吳建超 蔡永建 雷東寧 鄭水明

1 中國(guó)地震局地震研究所（地震預(yù)警湖北省重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室），武漢市洪山側(cè)路40號(hào)，430071

以往的地震應(yīng)急工作通常采用國(guó)家、省、市、縣逐級(jí)管理的指揮調(diào)度模式，沒有形成統(tǒng)一的指揮調(diào)度管理模式，信息傳遞效率較低［1］。一旦發(fā)生突發(fā)事件，很難快速調(diào)度全部力量，有序地開展應(yīng)急工作。另外，參與應(yīng)急的各個(gè)專業(yè)組，功能都偏向各自的專業(yè)領(lǐng)域，不能將地震應(yīng)急工作的各個(gè)環(huán)節(jié)快速連接、有效應(yīng)用，以滿足應(yīng)急工作快速響應(yīng)、溝通互動(dòng)和信息共享等需要。

地震應(yīng)急通系統(tǒng)采用移動(dòng)通信網(wǎng)絡(luò)、衛(wèi)星通信網(wǎng)絡(luò)、數(shù)據(jù)采集技術(shù)、地理信息技術(shù)、視頻直播技術(shù)、移動(dòng)智能終端和智能指揮中心等先進(jìn)技術(shù)，通過智能多級(jí)云服務(wù)、專業(yè)系統(tǒng)對(duì)接和應(yīng)用、專業(yè)信息分析和計(jì)算以及專業(yè)衛(wèi)星設(shè)備適配等方式，解決應(yīng)急系統(tǒng)的功能設(shè)計(jì)。該系統(tǒng)在尼泊爾8.1級(jí)地震應(yīng)急中效果良好，取得了大量災(zāi)情信息并及時(shí)上報(bào)后方指揮中心，使湖北省地震局工作隊(duì)圓滿完成了現(xiàn)場(chǎng)調(diào)查工作。

1 地震應(yīng)急通系統(tǒng)概述

地震應(yīng)急通系統(tǒng)是基于2G／3G／4G 移動(dòng)通信網(wǎng)絡(luò)、車載無(wú)線視頻服務(wù)器、智能手機(jī)、平板、PC和應(yīng)急指揮管理平臺(tái)，采用實(shí)時(shí)音視頻傳輸、GIS位置管理、多媒體信息分享和信息推送等先進(jìn)技術(shù)，實(shí)現(xiàn)快速清晰的現(xiàn)場(chǎng)視頻傳輸、準(zhǔn)確便捷的應(yīng)急指揮調(diào)度的一種高效地震應(yīng)急指揮新模式［2］。它可以幫助地震部門建立一套功能全面、反應(yīng)靈敏、運(yùn)轉(zhuǎn)高效的地震應(yīng)急指揮體系，提高地震部門應(yīng)對(duì)地震事件的能力。

1.1 系統(tǒng)組成

地震應(yīng)急通系統(tǒng)以地震現(xiàn)場(chǎng)應(yīng)急工作為核心，建立從現(xiàn)場(chǎng)工作隊(duì)到前、后方指揮部一體化的協(xié)同工作機(jī)制。系統(tǒng)主要由3個(gè)部分組成（圖1）。

1）數(shù)據(jù)采集?，F(xiàn)場(chǎng)工作隊(duì)第一時(shí)間采集信息，包括地震災(zāi)情調(diào)查、地震烈度調(diào)查和其他工作調(diào)查等，并上報(bào)前、后方指揮部進(jìn)行匯總和分析。

2）信息分享。指揮部建立完善的信息分享平臺(tái)，將匯總、過濾、分類、加工、審核后的信息，區(qū)別性地分享給地震系統(tǒng)單位、政府相關(guān)部門和社會(huì)大眾等不同群體。

