陳榮昌蘭儒（交通運(yùn)輸部水運(yùn)科學(xué)研究所，北京100088）

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海上溢油應(yīng)急決策支持與調(diào)度指揮平臺(tái)研發(fā)及應(yīng)用

陳榮昌蘭儒
（交通運(yùn)輸部水運(yùn)科學(xué)研究所，北京100088）

摘要：本文對(duì)海上溢油應(yīng)急決策支持與調(diào)度指揮平臺(tái)的框架進(jìn)行了分析與設(shè)計(jì)。基于NaviGIS平臺(tái)，緊密集成了經(jīng)過融合的靜態(tài)與動(dòng)態(tài)、實(shí)測(cè)與預(yù)測(cè)、矢量與柵格等異構(gòu)數(shù)據(jù)，實(shí)現(xiàn)同平臺(tái)無(wú)縫疊加顯示。在集成平臺(tái)的基礎(chǔ)上，研發(fā)了海上重大溢油事故的五階段輔助決策支持模塊，包括事故報(bào)告、初始評(píng)估、處置方案、調(diào)配方案、動(dòng)態(tài)評(píng)估等。研發(fā)的海上溢油應(yīng)急決策支持與調(diào)度指揮平臺(tái)主要用于重大海上溢油事故應(yīng)急處置的決策支持和指揮調(diào)度，也可用于日常應(yīng)急管理，包括溢油事故監(jiān)測(cè)預(yù)警、溢油應(yīng)急信息管理、應(yīng)急培訓(xùn)、演習(xí)演練、宣傳教育等。

關(guān)鍵詞：海上溢油；應(yīng)急決策；集成平臺(tái)

船舶溢油是水運(yùn)環(huán)境污染的主要風(fēng)險(xiǎn)，來(lái)自兩個(gè)方面，一是船舶燃料油艙破損造成燃油泄漏污染，二是油輪貨艙破損造成重特大原油、成品油泄漏污染。隨著我國(guó)經(jīng)濟(jì)的快速發(fā)展，水上交通運(yùn)輸量快速增長(zhǎng)，水上重大交通事故和溢油事故的風(fēng)險(xiǎn)不斷加大。2014年全年，我國(guó)原油進(jìn)口量為3.1億噸，比2013年增長(zhǎng)9.5%。我國(guó)沿海原油運(yùn)輸量的增長(zhǎng)加劇了溢油事故風(fēng)險(xiǎn)水平。截止2012年底，全世界VLCC和ULCC保有量達(dá)500艘，油輪船型的大型化則提高了潛在溢油事故規(guī)模。

美國(guó)墨西哥灣等重大溢油事故的發(fā)生，使得全社會(huì)對(duì)于重大海洋污染事故的關(guān)注度越來(lái)越高，也給溢油應(yīng)急處置行動(dòng)提出了更高的要求。在海上重大溢油事故的應(yīng)急處置過程中，科學(xué)決策和調(diào)度對(duì)于溢油事故的控制和敏感資源的保護(hù)具有重要意義。因此，開發(fā)海上溢油應(yīng)急決策支持與調(diào)度指揮平臺(tái)，可提高溢油事故應(yīng)急成效，降低應(yīng)急成本，減輕溢油事故后果。

1平臺(tái)框架分析與設(shè)計(jì)

海上溢油應(yīng)急決策支持與調(diào)度指揮平臺(tái)是構(gòu)建在靜態(tài)數(shù)據(jù)庫(kù)、動(dòng)態(tài)數(shù)據(jù)庫(kù)和模型庫(kù)基礎(chǔ)上的多個(gè)應(yīng)用系統(tǒng)的集成平臺(tái)。應(yīng)用系統(tǒng)包括溢油應(yīng)急多元海量信息采集與處理系統(tǒng)、監(jiān)視監(jiān)測(cè)與預(yù)測(cè)預(yù)警的動(dòng)態(tài)集成系統(tǒng)、應(yīng)急資源動(dòng)態(tài)管理系統(tǒng)、溢油應(yīng)急處置演習(xí)演練系統(tǒng)、調(diào)度指揮通信系統(tǒng)、溢油應(yīng)急調(diào)度指揮輔助決策系統(tǒng)、清污效果評(píng)估系統(tǒng)、溢油應(yīng)急信息發(fā)布系統(tǒng)等。應(yīng)用系統(tǒng)均集成到基于三維GIS的海上溢油應(yīng)急決策支持與調(diào)度指揮平臺(tái)，平臺(tái)系統(tǒng)框架見圖1。

