3s技术在应急管理中的应用

3S 技术在应急管理中的应用 中国科学院遥感应用研究所 刘亚岚 研究员 2011.3 随着社会和经济的高速发展，人类遭受自然灾害、事故灾难、公共卫生、社会安全等 各种突发事件威胁的形势也越来越严峻。对突发事件的反应速度和决策处理能力是应急管 理是否成功的一个重要标志，也是衡量应急管理系统有效性的最主要的指标。对与突发事 件应急管理有关的各类信息进行统一管理，并通过信息整理、分析、评价、模拟，制定出 有效的应急预案，是提高突发事件应急系统的响应速度和决策准确性的重要技术手段。传 统的手段已无法满足这一要求。遥感(Remote Sensing, RS)、地理信息系统(Geographic Information System, GIS)、全球卫星定位系统(Global Positioning System, GPS)，在国内并称 为3S技术，为应急管理提供了新的技术手段，可以提供政府对重大突发事件的快速反应能 力和科学决策水平。 RS利用远离地面的遥感器对地球表面的电磁波信息进行探测，并经信息的传输、处理 和判读分析，具有对大范围信息获取和动态监测的能力，可以作为GIS的数据源，为其空 间决策分析提供数据。GIS是解决空间问题的工具、方法和技术，具有空间数据获取、存 储、显示、编辑、处理、分析、输出和应用等功能，可以更好地辅助管理与决策。GPS主 要获得单点3维或4维数据、用于空间定位、导航，具有全球覆盖、高精度三维定速定时、 高效率的特点，已经融入了国民经济建设、国防建设和社会发展的各个应用领域。3S有各 自的优势和很强的互补性。目前，3S技术已成为不可分割的有机整体，综合地利用3S技术， 可提供强有力的观测、信息处理、分析模拟和决策咨询等功能。随着“数字地球”概念的 提出，3S集成技术的发展在世界各国引起了普遍重视，已广泛应用于与空间数据相关的行 业领域，如军事、环境保护、城市规划、生态、国土、交通、公共安全，农业、水利、矿 产资源、灾害监测与预报等。 3S技术通过为应急管理提供准确的信息服务，并利用这些信息进行综合空间分析与评 价、预测模拟、制定防控预案等来有效地为应急管理提供决策支持，具体应用功能如下： （1）建立应急管理数据库，通过信息的收集、归类，利用 GIS 空间数据库存储应急 管理部门在应急管理中必要的大量基础数据资源，包括大量高精度的地形图、地面真实景 观遥感影像，各种预测预报数据，观测、测量与监控数据，相关的社会经济数据，以及各 部门提供的公共基础数据。 （2）分析评价与预测模拟。对已造成的影响进行损失评价分析，通过空间查询与空间 定位(GPS) 获取突发事件造成的影响等信息，如波及范围、受灾人口，对交通、水网、电网、 通信网络、水利工程等造成的破坏，确定突发事件发生后所需的应急资源；对事件进行风 险跟踪及模拟预测，确定应急风险防控路线和重点防控区域。 （3）应急预案制定：通过上述分析评价及预测模拟情况制定综合应急预案，并通过直 观的预案调用机制快速找到相应的应急处置方法及相应的专家资源，确定应急物资的调配 方案等及应急资源的最优调配路线，人员疏散路线、警力部署预案、医院救护预案等，能 够快速将各种应急决策需要的信息展现在领导面前，为指挥人员进行应急预案管理分析、 科学决策提供依据，帮助政府和大众提高应急反应能力，高效调度和运用现有资源开展行 之有效的应急响应。 （4）应急信息发布：将所有与突发事件相关的信息以电子地图、遥感影像、短信、 GPS 定位等形式通过网络、电视、移动通讯设备等方式向公众发布。 目前，在美、英、日、德等多个国家和地区的许多城市中，以 3S 为支撑技术建立的 应急系统已经变成城市管理中一个不可或缺的组成部分，甚至成为显示城市管理水平的标 志性工程；在重大自然灾害的风险评估及监测评估，以及突发重大公共卫生事件的应急管 理中也得到了良好的应用。3S 技术应用于应急管理在我国尚处于起步阶段，但其在应急指 挥系统表现出了最快的反应速度和最妥善的应对方法。