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地 理 与 地 理 信 息 科 学 第 19 卷 第 4 期 Vol . 19 No . 4
J uly 2003 2003 年 7 月 Geograp hy and Geo - Informatio n Science
基于空间信息技术的城市应急救援联动系统研究
陈 秀 万 ,杨 凯 欣 ,方 裕 ,陈 斌
( 北京大学遥感与地理信息系统研究所 ,北京 100871)
摘要 :该文分析国内外城市现代救援体系及其发展趋势 ,对基于统一的空间信息基础设施平台分布式城市应急救
(体系结构与系统实现) 的关键技术进行研究 ,以成都市城市应急救援联动系统为例 ,探讨了城市应急 援联动系统
救援联动系统的构成 、功能 、业务流程 、系统平台 、用户界面等 。
( U ERS) ;地理信息系统 ( GIS) ;全球导航卫星系统 ( GN SS) 关键词 :城市应急救援联动系统 中图分类号 : P208 文献标识码 :A 文章编号 :1672 - 0504 (2003) 04 - 0049 - 04
城市化和城市信息化的快速发展 ,已经深刻地 影响人们的社会经济生活 ,对政府的管理决策水平
和公众服务能力提出了更高的要求 。通过城市应急 服务联合行动 , 在统一的城市应急联动中心 , 将治 安 、消防 、急救等联动单位统一在一套完整的智能化 信息处理与通讯方案之中 ,将达到整合包括公安 、消 防 、急救 、电信等在内的多部门 、多方面 、多层次资 源 ,发挥综合服务的效能 。为此 ,加强对有关技术的
( Glo bal Naviga2 开发 ,建立基于全球导航卫星系统
( GIS) 等 tio n Satellite System , GN SS) 、地理信息系统
( U rban E2 空间信息技术的城市应急救援联动系统
mergency Respo nse System ,U ERS) ,已成为国内外各 城市解决安全与紧急救援难题的主要措施之一 。该 系统的建设和运行 ,将有效提高公共安全管理部门 和应急救援部门的技术装备水平和管理能力 ,强化 各级政府的社会管理和公共服务职能 。
在进行紧急救援的 911 系统1 。2002 年 2 月 ,美国 佛罗里达州政府与 Smart CO P 公司签订了建设 911
应急指挥调度系统的协议 , 其通讯方式采用了 CD2
PD 蜂窝式数字分组 。该系统覆盖约 518 000 km2 的
面积 ,地区人口约 4 500～5 000 万 。系统的覆盖范 围共划分 7 个区 ,每个区都建立了 911 呼叫应急中 心 ,其中每个中心有 200～300 个车载系统。系统采用 集中式的数据库 ,确保了信息的完整性 ,其子系统主 要有 :1) 计算机辅助调度系统( SmartCAD) 跟踪紧急呼 叫服务 ,信息实时发布、协调与指挥所有应急职能部 门和移动救援终端 ,提供全面的监控与救援决策 ; 2)
( Smart RMS) 进行数据存储分析与 记录档案管理系统
报表的编写管理 ,保障信息安全并规范化档案记录和 处警报告 ;3) 移动计算机终端( SmartMCT) 主要用于车 载系统 ,可以直接访问指挥中心信息资源及相关部门 的专业数据库 ,执行调度指令 ,反馈现场事态信息。
我国自 1998 年国务院办公厅部署在全国开展 1 城市现代救援体系及其发展
社会联动工作以提高城市管理与服务水平以来 , 已
城市应急救援的历史可以追溯到 1937 年 ,英国 有多个城市建设或正在筹建应急联动系统 。朱基
首先使用 999 作为报警特服号码 。随后 , 美国的 总理在 1999 年 4 月参观美国芝加哥 911 城市应急
911 ,瑞典 、比利时的 900 ,欧共体的 112 等城市报警 联动中心时指出 ,911 应急系统是一个城市现代化的 求助和应急系统 ,均是在适应城市现代化发展的过 标志 ,这种运用高科技管理城市的办法值得中国借
。2001 年 11 月 11 日 ,南宁市政府依托摩托罗拉 程中逐步建立和完善起来的 。 作为城市现代救援鉴
公司建设的中国第一套城市应急系统投入运行 。南
体系中的重要组成部分 ,
宁市城市应急联动中心的建立打破了原有多个职能
U ERS 通过集成的信息网络和通信系统集语音 、数 部门各自为政的传统机制 , 统一指挥公安 110 ,火警 据 、图像为一体 , 协调公安 、消防 、医疗 、交警 、民政 、
119 ,急救 120 ,交警 122 ,市长公开电话 12345 。系统
公共事业等政府职能部门 ,以统一的接警中心和处
覆盖面积 100 000 km2 ,受益人口约 280 万 , 实现了