平臺(tái)的靜態(tài)數(shù)據(jù)庫(kù)包括地理數(shù)據(jù)、港口設(shè)施、敏感資源、應(yīng)急資源、油品特性、知識(shí)庫(kù)、應(yīng)急措施、法規(guī)標(biāo)準(zhǔn)等。地理數(shù)據(jù)包括海圖、衛(wèi)星影像等，港口設(shè)施包括碼頭、岸上儲(chǔ)罐、航道錨地等，敏感資源包括岸線及ESI指數(shù)、保護(hù)區(qū)、養(yǎng)殖區(qū)、旅游區(qū)等，應(yīng)急資源包括設(shè)備庫(kù)、應(yīng)急隊(duì)伍、應(yīng)急專家等，油品特性包括MS?DS、物化特性、泄漏應(yīng)急措施等，知識(shí)庫(kù)包括規(guī)則集、方法庫(kù)、典型事故案例等，應(yīng)急措施包括岸線保護(hù)、養(yǎng)殖區(qū)保護(hù)、自然保護(hù)區(qū)防護(hù)等，法規(guī)標(biāo)準(zhǔn)包括法律法規(guī)、標(biāo)準(zhǔn)規(guī)范、應(yīng)急預(yù)案、國(guó)際公約等。

平臺(tái)的動(dòng)態(tài)數(shù)據(jù)庫(kù)包括船舶及海上設(shè)施的雷達(dá)、LRIT、AIS、VTS、GPS、RFID、VHF、CCTV等動(dòng)態(tài)信息、氣象海況等實(shí)時(shí)環(huán)境信息、事故情況和污染情況信息、溢油監(jiān)視監(jiān)測(cè)信息等。

平臺(tái)的模型庫(kù)包括溢油漂移及風(fēng)化模型、風(fēng)場(chǎng)預(yù)報(bào)模型、潮流場(chǎng)預(yù)報(bào)模型、應(yīng)急資源搜索匹配模型、溢油損害評(píng)估模型等。

2基于NaviGIS平臺(tái)的集成技術(shù)研發(fā)

集成（Integration）是現(xiàn)代電子技術(shù)和計(jì)算機(jī)發(fā)展帶來(lái)的新概念。到目前為止，集成在概念上尚未取得一致，但普遍的看法是強(qiáng)調(diào)原本不是一體或不同源的組成要素間的有機(jī)結(jié)合，而不是簡(jiǎn)單的互連。80年代后期GIS與環(huán)境模型的集成問題開始為人們所關(guān)注。Good?child最早對(duì)GIS與空間分析模型集成或耦合問題進(jìn)行了專門論述，此后眾多學(xué)者和應(yīng)用人員對(duì)兩者集成的依據(jù)、范式和途徑做了不同層次和方面的研究。

圖1平臺(tái)系統(tǒng)框架圖

國(guó)內(nèi)外基于溢油模型也已成功開發(fā)了一系列溢油預(yù)報(bào)模擬、評(píng)價(jià)系統(tǒng)和應(yīng)急反應(yīng)系統(tǒng)：如國(guó)外有ASA的OILMAP及NOAA的ERMA、日本的MEGIS、澳大利亞的OSRA、挪威的OSCAR、英國(guó)的OSIS等；國(guó)內(nèi)有中科院南海海洋所開發(fā)的“南海海上溢油漂移擴(kuò)散預(yù)測(cè)微機(jī)視算系統(tǒng)”、國(guó)家海洋環(huán)境監(jiān)測(cè)中心開發(fā)的“海上溢油預(yù)報(bào)系統(tǒng)”、大連海事大學(xué)開發(fā)的“海上溢油應(yīng)急反應(yīng)專家系統(tǒng)”[6]與“海上溢油應(yīng)急反應(yīng)模擬訓(xùn)練系統(tǒng)”等。在上述系統(tǒng)中，有一些系統(tǒng)在溢油模型建立過程中結(jié)合了GIS技術(shù)：如利用GIS技術(shù)對(duì)溢油模擬所需的空間數(shù)據(jù)進(jìn)行獲取、處理、存儲(chǔ)和管理，以及對(duì)模擬結(jié)果的處理和可視化表達(dá)等。環(huán)境模型與GIS的數(shù)據(jù)交換形式和結(jié)合方式有三種：松散結(jié)合、緊密集成和完全集成。當(dāng)前對(duì)于環(huán)境模型與GIS的結(jié)合大多趨向于松散結(jié)合或緊密集成。松散結(jié)合雖然對(duì)集成技術(shù)要求不高，容易實(shí)現(xiàn)，但使用不便、效率低、易出錯(cuò)；完全集成則對(duì)技術(shù)要求高，開發(fā)周期長(zhǎng)且費(fèi)用高；相比之下，緊密集成方式是向用戶提供方便、全面、有效的GIS技術(shù)的有效手段。

