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GIS在应急救援突发事件处置中的应用
田鹏
[摘要]本文结合“北京市应急决策空间支撑系统”的建设实践，阐述了GIS在应急救援突发事件处置中的具体应用和应急空间决策系统的总体框架、关键技术、建设原则以及功能设计。探讨了GIS技术应用于应急突发事件处置时所发挥的重要作用及其社会经济效益。 [关键词]地理信息系统；应急突发事件处置；应急系统
一、概述
在社会主义现代化的今天，应急体系也需要软件技术的支持。GIS（地理信息系统）因其特有的空间、属性数据的管理能力及强大的检索查询、空间分析功能，能为应急资源管理过程中实时获取信息和决策分析提供强有力的工作平台和技术支撑，已成为当今研究如何应对各类突发公共事件、推动应急管理工作的热点和发展趋势。本文结合“北京市应急决策空间支撑系统（以下简称“应急决策系统”）”的建设和应用，详细阐述此类应急决策辅助信息系统建设的方案、技术体系等内容，希望能对当前突发公共事件应急系统建设起到抛砖引玉的作用。
GIS在突发公共事件处置中的应用主要体现在为“应急事件处理、日常业务、宏观决策”提供空间决策支持等方面上。其中，“应急事件处理”是指：应急事件定位、区域影响分析、应急资源保障、事件态势决策支持；“宏观决策”是指把握全市危险源分布、应急资源分布和组织保障情况、全市应急态势、全市各类型预案情况等；“日常业务”是指危险源管理、应急资源、预案支持等。
二、GIS在“应急决策系统”中的作用
隐患辅助分析 应急区划、应急事件动态推演 专题图、统计图 空间可视化 空间信息查询检索、定位 图1 GIS在“应急决策系统”中的作用
如图1所示，GIS在“应急决策系统”中的作用包括以下几个方面：
(1) 提供空间数据和相关应急业务属性数据的快速存取和管理功能。突发公共事件处置系统需要快速处理大量空间、非空间数据，GIS提供高速的空间、非空间数据一体化处理和管理能力，能满足应急业务数据查询、更新、统计、模拟分析和预测评价的需要。
(2) 提供分层的可视化的显示功能。可直观地将危险源、预案图层、应急场所等应急资源在空间上分布情况以图形方式显示在屏幕上。
(3) 提供空间和属性数据间的互动查询、检索、定位功能。GIS的互动双向查询功能可
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方便地找到危险源及应急相关资源的相关信息，并且快速定位。如根据事故类型进行空间查询，可得到事故发生地，及时调配应急资源。
(4) 提供空间、非空间数据一体化的统计分析功能。
(5) 提供多种空间决策功能。应用GIS的叠加分析、缓冲区分析，路径分析等功能辅助决策。如危险源、居民区分布图的叠加分析，可确定事故发生后，受影响的居民点位置等。由查询结果并结合评价分析结果可制作各种专题图、统计图，给应急处置人员提供直观的决策依据，从而选择相应的应急方预案。此外，在应急事故的救护过程中，最佳路径分析可用于确定距离最近的医院，缓冲区分析可以分析事故周围地区的受损程度，评价严重等级等。
(6) 除上述GIS的基本功能外，GIS还可与应急突发事件处理、分析预测等各类应急业务模型相结合，生成有效的决策支持信息，如GIS与危险源扩散模拟模型、专家知识系统等相结合，可构筑功能更强、更先进的快速应急处置系统。
三、“应急决策系统”建设实践 3.1建设背景
该系统是“北京市城市公共安全信息平台”的重要子系统。主要实现地图快速浏览定位、应急图层管理、综合查询指挥、跨部门业务协作等功能。
该系统特色之一是所需要的地理空间数据资源是调用 “北京市政务地理空间信息资源共享服务系统”提供的空间信息二次开发接口所获取。应用我市已建的地理空间基础信息资源，结合应急领域内业务信息，对我市较频发突发公共事件的影响因素与对象进行地理空间方面的分析。将现阶段空间信息使用方式从简单的定性看图转变到充分应用空间信息所含的位置特性对应急决策提供定量的决策数据支撑转变。应用人口基础信息、法人基础信息等信息资源，重点分析危险源泄露、突发公共卫生事件、综合管线突发事件等发生时，所形成的区域覆盖影响分析、撤退路径分析、缓冲区划定分析等内容。该项工作采用地理信息系统技术与商务智能分析相结合的方式开展工作。
