城市应急预案决策支持系统

城市应急预案决策支持系统框架研究毛政利朱宝训（平顶山工学院测绘与国土信息系，河南，平顶山467001）摘要：城市应急预案决策支持系统是城市各类应急预案的有效综合和具体实施；本文详细阐述了利用GIS强大的空间数据管理与空间分析能力，建立城市应急预案决策支持系统的原理、方法、空间数据库设计及空间分析模型建模等；城市应急预案决策支持系统能有效地缩短城市应对各类紧急事故的时间，提高应对效率，为救援工作的及时、快速、准确提供决策支持。关键词：应急预案决策支持系统GIS城市StudyonTheFrameofDecisionSupportSystemforEmergencyPlanofCityMAOZheng-liZHUBaoxun（DepartmentofSurvey&Soilinformation,PingdingshanInstituteofTechnology,HenanPingdingshan,467001）Abstract:Thedecisionsupportsystem(DSS)foremergencyplanofcityistheeffectualintegrationandconcreteactualizationofeverytypeofemergencyplanofcity.MakinguseofthepowerfulcapabilityofspatialdatamanagementandspatialanalysisofGIS,theprinciple,technique,designofspatialdatabaseandmodeofspatialanalysiswhichthedecisionsupportsystemforemergencyplanwillbeestablishedonwereexpatiated.Thetimeofanswertheemergencywillbeshortened,andtheefficiencywillbeenhancedbythedecisionsupportsystem.Italsoprovidethedecisionsupportforthetimely,fast,exactofsuccor.Keywords:emergencyplandecisionsupportsystemGIScity随着经济的发展与科学技术的进步，特别是近年来各种安全事故的增多，对突发性灾害事故的应对已显得越来越重要，为此，国家和地方，包括许多大型厂矿等企业单位都纷纷出台了相应的应对各类突发性紧急事故的应急预案，同时，国内外也有不少学者在探索应用现代信息技术研究相应的应急预案响应系统框架[1~7]，其中有少数做了该类系统开发的有意义的尝试[8~11]。城市是一定区域内政治、经济、文化和交通中心，具有人口集中、道路网密布、工厂商店等比较密集等特点，所以城市一旦发生突发性的具有危及人们生命及财产安全的紧急事故，它所造成的后果是非常严重的，如何把这一类事故所造成的损失减到最低，这一问题在我国大部分城市都已经引起了极大的重视，大部分都有应对各类紧急事故的应急预案。但是，我国目前大多数应急预案都是以行业、部门为单位制定的，事故一旦发生，首先需要确定该类事故属于哪一类事故，应由哪一部门负责，缺乏统一的指挥调度功能；另一方面，目前各类应急预案大多数只是预案本身，缺乏一个快速的响应系统。本文拟在各部门、各行业的应急预案制定的基础上，探讨建立城市综合应急预案响应系统，并利用现代信息技术，探索建立基于GIS的应急预案决策支持系统的方法原理，为城市应对各类突发性紧急事故提供决策支持。作者简介：毛政利（1967年－），男，湖南武冈人，2004年毕业于中南大学，获博士学位，现主要从事GIS的教学与科研工作。一、系统设计目标城市应急预案决策支持系统是在城市各职能部门、各行业的应急预案制定完善的基础上，把它们综合起来，利用现代信息技术，建立的一个能综合应对各种突发事故的应急预案响应系统，尽可能地提高应急预案的响应速度，为领导者应对处理各类事故提供决策支持，尽可能地把生命和财产损失降到最低。