我国先后利用 3S 技术应对 1998 年 的大洪水、2003 年的 SARS 大规模爆发、2004 年禽流感疫情、2008 年汶川大地震、2010 年玉树大地震、环境污染事件以及森林火灾监测等重大突发事件，为保护人民生命与财产 安全、减少经济损失等发挥了重要的作用，展示了其广阔的应用前景。随着对地观测技术 的发展，遥感信息获取能力的增强，GIS 软件技术对处理、分析数据功能的改善，以及各 种数据资源的共享，3S 技术必将在应急管理中发挥越来越重要的作用。 参考文献 1、张强，张文举，蔡青 3S 技术在动物疫病防控中的应用，黑龙江畜牧兽医（科技版） ， vol.12，2009,24-25. 2、谢洪斌，杨武年，潘倩，基于3S技术的自然灾害应急管理系统设计,地理空间信息, 2009年2期，71-73. 1、张强，张文举，蔡青 3S 技术在动物疫病防控中的应用，黑龙江畜牧兽医（科技版） ， vol.12， 2009,24-25. 遥感技术(RS)、地理信息系统(GIS)和全球定位系统(GPS)统称为3S技术。遥感技术、地理 信息系统、全球定位系统有各自的优势，且在功能上有强大的互补性。遥感技术是利用遥 感器从空中探测地面物体性质的技术，主要用来定期提供或生成详尽的自然资源分类图。 全球定位系统是利用地球上空的24颗全球定位系统卫星和地面上的接受站及用户设备等组 成的高精度、全天候、全球性的精确定位系统，主要用于田间信息的定位采集及田间操作 的准确定位。地理信息系统由计算机系统、各种地理数据和用户组成，通过计算机对各种 地理数据进行统计、分析、合成和管理，生成并输出用户所需要的各种地理信息。3S技术 已成为不可分割的有机整体，广泛地应用于军事、农业、环境保护与监测、地质勘察、城 市规划等领域。 3S技术为动物疫病的防控提供了新的技术和手段，并取得了一些新颖、实用的研究成果， 展示了十分广阔的应用前景。概括起来，3S技术在动物疫病防控中主要有以下几个方面的 应用。 观察和跟踪野生动物以研究疫病的传播途径和路线 测疫病宿主和传播媒介的分布、变化并评估虫媒病感染的风险 述动物疫情的时空分布并提供数字化和可视化的信息 析动物疫病的地理分布与其他因素之间的相关性以建立疫病风险分析模型：利用地理信息 系统的窄间分析功能，通过空间关联将动物的发病感染因素与农场的地理元素关联，研究 地理、环境与疫病的关系。 建立空间决策支持系统，为动物疫病的控制提供准确、快捷的控制方案 利用3S技术对疫病的分布情况进行空间分析和可视化管理，建立疫病防控空间决策支持系 统，并对动物疫病进行科学防控。建立的宅间决策支持系统包括疾病信息系统、疾病防制 预警系统、应急响应系统、监控系统、疫情信息报告系统、社区防控系统等。这些系统有 助于提高疾病的信息处理能力和宏观控制能力。如地理信息系统可使疫情发生状况一目了 然；全球定位系统能够准确标示疫情爆发地点；利用基于3S技术的动物疫病防控空间决策 支持系统并根据疫点周围的山脉、河流等自然屏障划定疫区、受威胁区的具体形状和范围； 根据疫区、缓冲区动物和动物产品的流动情况，结合风向、媒介、温度和湿度等因素，研 究疫病的扩散形势，在电子地图上模拟出疫病可能传播的路线，确定追踪疫源的路线和重 点防控区域；根据疫点周围的公路分布，确定所需路障的数量和确切位置；根据疫点位置， 就近调配疫病控制物资等。 结论：在我国，将3S技术应用于动物疫病监测与防控尚处于起步阶段，随着地理信息系统、 遥感技术软件的升级更新，处理分析数据能力的增强，民用航空航天遥感影像的普及化， 遥感平台获取数据能力的加强，各学科联系的加强及资源的共享，3S技术必将在动物疫病 防控中发挥越来越重要的作用。 2 谢洪斌，杨武年，潘倩，基于3S技术的自然灾害应急管理系统设计,地理空间信息 ,2009年2期，71-73. 应急管理数据库，应急管理部门存储必要的可利用数据信息资源。大量高精度的地形图、 交通图、遥感影像等空间数据；预测预报数据：各种观测数据，如气象云图、地震资料等。 防灾、救灾方案的制定则需要大量与救护实力相关的社会经济数据。