3.2总体框架
图2 应急决策系统——总体框架
该系统通过二次开发接口的方式调用“北京市政务地理空间数据库共享服务系统”所提供各类空间数据：政务电子地图数据、政务信息图层数据、遥感影像数据、地址编码数据。应急空间、非空间业务数据由本地的数据库与GIS平台发布。
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3.3功能设计
应急空间决策系统是利用地理空间信息系统技术实现应急事件、方预案、应急资源等相关信息资源之间的相互关联分析。从而实现“应急事件查询和定位、应急事件周边分析、危险源查询、应急态势标绘和推演、应急场所和资源查询、应急监测和预警、宏观决策分析”等主要功能。
此外，系统还实现了以下功能：
? 应急资源分类导航，建立应急资源分类导航树，达到快速定位与应急相关联的风险源和
防护目标，并根据不同的应急类别进行相互关联的查询、检索和分析的功能。要求保持应急资源分类与危险源和防护目标之间的联动关联关系；
? 危险源分布，危险源分布要求反映全市总体的危险源分布情况，不同风险种类关联的风
险源分布情况，不同区县风险源分布情况，不同重点区域风险源分布情况。危险源要求按照风险等级显示不同的专题地图，用红、橙、黄、蓝表示极高、高、中、低风险等级的风险源。
? 防护目标分布，防护目标分布要求反映全市重要防护目标的分布，这些防护目标包括涉
奥场所、武警防护目标等。防护目标分布可以按区县、重点区域进行查询分析。 ? 危险源与危险源、危险源与防护目标交叉分析，当定位一个危险源或者防护目标后，可
以进行该目标周边一定距离内的危险源或防护目标分析，查询周边一定距离范围内的其它危险源，或者查询周边有哪些防护目标。并显示这些危险源或防护目标的详细信息。 ? 关联风险分析，所有的风险源、防护目标都是与具体的风险相互关联的，从风险项开始，
可以查询对应的风险源和防护目标，也可以从风险源或防护目标开始，查询与它关联的风险项。通过反向查询，可以确定某个风险源或防护目标作用在其上的所有风险，为风险分析和处置提供有效的辅助分析。
? 标绘和编辑，设计各种事件、人员、车辆、物品、工具、箭头等的象形符号和标准图形
符号，可供用户在地图任意位置上进行预案编辑，并定义各种符号的属性和显示样式。 ? 生成专题图、统计图、统计报表，包括全局生成和局部生成。系统具有GIS的空间分
析功能，可以从时间上和空间上对有风险源和有关信息等进行查询分析，按照不同指标和空间位置进行分类汇总和统计分析，并以专题地图的形式（如直方图、饼图、折线图等）进行直观的统计结果表达，辅助业务分析和领导决策。范围查询统计功能应提供以矩形、圆形或多边形三种方式在地图上精确地选定查询范围。
? 地理信息数据输出与打印，应用系统可以直接以矢量或栅格方式输出地图（包括专题图、
地理信息、遥感影像），输出图层和屏幕显示图层直接对应；可将当前叠加地图的部分或全部按指定的尺寸和位置精确输出到输出设备。 3.4建设原则
系统建设时遵循了以下原则： （1）实用、易用原则
保证系统实用性，满足业务需求是系统的基本目标。系统开发的整体功能应与应急相关业务紧密结合，切实满足相关业务工作的需要。此外，系统的设计应围绕和针对各类用户进行，以满足各类用户不同需求，并考虑和满足业务的实时性要求（如工作要求系统7×24
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小时运行），要求有较高稳定性。系统结构力求简洁、清晰、实用。系统设计应坚持系统用户只需专心于业务的处理，而不必顾及技术的设计；充分考虑系统用户的计算机水平和操作习惯，使界面友好，保证用户的操作简单易行。
（2）开放、可扩充原则
由于系统用户的业务职能随时都有可能进行调整，所以系统的建设要考虑到职能和服务方式变化的可能性，进行开放式设计，在系统设计中既要考虑系统的整体性，又要考虑系统在系统功能、系统数据等方面的可扩充性，在分解业务工作流程时尽可能地分解到最小业务粒度，便于系统二次开发和功能调整扩充，便于系统升级和维护。
（3）以数据资源为中心原则
系统涉及到社会、经济等空间与非空间信息，这些数据是系统生存的基础，是系统具有生命力的保证。因此，在系统建设与实施过程中必须充分重视和考虑业务数据的标准和规范性，建立起业务数据生产、更新和维护的规范机制，保证数据的开放性和交互共享性。