圖1 地震應(yīng)急通系統(tǒng)組成Fig.1 Composition of the earthquake emergency system

3）視頻直播。通過視頻直播、語(yǔ)音視頻通話和圖片直播，實(shí)現(xiàn)后方指揮部、前方指揮部和現(xiàn)場(chǎng)工作隊(duì)成員之間的遠(yuǎn)程視頻溝通。

1.2 系統(tǒng)描述

1）系統(tǒng)可同時(shí)提供視頻、語(yǔ)音和拍照等傳輸機(jī)制，幫助指揮中心快速獲得準(zhǔn)確的災(zāi)情和救援信息，掌握更多的災(zāi)情發(fā)展?fàn)顩r和現(xiàn)場(chǎng)救援進(jìn)展情況。

2）通過該系統(tǒng)的事件定位、視頻調(diào)用、周邊可調(diào)用人員顯示和預(yù)案庫(kù)自動(dòng)匹配等功能，可以實(shí)現(xiàn)可視化、點(diǎn)對(duì)點(diǎn)指揮調(diào)度，增強(qiáng)指揮中心的快速反應(yīng)能力和實(shí)效。

3）系統(tǒng)具有完備的跟蹤考核和指令快速下達(dá)機(jī)制，可以通過遠(yuǎn)程視頻查看、實(shí)地考勤和GPS系統(tǒng)查勤等形式督導(dǎo)處置情況的落實(shí)，高效監(jiān)管、指揮現(xiàn)場(chǎng)人員的工作。

4）系統(tǒng)具有多方式實(shí)時(shí)互動(dòng)交流功能，可以語(yǔ)音和視頻信息同步交流，做到一次上報(bào)、多方同步參與處置，實(shí)現(xiàn)救援現(xiàn)場(chǎng)與后方救援專家的交互討論，進(jìn)而準(zhǔn)確評(píng)估事件情況，提高處置效率。

5）現(xiàn)場(chǎng)人員攜帶的設(shè)備體積小、重量輕、功耗低、設(shè)備少、隨身攜帶、安裝快速，可以使用智能手機(jī)實(shí)現(xiàn)現(xiàn)場(chǎng)的多媒體信息采集上報(bào)和實(shí)時(shí)視頻直播、接收調(diào)度指令等功能，保證現(xiàn)場(chǎng)人員具有良好的機(jī)動(dòng)性。

1.3 系統(tǒng)架構(gòu)

地震應(yīng)急通系統(tǒng)采用平臺(tái)分層設(shè)計(jì)原則，包括用戶、終端應(yīng)用、業(yè)務(wù)平臺(tái)和基礎(chǔ)平臺(tái)4層架構(gòu)模式［3］（圖2）。其中，按照不同的權(quán)限級(jí)別和使用領(lǐng)域，用戶平臺(tái)分為終端用戶、管理用戶和其他用戶。終端應(yīng)用平臺(tái)包含移動(dòng)端應(yīng)用和指揮管理應(yīng)用，前者由地震應(yīng)急現(xiàn)場(chǎng)工作隊(duì)員隨身攜帶，后者則布設(shè)在后方指揮中心。業(yè)務(wù)平臺(tái)主要實(shí)現(xiàn)實(shí)時(shí)視頻直播、信息錄入、信息分享和信息推送等業(yè)務(wù)功能，業(yè)務(wù)管理模式靈活、易于擴(kuò)展?；A(chǔ)平臺(tái)包括多級(jí)用戶管理系統(tǒng)、消息中間件、數(shù)據(jù)庫(kù)管理系統(tǒng)和業(yè)務(wù)基礎(chǔ)平臺(tái)等。該平臺(tái)穩(wěn)定、靈活、高效，能滿足地震應(yīng)急工作中的數(shù)據(jù)交換和共享需要。

圖2 地震應(yīng)急通系統(tǒng)架構(gòu)Fig.2 Architecture of the earthquake emergency system