警平台 ,为市民提供相应的紧急救援服务 。统一指
信息资源和通信手段的共享 ,使跨部门 、跨警区以及
挥 ,快速响应 ,联合行动 ,为城市公共安全提供保障
不同警种之间的指挥调度 、联合行动成为可能 ,推动
和支持 。以美国为例 ,目前几乎全国性地建立了旨
收稿日期 :2003 - 03 - 26 ; 修订日期 :2003 - 04 - 11 基金项目 :国家 863 计划资助项目( 2002AA134100 - 3) 作者简介 :陈秀万( 1964 - ) ,男 ,教授 ,博士生导师 ,从事卫星导航技术与应用、遥感信息分析与处理、资源环境空间信息系统等研究。
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地 理 与 地 理 信 息 科 学 第 19 卷
了新的城市救援体系和运营模式的形成2 。 南宁
城市应急联动系统由计算机骨干网络、数据
库、计算机辅助调度系统、GIS、无线调度通信系统、无 线移动数据传输系统及应用软件、有线通信子系统、
AVL S 车辆定位系统、图像监控及大屏幕显示系统、语 音记录子系统、卫星现场图像实施传送子系统、联动
图 1 U ERS 系统总体结构中心安全系统、无人值守机房集中监控系统等 14 个 Fig. 1 General structure of an urban emergency response system
3
。其内置的空间数据组织 、管理 、分析和 子系统构成。通讯方式采用 Motorola 的 800 M Hz 服务的缺点
,以直观 、方便 、互动的可视化信息查询和 模拟集群通信平台 ,辖区共建有 5 个基站 ,并计划建 表示功能
,向用户发布实时数据信息 , 如数据库 、视 设一个移动基站以支持 4 万个移动通讯终端。以 检索方式
频 、音频和文本 。可方便地扩展到移动互联网络 ,通
Map Info 作为地理信息系统支撑平台 ,在基础地理信
过移动通讯终端提供基于位置的服务5 。
息底图上添加了包括公安警力分布、市政 (水、电、气 2 . 2 . 2 卫星定位技术 GN SS 提供的高精度 、全天 管网) 、医疗救援、重要交通线路和关隘、GPS 台站网 候的导航定位信息和授时信息对于军事和民用均具 分布以及报警电话自动显示位置、机主信息等 58 个 有重要意义 ,已成为现代信息社会重要的信息源和
。上海已率先将 GPS 应用于大 专题图层。目前主要功能包括 110 、119 、120 、122 联合 国家基础设施之一
接警 ,根据现场救助资源分布进行初步处警 ; 对固定 城市信息化管理 ,建成了中国第一个精度达厘米级 ,
与全球各地地球坐标系之间有准确转换关系的城市
电话报警可以自动识别主叫号码及位置 ;应急处理界
GPS 综合应用网 ,为上海的城市建设 、工程建设 、交
面与 GIS 自动相关 ,显示事发地点附近的警力资源 ;
通运输 、气象监测 、地壳形变等行业提供公益 、基础
车载警用移动终端采用 Motorola 的加固车载机 ,可以 性服务 。利用全球卫星定位系统并通过无线通信把 从中心数据库查询各种数据信息 ;语音和数据信息自 信息网络延伸到了移动的车辆和警员 ( 或其他救援
人员) ,实现对移动救援终端的实时监控 , 与 GIS 系 动记录 ,对于事件相关的信息自动存档。 南宁城市
统匹配 ,使指挥中心准确的掌握救援警力分布 ,及时 应急联动系统的设计还不健全 , 需进
进行调度指挥 ,提高了监控水平及快速反应能力 。
一步完善 。如 GIS 尚没有路径自动优化功能 ,且不
2 . 2 . 3 分布式 、异构数据库技术 系统的建设将充 能实现分布式信息资源共享 ; 指挥调度权限仍然分
分利用城市各个行业和部门的数据资源 ,要求实现 散在各职能部门 ; 未建立数字通讯模式 , 而是采用
数据存储物理位置分散而又能进行统一管理的分布 800 M Hz 无线模拟集群通信平台 ,不利于系统将来
。目前采用基于空间元数据库体系 的优化改造等 。针对国内外在城市救援和服务体系 式数据库的建立
。 中的经验和存在的问题 ,依据现有的技术优势并结 的信息综合管理系统来实现数据共享
( 移动) 通信技术 2 . 2 . 4 网络与 随着无线通信宽
合我国城市的现状 , 设计与建立符合我国国情的 带化技术的突破 ,移动通信将逐步从单一的语音业 U ERS 解决方案 ,具有重要的实践意义和应用价值 。 务向多种类的综合业务方向发展 。未来的第三代移
2 U ERS 的体系结构与关键技术研究
2 . 1 系统总体框架
U ERS 以 GIS 技术、卫星导航定位技术、GSM 无