本文在NaviGIS平臺(tái)的基礎(chǔ)上，采用緊密集成的方式，集成了經(jīng)過融合的異構(gòu)數(shù)據(jù)（靜態(tài)數(shù)據(jù)與動(dòng)態(tài)數(shù)據(jù)、實(shí)測(cè)數(shù)據(jù)與預(yù)測(cè)數(shù)據(jù)、矢量數(shù)據(jù)與柵格數(shù)據(jù)、2D數(shù)據(jù)與3D數(shù)據(jù)），并可同平臺(tái)無(wú)縫疊加顯示，集成平臺(tái)界面見圖2。

3集成平臺(tái)在決策支持中的應(yīng)用

應(yīng)急調(diào)度指揮輔助決策技術(shù)是集成平臺(tái)的核心功能，為重大海上溢油事故的應(yīng)急處置提供包括事故報(bào)告、初始評(píng)估、處置方案、調(diào)配方案、動(dòng)態(tài)評(píng)估在內(nèi)的五階段決策過程，并采用動(dòng)態(tài)評(píng)估技術(shù)對(duì)應(yīng)急處置多方案進(jìn)行對(duì)比評(píng)估，決策過程見圖3。

圖3應(yīng)急調(diào)度指揮輔助決策五階段流程

圖2基于NaviGIS的集成平臺(tái)界面

“初始評(píng)估”階段利用系統(tǒng)集成的溢油預(yù)測(cè)模型進(jìn)行漂移軌跡和歸宿的模擬，并對(duì)初步的應(yīng)急措施進(jìn)行評(píng)估，必要時(shí)進(jìn)行浮標(biāo)動(dòng)態(tài)校核。初始評(píng)估將形成可能受影響敏感資源的保護(hù)方案?！疤幹梅桨浮彪A段則根據(jù)事故現(xiàn)場(chǎng)信息、模型預(yù)測(cè)結(jié)果，智能化生成資源需求方案，分析溢油事故應(yīng)急處置所需要的應(yīng)急設(shè)備總量及適用于該次事故特征和氣象海況的設(shè)備能力需求。“調(diào)配方案”階段則根據(jù)應(yīng)急需求方案，通過GIS疊加分析，按最快到達(dá)原則智能化選擇符合需求方案的設(shè)備庫(kù)和船舶，并生成設(shè)備調(diào)用方案和船舶調(diào)用方案。

4結(jié)論

本研究通過海上重大溢油事故多元信息采集及綜合處理技術(shù)研究、重大海上溢油處置可視化演習(xí)演練系統(tǒng)研發(fā)，以及海上溢油應(yīng)急調(diào)度指揮決策支持平臺(tái)與集成技術(shù)研發(fā)，形成了“基于三維GIS的海上溢油應(yīng)急決策支持與調(diào)度指揮平臺(tái)”，集成了多元信息、應(yīng)急資源、預(yù)測(cè)預(yù)警、決策指揮和演習(xí)演練系統(tǒng)功能模塊，在服務(wù)器端建立了溢油應(yīng)急的綜合數(shù)據(jù)庫(kù)，并搭建了基于C/S和B/S的客戶端。

本研究成果“基于三維GIS的海上溢油應(yīng)急決策支持與調(diào)度指揮平臺(tái)”（OSERS3D），主要用于重大海上溢油事故應(yīng)急處置的決策支持和指揮調(diào)度，也可用于日常應(yīng)急管理，包括溢油事故監(jiān)測(cè)預(yù)警、溢油應(yīng)急信息管理、應(yīng)急培訓(xùn)、演習(xí)演練、宣傳教育等。

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DOI編碼：10.13646/j.cnki.42-1395/u.2016.01.005

基金項(xiàng)目：國(guó)家科技支撐計(jì)劃課題（2012BAC14B07）、交通運(yùn)輸部水運(yùn)科學(xué)研究所前瞻性基礎(chǔ)性研究項(xiàng)目（61425）。

中圖分類號(hào)：U698.5

文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A

文章編號(hào)：1006－7973（2016）01－0023－03