。

　　4 ）應急救援力量

　　包括公安、消防、醫療、環境、防疫等重要應急機構的數量及空間分布。

　　5 ）社會經濟因素

　　主要包括產業結構、流通結構、人口分布等。不同社會經濟條件下發生同種程度的災害 ,可能產生截然不同的后果。

　　城市公共安全應急決策作為一個動態系統的運行過程 ,其復雜的災害空間需要強有力的信息分析工具的支持。地理信息系統 （ GIS）和決策支持系統 （ DSS）是解決這一問題的有力工具。

　　GIS是一門集地理學、計算機圖形學等多門學科為一體的技術 ,是對地理數據進行有效管理與分析的計算機系統 [5] 。DSS是輔助決策者通過數據、模型、知識以人機交互方式進行半結構化或非結構化決策的計算機應用系統。

　　傳統的 GIS尚局限于獲取、存儲、查詢、制圖等基本功能 ,缺少對復雜空間問題的有效支持 [6 ]。在應急決策過程中某些重要的決策依據無法在 GIS中進行展示 ,如 If- then規則、互動模式、依賴關系等非結構化問題 [4 ]。因此本文引入一種新的模式——基于 GIS的決策支持系統 ,將決策支持架構在空間數據上 ,通過空間數據庫和模型庫的鏈接實現基礎設施的顯示、查詢和分析 ,給領導提供直觀的信息服務和決策支持。

應急

　　二、城市公共安全應急決策支持系統的結構與功能

　　2 .1　系統總體結構

　　根據系統需求分析和開發目標 ,城市公共安全應急決策支持系統主要包括 :基礎信息子系統、災害信息子系統、危險源管理子系統、火災分析子系統、洪災分析子系統、地震分析子系統、風災分析子系統、公共安全規劃子系統、應急決策子系統和系統總控模塊等。其構成框架見圖 1。

　　1 ）基礎信息子系統。它具有維護和管理基礎信息所需的基本功能。所謂基礎信息包括城市概況、政府機構、重要公共場所、房屋建筑、基礎設施等?；A設施主要包括生命線 （供水、供電、排水、通信、燃氣、道路等 ）、堤壩和廢棄物系統。圖 1　系統結構框架圖

　　2 ）災害信息子系統。它具有維護和管理災害信息所需的基本功能。災害信息主要指各種抗救災力量 ,包括應急指揮中心、應急專家、消防機構、環境機構、公安機構、交警機構、醫療機構 ,避難場所、物資場所等?？篂牧α空{查與管理界面見圖 2。

　　3 ）危險源管理子系統。它對城市內的重大危險源進行管理 ,在地圖顯示出各個重大危險源的地理位置 ,實現對危險源信息的錄入、檢查及查詢 ,并以文字、圖片、視頻等多媒體手段詳細生動地展示單個危險源。

　　4 ）火災分析子系統。它通過火災模擬分析與消防指揮決策的有效融合 ,提高城市火災撲救及醫療急救的應急決策水平 ,其中最短路徑分析界面見圖 3。

　　5 ）地震分析子系統。它在發生破壞性地震時快速做出程序化對策 ,為政府實施相應的地震應急預案提供依據和對策方案。

　　6 ）洪災分析子系統。在對地形、水系與建筑物三維建模的基礎上 ,針對汛情預報的江河水位 ,提前進行洪水模擬 ,為防洪搶險與應急指揮提供決策支持 [7] ,圖 4為洪災淹沒三維演示界面。

　　7）風災分析子系統。通過輸入臺風的路徑和相應風級 ,得到臺風的影響范圍 ,再與建筑物和種植用地圖層進行疊加分析 ,從而可以大致預測風災的損失。

　　8）公共安全規劃子系統。對各類抗災力量 （包括消防機構、醫療機構、治安機構、避難機構、物資機構 ）和重大危險源進行公共安全規劃 ,從而得到各抗災力量的有效服務范圍和資源設置 ,以及重大危險源的死亡區、重傷區和輕傷區。從公共安全規劃的高度 ,改善城市的功能布局 ,從根源上防止災害和突發事件的發生。

　　9）應急決策子系統。為提高緊急救援反應速度和協調水平 ,以知識庫的形式向決策者提供歷史災情庫、法律法規庫和突發性事故及災害的應急預案等。

　　1 0 ）系統總控模塊。以數據庫、模型庫和知識庫作為基本信息支撐 ,通過總控模塊構筑系統的運行環境 ,輔以友好的用戶界面和人機對話過程 ,有效地實現各子系統相互之間的數據共享、互通和協調工作。

　　基于 GIS的城市公共安全應急決策支持系統 ,能為城市突發性事故和災害的應急管理提供一個完整的解決方案。該系統可以實現對基礎設施、災害信息、危險源及抗災力量等信息的查詢統計 ,圖形編輯 ,屬性更新 ,確定公共安全規劃中抗災力量的有效服務范圍以及資源配置 ,快速重現災害景觀 ,大致預測災害損失。在災害應急響應與快速救援指揮中選擇最佳路徑 ,調度與管理抗災力量 ,對應急預案數據庫進行決策支持 ,從而方便政府在災時實施相應的應急預案 ,大致預測災害波及范圍 ,提前組織疏散人員財產 ,實施醫療急救等 ,輔助領導全面掌握災情并進行救災指揮決策。