线通讯作支撑 ,整合城市多部门、多行业、多层次的已 有系统和数据资源 ,基于 Internet 和 Web GIS 的分布式 数据库和统一的空间信息基础设施平台 ,实现对城市 紧急事件的实时响应和调度指挥4 。U ERS 系统在总 体上应包括空间信息基础设施平台、通信网络设施平 台和应急救援联动指挥平台(图 1) 。 2 . 2 关键技术
2 . 2 . 1 Web GIS 随着 Inter net 的发展 , 基于 Web
动通信系统将建立全球移动数字网络 ,综合蜂窝 、集
群 、寻呼 、卫星通讯 、图像传输等多种通讯系统的功 能 ,形成以全 IP 核心网络技术为基础 , 能够提供多 种综合业务的宽带多媒体通信网络平台 ,为城市信 息基础设施的建立和完善提供了技术支持和保障 。
(Locatio n 2 . 2 . 5 基于位置的服务技术 位置服务
Based Service - LB S) 是指在移动计算环境下 , 利用 GIS 技术 、移动定位技术和网络通信技术 ,为移动对 象提供基于空间地理位置的信息服务 。基于位置的 信息服务目前主要应用于紧急救援和导航服务 , 通 过交互式地图信息 ,实时监控移动用户所在位置及
的 GIS 技术通过有限网络带宽向多用户传送包含多
媒体信息在内的地理信息 ,克服了传统 Internet 信息
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第 4 期 陈秀万等 :基于空间信息技术的城市应急救援联动系统研究
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运行状态 。美国政府对突发事件服务制定了强制性 法规 , FCC 发布了关于 E911 的指令 ,规定要求移动 电话报警时必须自动携带位置信息 。欧盟也相应实 施了 E112 政策以解决移动报警的位置信息识别 。 制定统一的技术标准来保证通讯设备之间的互操作 性是目前位置业务服务需要解决的问题 。
2 . 2 . 6 系统集成技术 U ERS 将基于统一的信息 资源平台 ,完成指挥、调度、定位、监控、实时信息反馈 等功能。会对相关的传统技术和管理方式有突破性 的改进和革新 ,包括各个应用系统的总体集成技术、 多种通讯方式的交互平台、地理信息与其它数据格式 的信息融合技术及 GIS、GPS 与 GSM 集成技术。
(1) 支撑平台构成了系统建立和运行的基础 ,主 要包括计算机局域/ 远程网络系统 、通信系统 、视频
监控和显示系统 、卫星定位系统 、图像传输系统 、数 字录音系统 、电源及机房等设备 。
(2) 数据库建设基于 Web GIS ,以应急指挥中心
为核心 ,各二级指挥中心和应急响应单元为节点的
分布式数据库系统 。包括元数据库 、基础空间地理
(行业信息数据库 信息数据库和非空间信息数据库 、
历史数据库 、统计分析数据库 、影像数据库 、文档数 据库 、预案数据库) 等 。
(3) 应用系统由指挥调度系统 、辅助决策支持系
3 系统的初步设计 统 、办公自动化系统 、信息发布系统 、数据接口与维
。系统将采用 Client / Server ( 客户机/ 服 选择四川省成都市为示范 ,面向大中型城市 (特 护系统组成
Brow ser/ Server ( 浏览器/ 服务器) 模式相结 别是省会级城市) ,结合正在实施的国家 863 计划项 务器) 与
, 并通过 Web GIS 技术实现信息发布 目 ,对城市应急救援联动系统的构成、功能、业务流 合的体系结构
。 程、系统平台、用户界面等进行设计。该系统建设的 以及指挥决策与救援警力间的实时交互
(4) 指挥中心通过统一的调度指挥平台 ,集中管 目标是以卫星定位系统、有线与无线通信系统、地理
、公安 、电信 、民政等相关部门以及所辖的应 信息系统等高新技术为一体化支撑平台 ,充分利用数 理交通
( 地区分局 、所 、支队等) ,实现紧急事件 字化、网络化和系统集成技术 , 将现有的 110 、119 、 急响应单元
( 中心系 。中心应包括主控制台 120 、122 等纳入统一指挥调度系统 ,为城市构筑一个 的快速处理与决策
统控制台 、图像监控控制台 、会控系统控制台) ; 功能
能够快速联动处理交通、消防、救护、公安、金融、自然
( 接警/ 处警席 控制台 、指挥调度席 、分中心控制席)
灾害、环境污染、管道泄露等突发、大规模与复杂事故的以及突发重大事件时首长决策指挥席 。
共享技术平台 ,实现跨部门、跨警区以及不同警种之间 (5) 移动救援系统能够为中心指挥人员提供实 的统一指挥协调 ,使统一应急、联合行动成为现实。 时 、动态 、直观的事态信息 ,并自动在指挥控制中心
的电子地图上显示出救援警力的位置和状态 。终端 3 . 1 系统构成