2 在尼泊爾地震應(yīng)急中的應(yīng)用

尼泊爾8.1級(jí)地震發(fā)生后，中國(guó)地震局地震研究所立即組成地震應(yīng)急工作隊(duì)，攜帶地震應(yīng)急通等設(shè)備趕赴西藏震區(qū)，協(xié)助開展地震現(xiàn)場(chǎng)應(yīng)急工作。工作隊(duì)于04－26 晚抵達(dá)定日縣，并于04－27、04－28前往西藏仲巴縣、薩嘎縣、昂仁縣、拉孜縣和定結(jié)縣等地開展地震災(zāi)害評(píng)估和烈度調(diào)查等工作。通過地震應(yīng)急通系統(tǒng)，工作隊(duì)將調(diào)查資料第一時(shí)間傳回后方指揮中心。截至04－28 20：00，共獲得有效調(diào)查點(diǎn)45個(gè)，震害照片95張。運(yùn)用地震應(yīng)急通系統(tǒng)，前后方應(yīng)急工作隊(duì)員快捷準(zhǔn)確地完成了應(yīng)急工作，并繪制烈度圖（圖3），及時(shí)為指揮部提供了全面準(zhǔn)確的資料。

圖3 烈度調(diào)查點(diǎn)和擬合烈度圖Fig.3 The intensity survey points and fitting intensity map

3 應(yīng)用總結(jié)和研發(fā)探討

3.1 地震應(yīng)急通系統(tǒng)應(yīng)用總結(jié)

通過在尼泊爾8.1級(jí)地震災(zāi)區(qū)中的應(yīng)用，地震應(yīng)急通系統(tǒng)幫助湖北省地震局現(xiàn)場(chǎng)工作隊(duì)圓滿完成了地震應(yīng)急工作，工作成果得到中國(guó)地震局和西藏自治區(qū)地震局的認(rèn)可和肯定。然而，該系統(tǒng)在實(shí)際應(yīng)用中也發(fā)現(xiàn)一些問題和不足，具體有以下幾個(gè)方面。

1）地震應(yīng)急綜合信息欠缺共享。地震現(xiàn)場(chǎng)應(yīng)急綜合信息可分為5大類：基礎(chǔ)地理信息、震情信息、災(zāi)情信息、應(yīng)急響應(yīng)信息和評(píng)估信息，概括了地震應(yīng)急響應(yīng)工作中現(xiàn)場(chǎng)調(diào)查人員可能涉及到的各種信息類型［4］，可以歸納為地震背景信息和救援業(yè)務(wù)信息兩種。在震后應(yīng)急現(xiàn)場(chǎng)，調(diào)查人員不僅需要知道自己所處的經(jīng)緯度信息，更希望了解附近的地震地質(zhì)信息、網(wǎng)絡(luò)輿情信息和最新的地震應(yīng)急產(chǎn)品信息等。

2）移動(dòng)終端運(yùn)算性能不足。從廣義上理解，移動(dòng)終端是將移動(dòng)互聯(lián)網(wǎng)這一新技術(shù)引入計(jì)算機(jī)、手機(jī)等數(shù)據(jù)終端，使其成為發(fā)布、獲取和處理信息的網(wǎng)絡(luò)終端［5］。而地震應(yīng)急通系統(tǒng)目前的移動(dòng)終端是Android系統(tǒng)的手機(jī)，很難實(shí)現(xiàn)在地震應(yīng)急通信系統(tǒng)中對(duì)海量信息的空間查詢、分析以及提供高級(jí)的信息處理服務(wù)。

3）移動(dòng)GIS 應(yīng)急救援指揮系統(tǒng)不夠完善。目前，地震應(yīng)急通系統(tǒng)無(wú)法實(shí)現(xiàn)在GIS環(huán)境下導(dǎo)入各種專題應(yīng)急圖件，導(dǎo)致現(xiàn)場(chǎng)調(diào)查人員在給出定位信息后，還要到各種專題圖件上查找和校對(duì)，十分繁瑣。而采用移動(dòng)GIS工具，能夠自動(dòng)將定位點(diǎn)與GIS現(xiàn)場(chǎng)應(yīng)急信息結(jié)合，并顯示在移動(dòng)平臺(tái)上，使調(diào)查人員對(duì)該調(diào)查點(diǎn)的各類信息有更為全面和深刻的了解［6］。