　　2 .2　數據庫的組織與建立

　　2 .2 .1　建庫流程

　　數據的豐富性、正確性及現勢性直接關系到系統的應用效果。為克服空間數據建庫的各種局限性 ,采用基于高分辨率影像圖進行屏幕矢量化 ,構建城市公共安全空間數據庫。它充分利用 GIS軟件的多源數據集成能力 ,集成高分辨率影像、高精度 GPS數據、歷史規劃設計數據和社會經濟統計數據 ,快速建立高質量的空間數據庫 [8]。

　　2 .2 .2　數據的分層組織

　　GIS數據庫存在兩類數據 :空間數據與屬性數據?？臻g數據表示空間物體的位置、形狀及相互關系等方面的信息。屬性數據表示空間物體與幾何位置無關的屬性。數據采用分層的方式存放 [9] 。

　　2 .2 .3　數據庫與系統的連接

　　在城市公共安全應急決策的各個子系統中 ,用于查詢及各種分析等功能的數據全部存放于數據庫中。如何進行兩者之間的無縫連接則成為系統正常運轉的關鍵性問題。

　　各子系統對數據庫提出數據需求及存貯格式要求。數據庫作為數據源 ,通過接口程序為各子系統提供模型分析運行所需的數據 ,如應急決策所需的實時和歷史的數據、各類空間數據、城市的社會經濟數據等信息。系統與數據庫的連接模式見圖 5。

　　如果系統調用的任務 （如模型分析、查詢等 ）與數據庫之間無數據傳遞聯系 ,系統總控模塊通過人機交互方式直接從數據庫中提取模型分析所需要的空間數據或屬性數據及對運行結果數據進行管理 ,并按模型所需要的格式存入約定的變量中 ,再由子系統模型直接從變量中讀取。

　　在總控模塊的協調下 ,各子系統充分共享城市公共安全數據庫 ,從而有助于改變當前災害管理體制中的各自為政 ,條塊分割局面。

　　3　系統與城市公共安全體制的融合

　　城市公共安全體制主要包括城市各種減災主體的內部以及相互之間的關系和運行機制。當前的城市公共安全體制在機構設置、信息交流方面都處于一種分散和條塊分割的混亂狀態。單專業、單方向上的管理體制 ,已經對城市公共安全產生了消極影響。

　　目前城市中的公安、消防、交警、衛生、環保等應急救援機構是相對獨立運作的 ,雖然發生災害或事故時 ,可以相互支援 ,但沒有形成聯動機制 ,也沒有統一的資源共享機制。如發生任何事故 ,都是由相關部門收集災情 ,需要其他部門配合時 ,要報告政府部門 ,經過市政府對事故進行初步評估后 ,再下達統一行動的指令。顯然這種模式會造成應急時間的延誤 ,不適應現代化應急救援的要求。

　　建立應急救援聯動機制是今后城市公共安全工作的必然趨勢 ,因此建立城市公共安全應急決策支持系統正是順應這一發展趨勢。該系統與城市公共安全體制之間融合的關鍵在于城市應急救援聯動機制的形成 ;反之城市應急救援聯動機制的正常運行 ,也依賴于該系統的建立和完善。

　　4　結　論

　　通過集成地理信息系統和決策支持系統 ,開發了“基于GIS的城市公共安全應急決策支持系統”，實現了城市公共安全的基礎數據和災害數據的計算機存儲與管理。

　　1 ）在數字化和可視化的基礎上 ,實現了城市基礎信息和災害信息管理、重大危險源管理、各種災害分析模擬、公共安全規劃以及應急決策支持。與傳統的應急方法相比 ,明顯提高了人員和物資調度的準確率和響應速度 ,避免客觀環境和人為因素造成的時間延誤和決策失誤 ,輔助決策者科學合理地制定城市公共安全應急決策方案。

　　2 ）以數據庫、模型庫和知識庫作為基本信息支撐 ,通過總控模塊構筑系統的運行環境 ,輔以友好的用戶界面和人機對話過程 ,有效地實現各個子系統相互之間的數據共享互通和協調工作 ,以及跨子系統的功能調用 ,從而充分發揮各種抗災資源在城市公共安全的作用。

　　3）提出了一種快速構建城市空間數據庫的技術方案。

    4 ）探討了該系統與城市公共安全體制之間的融合問題。兩者融合的關鍵之處在于城市應急救援聯動機制的形成

    5）“安全眼”線管理工具主要特點

    實時上傳數據系統自動分析提供決策依據

    GIS功能，實時顯示重大隱患分布情況，動態量化評估

    3D巡游，坐鎮總部一覽油氣管道全線安全管理狀況

    專家支持與互聯網技術完美結合，解決作業標準化問題

    全員參與，提升安全技能并培養良好習慣

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