系统集成和应用各种信息获取 、处理 、传输和发 系统设备应是多样化的 ,既可以是手持的 ,也可以是 布等高新技术 , 由 Inter net 和通信网络将联合指挥 车载的 。利用全球卫星定位系统对移动目标进行实 中心 、若干分中心以及一系列应急响应单元和移动 时定位和跟踪管理 ,一般要求有通信与定位双重功 救援终端有机地组织起来 ,实现统一接警 、调度与决 能 ,以提高对突发事件的快速反应能力 。 6
策。系统包括支撑平台 、数据库 、应用系统 、指挥 3 . 2 系统功能
(图 中心和移动救援系统等五个方面的内容 2) 。
系统的主要功能包括 : 1) 接警阶段 。统一接警 , 同时受理多起报警业务 ;自动语音记录报警信息 ; 主 叫号码位置识别以及误报/ 重报自动拦截 ; 自动生成 警情信息应询项目表 ; 2) 处警阶段 。分级 、分类 、联 动的处警模式 ,对重大事件及案件多发地段备有紧 急处理预案 ;事故区 、救援警力分布与地理信息系统 自动匹配 ;数据库管理和记录更新功能 ; 3) 指挥调度 阶段 。分布式指挥调度 ,中心与救援及相关职能部 门间的实时反馈与交互 ; 一机双屏同时显示事态实 时信息及警力资源和状态 ;最佳路径分析 ; 支持电视 会议 ;全球卫星定位系统对移动救援终端跟踪 、监控 功能 ;4) 监控与反馈 。多方同时通话功能 ; 指挥中心 与救援警力间实时信息发布功能 ; 警情记录 、存储 、
Fig. 2 System components
图 2 系统构成
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查询功能 ; 5) 事件总结阶段 。业务统计分析和报表 图形界面技术和多媒体技术 ,形象 、直观地表达文字 打印功能 ;警情档案查询 、互递 、公告功能 ; 案情信息 处理和地图界面信息 , 利用 Web GIS 实现信息的分 编辑 、检索 、处理流程标准业务模版 。 布式表达和查询 。界面简洁 、操作方便 。
3 . 3 系统业务流程 4 结语
7 系统对紧急事件进行响应和处理的主要流程
U ERS 是一个涉及部门广泛 、体系结构庞大 、建
包括 : 接警 —警情判别 —处警 —调度与决策 —监控
设过程复杂的系统工程 ,需要政府机构的有力协调
(图 与记录 —事件总结 3) 。 和众多部门的积极配合 。在我国城市管理不断走向
现代化 、信息化的进程中 ,该系统的建设将融合现有
的 120 、119 、110 、122 等应急救援业务 ,发挥综合服 务效能 ,有效地避免重复建设 。同时 ,将提高公共安 全管理部门和应急救援部门的技术装备水平和救援 效率 ,强化各级政府的社会管理和公共服务职能 ,最 大限度地保障人民生命与财产的安全 ,是一项利国 利民的工程 ,必将产生良好的社会效益和经济效益 。 U ERS 是一个技术含量很高的集成系统 。在系 统的建设 、使用 、升级等各个阶段 ,空间信息技术都 可以发挥重要作用 。我国的 U ERS 建设刚刚起步 , 与国际先进水平相比 ,无论是在系统的设计 、建设上 还是
高新技术的运用方面 , 都还存在不小的差距 。 应认真吸取发达国家在城市救援和服务体系建设中 的经验 ,充分发挥现有的技术优势并结合我国城市 的具体情况 ,不断完善系统的结构和实施方案 ,最大 限度地发挥系统的功效 。
参考文献 :
1 ht tp :/ / www . fcc . gov/ 911
2 南宁市政府与摩托罗拉共建中国第一套城市应急联动系统
J . 中国无线电管理 ,2001 ( 11) :46 . 3 ht tp :/ / www . nncerc . co m 4 G Derekenaris , J Garofalakis , C Makris , et al . Integrating GIS ,
GPS and GSM technologies fo r t he effective management of ambu2 lancesJ . Co m p uters , Enviro nment and U rban Systems , 2001 , 25 ( 5) : 267 - 278 . 5 王文俊 , 徐小兵. 基于 Mapinfo 的应急系统解决方案. ht tp :/ /
www . mapinfo . co m. cn
6 M Morin , J J envald , M Thorstensson. Computer - supported visual2
ization of rescue operationsJ . Safet y Science , 2000 , 35 (6) : 3 - 27 . 7 陈睿 ,韩春梅 ,朱健 ,等. 高速公路应急救援指挥软件系统的设
