灾害应急管理信息化建设“四步走”——以水旱灾害为例_水旱灾害防洪数据化项目-程序员宅基地
技术标签： GIS
引言
中国是世界上受自然灾害影响最为严重的国家之一，其中又以水旱灾害的影响最大。由于我国领土面积广大，河湖众多，且地处亚欧大陆和太平洋之间，季风气候盛行，降水时空分布不均，导致了我国的水旱灾害具有种类多、分布广、发生频率高、持续时间长、次生灾害严重、经济损失大、造成人员伤亡多的特点。尤其是今年，是我国自1998年以来汛情最为严重的一年。
图1 2020年前三季度洪涝灾害概况
近年来国家对于提高灾害风险治理能力十分重视。“十三五”期间，我国进一步加大了防灾减灾科技投入，以防灾减灾业务需求为导向，实施了一大批重大科技项目。同时为了摸清全国灾害风险隐患底数，查明重点区域抗灾能力，客观认识全国和各地区灾害综合风险水平，第一次全国灾害综合风险普查工作正在有条不紊地推进中。
那么，在这样的背景下，我们应该怎么做？
灾害应急信息化“四步走”
基于以上背景，本文建议综合利用GIS、大数据、物联网等技术，从调查评估、风险监测预警和应急指挥三方面入手，提出水旱灾害应急管理信息化解决方案。通过信息技术与水旱灾害应急业务的深度融合，为风险防控、应急响应、协同指挥等提供服务，为提高防灾、减灾、救灾能力提供信息化支撑。
图2 整体业务架构
第一步：调查评估
知己知彼，有备无患
依照灾害综合风险普查工作“摸清底数、评估隐患、灾害区划”的总体要求，调查评估的内容主要包括以下几个方面：图片
图3 调查评估主要内容
结合水旱灾害的特点，调查评估工作又会有具体的分类以及各自的对象和成果：
图4 洪涝灾害调查评估内容
图5 干旱灾害调查评估内容
第二步，数据建设
多源融合，共享交换
为了更好的完成调查评估工作，并将成果更好地应用于监测预警、应急指挥，《全国灾害综合风险普查总体方案》要求基于分布式、云计算、大数据等技术，构建面向省、市、县各层级以及应急管理、水利、气象等多个涉灾部门的灾害风险和减灾能力数据体系，如图所示。
图6 数据建设
第三步，风险监测
全面感知，预警提醒
针对不同种类的自然灾害，在具体的指标和模型上会有差异，但大致的思路相同：都需要结合历史灾情数据、实时监测数据等，从时间、空间等角度，设计危险性、暴露性、脆弱性和防灾减灾能力四个方面的评价指标并建立模型，对孕灾环境的敏感性、致灾危险性、承灾体的易损性以及防灾减灾的能力四个方面进行综合分析，做到对灾害的及早发现，及时响应，从而实现从被动响应到主动预见的转变。
图7 风险监测预警整体逻辑
在既往的水旱灾害监测预警工作中，主要存在两方面的困难：一方面水文资料的短缺导致了模型的建模和验证的困难；另一方面预报机制的不健全，频次不足，导致了预报不及时，难以及时响应。而目前这两个问题都有了解决方案：首先，灾害综合风险普查工作的进行，为建模和验证工作提供了良好的数据基础和模型参考；其次，随着物联网技术的发展，各类传感器的应用，可以实时获取各项数据进行监测，并借助信息化平台实现及时预警，即刻响应。
洪水监测预警
洪水监测预警工作主要从两方面着手，一方面参考灾害综合风险普查中在隐患排查方面的要求，对防洪工程涉及到的基础设施、风险隐患进行监测和管理，预防由于设施本身的问题引发的灾害，同时确保在灾害发生的过程中随时掌握风险隐患的具体情况；另一方面是暴雨洪水监测预警，采用先进的监测和预报技术，实时监控暴雨洪水的情况，预测暴雨洪水发生的时间和危害程度，做出准确的预报，并发布预警信息。下图就如何通过对水雨情的监测，来实现暴雨洪水监测预警的具体流程进行简单介绍。
图8 洪水监测预警流程图
干旱监测预警
俗话说“涝灾一条线，旱灾一大片”，由于我国降水时空分布不均，小区域的短时间缺水很常见，并且具有空间位置变动较大，时间上断断续续的特点。相比之下，大范围长时间的干旱才是监测预警的主要目标。通过设计监测预警指标就可以提醒人们注意气象干旱的进一步发展可能带来的灾害影响，从而采取有效的措施趋利避害。具体来讲就是通过汇集各项相关参数，了解该区域当前的干旱情况，并为之后的灾害预警、灾情预测提供支持：
（1）通过对气象、水文、土壤、遥感方面的监测，获取该区域当期的干旱情况和干旱等级动态变化情况；
（2）通过设计逐日气象干旱综合指数对旱情进行预警，如下图；
图9 依据逐日气象干旱综合指数的干旱预警流程
（3）通过结合未来3-5天的天气预报结果，对未来的干旱发展趋势做出预测。
第四步，应急指挥
“一图”在手，掌控全局
在防汛抗旱应急指挥的实际应用当中，需要迅速获取大量灾害相关信息，采取行动。通过GIS平台，以空天地感知、融合通信、物联网等技术为支撑，实现“灾害应急管理一张图”，完成应急信息全面汇聚、快速展现、协同会商、专题研判、指挥调度和辅助决策等功能，实现应急救援智能化、扁平化和一体化指挥作战。
图10 应急指挥响应流程
如上图所示，应急指挥的响应流程主要包括以下几个部分：首先，将现场获取到的数据传递到系统，根据既有的模型算法对数据进行处理、分析，判断是否出现灾情；在监测到灾情出现后系统将基于救援物资，救援力量的分布，以及危险区域范围、受灾人口分布等，进行抢险救灾形势分析，为决策及指挥提供支撑；然后，基于融合通信系统，进行实时、高效的指令上传下达以及人员、物资的组织调度；最后，收集此次灾害的相关数据，一方面可以用于灾情统计和灾后重建，另一方面还可对模型、算法、预案等进行完善和优化，为之后的灾害应急管理提供更为坚实的基础。
结语
水旱灾害的频发给社会带来了重大的损失，但随着国家对防灾减灾能力的重视，加大相关科技创新的投入，越来越多的新技术被应用于灾害应急管理中。根据《2019年全球自然灾害评估报告》，30年来我国综合防灾减灾能力在全球和亚洲的排名均有所上升；而在前不久发布的《国家减灾委员会办公室关于做好2020年国际减灾日有关工作的通知》中也强调了加强灾害风险管理，建立完善政府主导、社会参与的灾害风险治理机制，不断提高全社会灾害风险治理能力。在接下来的工作中，我们将继续深入研究自然灾害应急管理业务及其信息化建设，持续助力客户提升灾害风险防治能力。
参考文献
[1]董婷婷.辽西北干旱监测预警与评估系统建设研究[J].中国防汛抗旱,2014,24(03):41-43.
[2]张容焱,庄瑶,薛峰,陈思,林昕,潘航.福建气象干旱风险监测预警和评估技术[J].灾害学,2019,34(03):114-122.
[3]赵鑫. 肇庆市西江洪水监测预警平台设计与实现[D].电子科技大学,2016.
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