3.2 下一步研發(fā)探討

1）在地震應(yīng)急通系統(tǒng)2.0的基礎(chǔ)上，通過對(duì)移動(dòng)GIS的深入研究，結(jié)合地震應(yīng)急現(xiàn)場(chǎng)工作的實(shí)際需求和WebGIS的系統(tǒng)設(shè)計(jì)經(jīng)驗(yàn)，設(shè)計(jì)開發(fā)基于ArcGIS Mobile技術(shù)的移動(dòng)GIS 地震現(xiàn)場(chǎng)應(yīng)急工作系統(tǒng)［7－8］作為應(yīng)急指揮系統(tǒng)的移動(dòng)平臺(tái)，滿足應(yīng)急救援工作的地理信息需求。

2）將移動(dòng)終端與云計(jì)算、移動(dòng)互聯(lián)網(wǎng)相結(jié)合，為地震應(yīng)急救援系統(tǒng)的發(fā)展提供新的方向和模式［9］。

3）建立國(guó)家級(jí)地震基礎(chǔ)數(shù)據(jù)、人口經(jīng)濟(jì)數(shù)據(jù)、重點(diǎn)目標(biāo)數(shù)據(jù)、生命線工程、現(xiàn)場(chǎng)災(zāi)害評(píng)估數(shù)據(jù)和科學(xué)考察數(shù)據(jù)等的地震應(yīng)急救援綜合信息平臺(tái)［10］，不僅可以滿足前方調(diào)查隊(duì)員對(duì)于各種應(yīng)急產(chǎn)品、災(zāi)情信息和背景信息的查詢和獲取，而且可以幫助后方指揮中心及時(shí)預(yù)估震區(qū)災(zāi)情等。

4 結(jié) 語(yǔ)

地震應(yīng)急通系統(tǒng)在地震災(zāi)害現(xiàn)場(chǎng)與應(yīng)急指揮中心之間建立起完整的指揮與信息反饋平臺(tái)，實(shí)現(xiàn)了第一時(shí)間進(jìn)行災(zāi)害調(diào)查、快速評(píng)估、接收指令、團(tuán)隊(duì)協(xié)作、文件傳輸和指揮調(diào)度，確保地震現(xiàn)場(chǎng)應(yīng)急工作的順利開展，提高了應(yīng)急工作效率。

地震應(yīng)急通系統(tǒng)在系統(tǒng)便宜、維護(hù)費(fèi)用低、設(shè)備組裝靈活、后期擴(kuò)展性好、易于改進(jìn)升級(jí)和操作簡(jiǎn)單等優(yōu)點(diǎn)的基礎(chǔ)之上，還具有以下特點(diǎn)：1）具有國(guó)家、省、市、縣多級(jí)系統(tǒng)，工作模式靈活、權(quán)限控制明晰；2）智能對(duì)接專業(yè)臺(tái)網(wǎng)系統(tǒng)，實(shí)現(xiàn)突發(fā)事件快速響應(yīng)、信息有序管理；3）專業(yè)信息快速分析和應(yīng)用，快速生成應(yīng)急工作成果；4）專業(yè)海事衛(wèi)星適配，更小、易攜帶、應(yīng)急傳輸效率高；5）引入專題地圖服務(wù)引擎，快速制作和顯示專題地圖；6）進(jìn)一步整合指揮中心、移動(dòng)終端和移動(dòng)車載視頻，使用各種運(yùn)營(yíng)商網(wǎng)絡(luò)、衛(wèi)星傳輸網(wǎng)絡(luò)，確保應(yīng)急信息的有效傳輸。