计J . 交通与计算机 ,2001 ,19 ( 5) :26 - 29 .
图 3 系统业务流程
Fig. 3 System operation f lo w chart
3 . 4 系统平台
集成应用系统的开发在实用性 、高效性 、可靠性
的基础上还要具有良好的兼容性和开放性 ,本系统 采用模块组合结构 ,基于 W INDO WS DNA ( 分布式 网络应用体系) 技术构架和 COM ( 组件对象模型) 对 象设计 。选用 Arcinfo 为 GIS 开发平台 ; 采用 SQL Server 数据库 ;基于 TCP/ IP 网络协议 ,百兆以太网 络结构 ; VB 集成开发环境 ;系统中心服务器 、数据库 和主控制台采用 U N IX 系统 ,各个功能控制台运行 Window s2000 ,一机双屏 。 3 . 5 系统用户界面
系统用户界面通过总控程序构建系统运行的软 件环境 ,是应用软件与系统使用者之间的人机交互 接口 。系统交互界面的设计和开发包括接警和处警 地图模块 、GPS 实时监控模块 、现场图像传输控制模 块 、应急响应单元和移动救援终端信息通信模块 、信 息管理及查询模块以及控制应用软件运行 、参数输 入和运行结果的表达模块等 。用户界面采用直观的
Study on Urban Emergency Response System Ba sed on Spat ial Inf ormat ion Technology
CHEN Xiu - wan , YAN G Kai - xin , FAN G Yu ,CHEN Bin ( I nst i t ute of R S & GIS , Peki n g U ni versi ty , Bei ji n g 100871 , Chi n a)
Abstract : Sustainable social and eco no mic develop ment and security require t he co nst ructio n of a safe p ublic enviro nment and an effi2 cient urban emergency respo nse and rescue system to maximize t he safety of people’s lives and p roperties. The accurate real - time po2 sitio ning informatio n p rovided by t he Global Navigatio n Satellite System ( GN SS) , integrated wit h GIS , co mmunicatio n and net wor k technologies , can p rovide a reliable technological support for p ublic safety management and emergency respo nse systems. Based o n an analysis of current urban rescue systems and t heir develop ment t rends in China and ot her natio ns , t his paper p resent s t he p reliminary research result s o n system architect ure design and key supporting technologies of a dist ributed urban respo nse system built o n a unified spatial informatio n platform. The paper also discusses t he st ruct ure , f unctio n , operatio n flow , system platform and user interface of t he emergency respo nse system in t he co ntext of a demo nst ratio n p roject for Chengdu Cit y. Key words : urban emergency respo nse system ; GIS ; Global Navigatio n Satellite System
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