各部门需要提供的一 般数据，它们将为防灾预案及救灾方案的制定提供依据。 灾情模拟：进行灾害模拟，通过空间查询与空间定位(GPS)获取灾害波及范围、受灾人口、 灾害损失评空间查询与空间定位(GPS)、灾区所需应急资源、可能造成的次生、衍生灾害等 信息。 可以帮助政府和受灾者提高应急反应能力，高效调度和运用救灾力量去行之有效的防灾救 灾。 防灾预案的制定：交通部，铁道部结合灾区的交通图、地形图信息通过空间分析得出可能 因灾害造成的事故多发地段、交通破坏地段，并设计出当灾害发生时应急资源的最优调配 路线、人员疏散路线，统计灾区内交警部门的警力部署情况；水利部、电力局通过空间分 析得出灾区内可能由灾害造成的水网、电网、通信网络破坏情况，水利工程可能遭到破坏 的地方以及由此产生的次生及衍生灾害，提供灾区内水利、电力抢修人员的配备情况；卫 生部通过分析得出灾区内可能由自然灾害引发的病症，并提供治疗该病症的专科医院所在 位置信息、救护实力，最后中央应急办综合各部门的防灾预案定制出全局防灾计划联动民 政部、公安部、武警消防、军队等救援力量辅助救灾。 灾情信息发布：将最新灾情、交通、安全、水电供应，生活品供应、疫情防治等所有信息 传递给信产部，然后由信产部以电子地图、遥感影像、短信、GPS定位等形式通过网络、电 视、移动通讯设备等方式将灾害信息发布。 通过遥感手段获取自然灾害信息，通过GIS方法进行灾害模拟、灾害评估从而辅助制定防灾 预案并向公众发布灾情信息，通过GPS对受灾对象进行定位跟踪、导航；救灾管理模块则是 根据灾情的具体情况弥补防灾预案中的不足，制定更为完善的救灾方案并将救灾相关的灾 情信息公布于众。 通过GIS方法进行灾害模拟、灾害评估从而辅助制定防灾预案并向公众发布灾情信息，通过 GPS对受灾对象进行定位跟踪、导航. 以突发公共卫生事件为例，广州城市信息研究所有限公司 1前言 随着经济和社会的高速发展，我国城市发展已进入快速增长时期，城市规模不 断扩大，人口密集度很高，遭受各种突发事件的灾害的威胁形势严峻。一旦突 发事件发生，如果不能及时采取有效措施对事件进行有效处理其后果不堪设想。 一个有效的突发事件应急管理系统是城市保障体系的重要组成部分。对突发事 件的反应速度和决策处理能力是城市现代化程度的一个重要标志，也是衡量政 府应急管理系统有效性的最主要的指标。建立突发事件应急指挥辅助决策系统， 采用先进的计算机信息处理技术对与突发事件应急管理有关的各类信息进行统 一的管理，并对信息进行统计与分析，为决策指挥提供支持，是提高突发事件 应急系统的响应速度和决策准确性的重要技术手段。 地理信息系统（GIS）是一种空间信息技术，与人类的生存、地区的发展和进步 密切相关，作为一种新的科学研究方法和手段，近年来发展迅速，应用领域十 分广泛。但从信息时代对资源管理的要求和发展趋势看，GIS对突发事件危机管 理与调度、指挥预案生成与评价、资源配置、区域规划调整、公共服务设施利 用平衡、宏观决策指导等都有着重大意义。GIS的研究成果，将为科学决策提供 可靠的参考依据，它在公安、消防、交通、防灾和公共卫生等方面的应用，可 以将不同领域的应急系统结合起来，有助于形成完整统一的区域应急管理体系。 今年的SARS突发事件表明，我国现有的突发事件应急指挥系统还不够完善，不 能满足政府应对重大突发事件处置的要求。这一事件发生之后，随着国务院 突发公共卫生事件应急条例的颁布实施，我国各级政府都将建立城市突发 事件应急处理机制，一些特大城市如：北京、上海、广州等城市更是走在前列。 作为其重要技术基础的突发公共卫生事件应急指挥辅助决策系统的建设也将成 为各级政府的一项重要工作任务。 当前公共卫生信息收集和问题研究主要集中于有关信息的人群、时间方面的特 征，而对于其空间方面的特征却很少涉及。这不仅阻碍了理论研究的深入，而 且对突发公共卫生事件的决策分析和应急处理造成影响。 公共卫生是一个涉及微观结构和宏观系统的多分支科学，大量与宏观有关的事 件具有空间分布特点。将地图和空间分析应用于卫生决策研究中，至少可追溯 到1854