［1］中國(guó)地震局震災(zāi)應(yīng)急救援司.地震應(yīng)急［M］.北京：地震出版社，2004（Earthquake Emergency Rescue Division，CEA.Earthquake Emergency［M］.Beijing：Earthquake Press，2004）

［2］廈門創(chuàng)智無(wú)限軟件技術(shù)開發(fā)有限公司.地震應(yīng)急指揮調(diào)度系統(tǒng)方案［R］.廈門，2014（Xiamen Chuangzhiwuxian Software Technology Development Co.，Ltd.Earthquake Emergency Command and Control System Program［R］.Xiamen，2014）

［3］廈門創(chuàng)智無(wú)限軟件技術(shù)開發(fā)有限公司.應(yīng)急通2.0云平臺(tái)建設(shè)方案［R］.廈門，2014（Xiamen Chuangzhiwuxian Software Technology Development Co.，Ltd.Earthquake Emergency 2.0 Cloud Platform Construction Scheme［R］.Xiamen，2014）

［4］丁香，王曉青，竇愛霞.基于GIS的地震現(xiàn)場(chǎng)應(yīng)急指揮管理信息系統(tǒng)研制［J］.地震，2014（3）：161－168（Ding Xiang，Wang Xiaoqing，Dou Aixia.Development of an Earthquake Field Emergency Management Information System Based on GIS［J］.Earthquake，2014（3）：161－168）

［5］羅艷，龍波，鐘威，等.基于云計(jì)算的移動(dòng)終端服務(wù)模式分析［C］.廣西計(jì)算機(jī)學(xué)會(huì)2013年學(xué)術(shù)年會(huì)，柳州，2013（Luo Yan，Long Bo，Zhong Wei，et al.Analysis of the Mobile Terminal Service Model Based on Cloud Computing［C］.Guangxi Computer Society 2013 Annual Conference，Liuzhou，2013）

［6］張二鋼.基于移動(dòng)GIS技術(shù)的數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)的研究與實(shí)現(xiàn)［D］.淮南：安徽理工大學(xué)，2013（Zhang Ergang.Research and Implementation of Data Acquisition System Based on Mobile GIS Technology［D］.Huainan：Anhui University of Science and Technology，2013）

［7］劉偉.基于移動(dòng)GIS 的應(yīng)急救援指揮系統(tǒng)的設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)［D］.北京：中國(guó)科學(xué)院研究生院，2012（Liu Wei.Design and Implementaion of the Emergency Rescue and Command System Based on Mobile GIS［D］.Beijing：Graduate University of Chinese Academy of Sciences，2012）

［8］姜代紅，沈潔.嵌入式移動(dòng)GIS開發(fā)運(yùn)行平臺(tái)的設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)［J］.計(jì) 算 機(jī) 工 程 與 設(shè) 計(jì)，2007（20）：4 984－4 986（Jiang Daihong，Shen Jie.Design and Implementation of Embedded GIS for Developing and Running［J］.Computer Engineering and Design，2007（20）：4 984－4 986）

［9］仲霄.GIS在地震應(yīng)急系統(tǒng)及地震信息共享中的應(yīng)用研究［D］.北京：中國(guó)地震局地震預(yù)測(cè)研究所，2006（Zhong Xiao.The GIS Application in Earthquake Emergency System and Information Sharing［D］.Beijing：Institute of Earthquake，CEA，2006）

［10］姜立新，吳天安，劉在濤，等.地震現(xiàn)場(chǎng)應(yīng)急指揮技術(shù)系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)與設(shè)計(jì)［J］.地震，2004（3）：38－40（Jiang Lixin，Wu Tianan，Liu Zaitao，et al.Structure and Design of Emergency Command System in Earthquake Site［J］.Earthquake，2004（3）：38－40）