因此，城市应急预案决策支持系统的设计目标就是缩短对紧急事故的响应时间，以最快的速度为救急决策者提供决策依据，快速、科学地形成对紧急事故的应对措施，从而使事故所造成的损失减到最小。同时，城市应急预案决策支持系统也有利于防灾减灾指挥部门对城市基础设施、重点防护保卫目标、应急救援力量等进行统一、科学的管理，达到防灾减灾指挥的信息化和科学化。因此，笔者认为，该系统在应对具体的突发性事故时应具有如下的基本功能：突发性灾害事故发生前，系统中应具有各类建筑物、各主要救援线路等的相关信息，通过空间数据的模型分析，可以快速、方便的统筹灾害源、重点防卫保护目标和应急救援力量的关系。在事故发生时，系统可根据事故类型、事故发生地点及其严重性等信息在计算机屏幕上显示事故发生地的基本情况，根据事故类型及其严重性，系统可提供相应的救援方案，提供负责该类事故的主管领导和主管部门，并可通过空间分析、提供该事故的最佳救援机构、救援人员和赶往事故发生地点的最佳路线，使政府能方便地实施相应的应急预案，快速地做出科学化、程序化地应急响应。同时，应用空间分析模型可以预测事故的影响范围、变化趋势，及时组织、疏散人员、财产，制定进一步的救援方案，使领导在远离现场的情况下在第一时间内全面掌握灾情，做出相应的决策，全面指挥救援，使生命和财产损失达到最小。事故发生后，系统将根据受灾情况信息，评估受灾损失，提供灾后重建方案，使受灾地区尽快恢复正常。二、系统的总体框架根据系统的设计目标以及城市应对各类型紧急事故的处理要求，城市应急预案决策支持系统应包括城市基础信息子系统、灾害信息管理子系统以及应对各种突发性灾害事故的分析子系统，如重大交通事故分析子系统、有害气体泄漏分析子系统、火灾分析子系统、洪灾分析子系统、爆炸事故分析子系统等等，其总体框架如图一，各模块除了包括相应的应急预案外，还应具备有提供各自相应的救援方案等功能，如：基础信息子系统基础信息子系统主要管理和维护城市的基础信息，如街道的分布情况及其详细信息，居民区的分布及其详细信息，厂矿分布情况。消防机构、医疗卫生机构等救灾力量分布情况及其详细信息，学校等人口非常密集的单位分布等。该子系统应尽可能地详细、准确地存储和管理城市基础地理信息，并及时更新其数据。它相当于整个决策支持系统地的总控制模块，其余各类灾害事故分析子系统共享该子系统的信息，有利于在防灾救灾中统一管理、统一调度。灾害信息子系统该子系统主要用于管理和维护灾害信息，包括危险源管理、历史灾情管理、各类突发性事故的应急预案以及防灾教育等。对潜在灾害源重点监控，根据其变化情况，及时预报其危险程度。重大交通事故分析子系统该子系统主要用于应对重大交通事故。它根据重大交通事故的报警信息，确定事故发生地点，预估事故严重程度，通过GIS的空间分析，查找距离事故发生地点最近的、适合救援该事故的医疗卫生机构、消防机构、公安交警部门等救援部门，使受伤人员能在第一时间内得到救助，同时，消防、公安交警等管理人员能以最快的速度赶到现场，有利于及时管理、掌控事故现场，遏制事故的进一步蔓延，降低事故所造成的影响和损失。火灾分析子系统该模块是针对火灾扑救、医疗急救的调度指挥和应急能力的分析子系统，其功能大部分和重大交通事故分析子系统相同，所不同的是，火灾分析子系统还应具有强大的预测火灾蔓延趋势、提供受灾人员及潜在受灾人员的疏散方案等功能。洪灾分析子系统在对城市地形、水系与建筑物三维建模的基础上，针对汛情预报的江河水位，提前对小城镇进行分析模拟，为防洪抢险与应急指挥提供决策支持，其功能包括确定淹没范围、房屋损失估计、淹没三维演示、选择避难据点、疏散路径分析、救灾物资调配等。三、数据库设计从以上论述可知，数据、特别是空间数据，是城市应急预案决策支持系统的重要组成部分，空间数据的丰富性、正确性和现势性直接关系到系统的应用效果。