（4）安全性原则
安全可靠性是衡量一个系统的重要标准之一。在确保系统中网络设备稳定、可靠运行的前提下，还需要考虑软硬件系统整体的容错能力、安全性及稳定性，使系统出现问题和故障时能迅速地修复。因此需要对部署系统的服务器做安全加固，并且放在已加固完成的安全域中；对数据库中的重要数据提供可靠的备份能力和有效的恢复手段。
系统涉及的信息从对社会完全公开到机密各种密级的数据，因此，必须采用严格的安全保密措施，实行严格的权限管理和操作规程，绝对保证系统的数据安全和系统安全。
（5）统一规划原则
对系统的整体框架、软硬件平台必须统一规划；从系统的角度出发，综合分析本系统各模块之间以及与“北京市政务地理空间信息资源共享服务系统接口”的关系，考虑系统的整体性。
（6）先进、稳妥性原则
系统所有组成要素均应充分地考虑其技术的先进性。采用目前先进而成熟的技术及设备，同时，开发或配置先进、高效实用的系统软件和应用软件，使整个系统能协调一致地运行，才能获得最大的系统性能和效益，才能有效保障系统在极短时间内完成。
（7）循序渐进原则
系统的建设要根据现有的条件，有计划有步骤地进行。系统建设初期，应以满足基本功能、实现常用的迫切的基础功能为主，以后再逐步进行功能扩展，使系统功能逐步完善。
四、实现的关键技术与思路
应急指挥信息系统的建设是一个随着社会发展而持续进行的过程，在建设应急指挥信息系统的过程中，应以建设关键支撑体系为核心，以建设各个业务系统为阶段目标。在长期的建设过程中必须遵循统一的建设规范和信息标准，在统一平台上逐渐整合各个分立的系统及各类信息化支撑体系，最终形成完整的应急指挥信息系统。
? 支持典型的SOA架构与Web GIS技术，满足未来技术发展的要求。 ? 基于B/S 三层体系构建
应用系统原则上要求基于按照Browser/Server 三层体系进行构建。系统应为信息处理
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提供Web 服务、业务应用服务和数据管理服务，要求包括Web 服务模块、业务应用服务模块和数据库模块三个基本部分。
? 支持XML 技术
应用软件支持安全XML（Extensible Markup Language）扩展标记语言技术、支持HTML (Hypertext Markup Language) 超文本标记语言和XML技术，实现元素粒度的精细安全（加解密、签名、验签等）和授权访问控制服务。
? 支持面向服务的安全中间件
支持服务接口的标准化和透明化，自动生成与安全服务有关代码并调用密码算法模块完成数据加解密、签名和验签等安全操作，使应用开发无须了解安全技术实现细节，方便应用开发。
? 支持组件技术
应用软件的设计应该分离表示层、业务层和数据层，支持分层设计开发；分层设计开发，使程序开发人员和界面设计人员的工作能够相互独立，保证团队开发的简易、迅速。
? 基于java的跨平台技术
应用软件采用以java为主，使用JNI连接的C++库为辅的结构，便于升级硬件。 ? 支持面向对象设计
应用软件必须采用面向对象设计方法来设计，可采用UML 等建模工具来设计建模。应用软件必须支持对象请求代理，在异构的分布计算环境中可传递对象请求。
? 基于统一安全平台体系结构
安全信息系统的构建，都是运行在统一安全平台体系上的。所以，信息系统的构建，首先要符合统一安全平台的要求。应急指挥信息系统的安全系统建设，应提供密文、签名、密文加签名等多种安全方式。
五、结论与分析
由此可见，将GIS技术应用于应急突发事件处置系统，可以使应急管理与处置水平上升到一个更高的层次，并可以使应急业务资源以及模型分析结果以地图可视化、专题图、统计图、仪表盘等形象直观的方式呈现给决策管理人员，加快调度的准确度和响应速度，为应急指挥工作赢得时间，提高应急管理工作效率。
总之，在应急突发事件处置技术支撑系统中，GIS在数据管理、信息可视化，辅助决策支持等方面发挥了重要的作用，取得了相当可观的社会经济效益，促进了应急指挥决策的科学化、加快了应急指挥部门的信息化步伐。
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