因此，在城市应急预案决策支持系统中，数据库的建立是其关键之一，它不仅要有丰富的、正确的、现势性强的空间数据，还要有相应的详细的属性数据。在空间数据的建库过程中，可充分利用GIS技术所具有的对空间数据的强大管理能力，以及其对多源数据的集成能力，把遥感影像数据、城市应急预案决策支持系统基础信息子系统灾害信息子系统重大交通事故分析子系统火灾分析子系统洪灾分析子系统地震子系统地质灾害分析子系统有毒气体泄漏分析子系统建筑物坍塌分析子系统空间信息图层控制确定事故地点空间查询基本编辑危险源管理救援路径分析事故处理方案灾害损失评估查找救援机构确定事故地点确定事故地点查找救援机构救援路径分析灾害损失评估灾害损失评估救灾物资调配疏散路径分析事故蔓延分析救援路径分析疏散路径分析事故蔓延分析查询事故范围查找救援机构图一、系统总体结构框架示意图矢量数据、集成GPS差分数据、历史灾害数据等等集成在一起，建立一个全面、细致、现势性强的空间数据库。在城市应急预案决策支持系统中，空间数据是非常重要的，因此，在对空间数据进行收集、预处理时应做到尽可能的详细、准确和具有强的现势性，这些信息是灾害事故一旦发生时的决策依据，为了达到系统设计的目标和实现相应的功能，空间数据库中的矢量数据应以网络图论为基础进行构建。由于空间数据的信息量庞大，GIS软件对空间数据的组织和管理是按图层进行的。在城市应急预案决策支持系统中，系统空间数据主要包括基础信息数据和灾害信息数据两大部分，其分层可参考以下方案[11]：基础信息数据库主要包括以下图层：(1)、遥感影像图层，它属于栅格数据，采用高分辨率的美国商用遥感快鸟影像(QuickBird)，分辨率可达0.61m。(2)、等高线地形图层，通过转化为DEM(DigitalElevationModals)或TIN(TriangulatedIrregularNetwork)得到小城镇的三维地形，用于洪水淹没模拟。(3)、房屋建筑物图层，包括所有房屋建筑物分布等，属性数据包括结构类型、用途、面积、建造时间、高度和电话号码等。(4)、道路街区图层，包括主干道、次干道及支路路网、路网节点等，属性数据包括名称，道路等级，长度，宽度和路面材料等，以网络图论为基础，根据道路等级，长度，宽度和路面材料及畅通情况等赋以相应权值。(5)、煤气管网图层，包括煤气主干管网及阀门分布图等，属性数据包括管网的管径、流量和工作压力等。(6)、通信系统图层，包括通信枢纽楼、电视和电台分布图等，属性数据包括结构形式及各类主要通信设备和相应属性等。(7)、供电线路图层，包括电厂、变电站、电杆、电线等，属性数据包括型号、编号、容量、电压、长度和所在区域等。(8)、供水线路图层，包括水源、加压站、供水公司、供水管线等，属性数据包括名称、型号、接头、管径、长度和管材。(9)、水域图层，包括河流、!湖泊、水库等水域分布，属性数据包括水源名称和常水位高度等。(10)、防汛工程图层，包括河堤、湖堤、引水渠等设施，属性数据包括高度、长度、结构类型等。(11)、政府机构图层，包括政府及居民委员会、公安、交警、环境等机构的分布与服务范围，属性数据包括名称、联系方式、责任人等。(12)、医疗救护图层，包括卫生局、防疫站、医院、血库等分布，属性数据有名称、医疗器械名称及数量特点、急救车辆、后勤保障和电话等。(13)、消防力量分布图层，包括消防指挥中心、消防中队和消防栓分布等，属性数据有消防中队名称、消防器械名称及数量特点、后勤保障信息和电话等。(14)、空旷避难据点图层，包括公园、广场、田地等空旷避震场地，属性数据包括名称、容量、物资储备等。(15)、高地势避难据点图层，包括山岭等避洪场所，属性数据包括名称、容量等。灾害数据库主要包括以下图层：(1)、危险源图层，包括压力容器、易燃易爆、化学物品、危险建筑物等图层，属性数据包括危险源的名称、所属单位、联系方式、特性与扑救方式、配备扑救器械的数量与属性。（2）、历史灾情图层，包括历年来所发生的各类灾害发生地