中国铝业集团应急系统建设参考方案.doc

一、GIS在应急系统中应用的必要性20世纪以来,随着经济的增长,人口及产业纷纷涌向城市,城市规模不断扩大，城市化进程加快,各种自然因素、人为因素引起灾害事故频度和程度迅速增加，而且由于城市集聚了大量的人口、产业及财富,一旦发生灾害,将造成巨大经济损失和人员伤亡,产生严重的社会影响，阻碍城市的可持续发展。日本东京地铁毒气案、美国9.11事件以及曾经面临的“SARS”事件等，均向人们提出了重视公共安全的警示。长期以来，我国在事故预防和事故调查处理方面打下了较好的工作基础，但应急救援相对滞后，一直是安全生产监管体系的一个薄弱环节。主要表现在：安全生产信息报送、事故监控、事故救护和处理手段落后，反应迟钝，远不能满足形势的要求；信息条块分割，流通不畅。要改变我国安全生产应急救援体系不健全的状况，形成快速反应的应急救援机制，建立国家安全生产应急救援管理平台是重要的、基础的一环。到2020年，我国的城市化率将达到60左右,城市空间集中性和人口密集性将不断提高，城市火灾、爆炸、毒物泄漏、高楼坍塌、交通事故、恐怖袭击等各类重大事故、安全隐患的风险也将日益突出。一旦发生事故，极易造成人员和财产的巨大损失。应对突发公共事件，是一道难题。它考验着社会公众的承受能力，更考验着政府维护国家安全、社会稳定和人民群众利益的能力，以及履行政府社会管理和公共服务职能的能力。在安全规划的过程中,所涉及的对象种类繁多,信息量巨大而且数据之间存在着复杂的关系，通过建立地理信息系统(GIS)可以有效的解决这一问题。地理信息系统是一门介于信息科学、空间科学和地球科学之间的交叉学科和新技术学科,它将地学空间数据处理与计算机技术结合起来,通过系统建立操作和分析模型,产生对区域环境影响、管理决策、灾害防治及减缓等方面有用的信息。城市公共安全规划信息系统将地理学、信息科学、城市防灾学、火灾科学、地震学、计算机技术等融合起来,为城市规划者和管理者提供决策支持,也为有关灾害应急部门提供应急指挥服务。GIS可以实现统一的空间信息采集更新管理，统一的可视化综合空间信息服务和电子地图信息共享。在综合应急指挥决策体系中，一个非常重要的理念是能够让指挥员针对当前的形势快速做出正确的决策，这就需要两方面的重要支持。其一是要能够实时了解前线的信息。其二是要有相应的辅助工具来支持领导的决策，这两个核心内容都离不开GIS。二、GIS在应急项目中的主要功能架构1、解决的问题在应对应急救援指挥事件的过程中，经常会碰到如下与空间有关的问题：1) 救援事件是从哪儿来的？应对突发事件最恐怖的事情莫过于不知道事件是从哪里来的，该事件是怎么扩展的。如果这些信息未知的话，就会给灾区笼罩上恐怖的阴云，造成心理上的恐慌，给人民生活和社会经济带来严重的影响。2) 应急事件空间分布有何特点？应急事件的空间分布是在对应急事件进行分析的基础上，通过应急事件空间分布规律的分析，发现其中隐藏的一些信息，如应急事件的传播路线、重灾区、应急事件的变化趋势等。3) 最近的救援机构是哪个？在公共应急处理过程中，快速获取医疗和救援资源信息是至关重要的。如何快速解决诸如最近的医院或防疫站是哪个？这些问题用传统的解决方法完全是经验性的，而通过地理信息系统进行救援资源的查询就非常高效、准确。4) 救援队伍如何最快地到达事发地点？应对突发公共应急事件的重点就是快，包括信息获得快、反应快、交通运输快等。交通运输快最重要的一环就是如何找到最佳的路径。最佳路径的选择是GIS的亮点之一，它是建立在空间分析基础之上的高级GIS应用。通过分析整个城市的交通网络情况的基础上，结合道路的等级、拥堵情况等，从众多的交通路线方案中选择出一条最佳的路线。如路线最短、道路等级最高、道路畅通情况最好等。5) 如何合理地配置救援和应急资源？合理的救援和应急资源配置是应对突发生事件的重要基础。突发生事件资源的配置包括公共基础资源的配置和应急状况下的资源协调。公共突发生事件基础资源的配置是在日常的工作中，应对公共突发事件的相关资源配置。比如各种危险源相关的单位在防护资源的配置、相关器材的配置和储备情况等，这些资源将是应对突发事件的基础，同时做到对这些资源的心中有数。2、任务分析应急事件信息系统主要面临以下任务：1) 基础数据资源库的建设应急事件信息系统建设的首要任务就是建设为应急服务的庞大基础数据资源库，它也是突发应急事件应急指挥的基础。没有数据支撑的系统只是空中楼阁，系统的使用价值大打折扣。基础数据资源库包括基础空间数据库、重大危险源数据库、业务专题库、法律法规库等，以及这些数据的元数据库。基础数据资源库的建设采用从头建设和资源整合并重的策略。对于原来没有的数据需要从头建设，如空间数据库等；对于已有的一些业务专题数据库，要打破条块分割，整合这些宝贵的数据资源。目前，应急事件信息系统建设所面临的核心问题是资源整合。现在各级管理机构和管理单位都开发了面向各种具体业务的信息系统，这些系统积累了非常丰富的数据资源，但由于各个系统之间没有接口，同时数据的设计规范各不相同，所以信息资源的共享难度很大。而公共卫生信息系统需要丰富的数据资源来支撑，这就需要对现有的数据资源进行整合。对于这个问题需要政府来主导，协助进行这些资源的整合。2) 及时的数据更新技术保证和制度保障现势性很差的数据库对应急指挥价值不大，甚至可能造成决策上的失误。包括基础空间数据库、标准规范数据库等更新频率不高的数据库在内的所有数据库都必须严格按照系统建设、使用和维护的制度来进行，保障数据的现势性和高可用性。3) 应急指挥预案管理预案是已经被认可的初步应急方案，对应急处理有很重要的参考意义。预案不仅包括相关资源的利用，更重要的是应急流程的建设和优化。应急预案应根据我们处理问题的经验积累来逐步完善。4) 车辆监控和调度车辆的监控和调度是让整个应急行动在指挥中心的控制下运行。车辆监控需要很好的带宽保障车辆监控和调度数据能够在中心和车辆之间传输畅通，保证高效的指挥和执行。5) 辅助决策分析辅助决策是采用一些技术对数据进行复杂的分析，辅助领导进行决策。辅助决策需要适合的模型和高质量的数据来支撑，所以模型需要不断地优化（如模型参数等），数据的质量也需要不断地提高，这样计算出来的数据才更具有决策参考的价值。6) 突发事件会商和指挥中心突发事件会商和指挥中心是突发事件应急指挥的集中大厅，有大屏幕、电子会议系统、通讯系统等设备组成。这些设备能够非常好地辅助领导和专家们进行疫情的分析、实时通过大屏幕观察现场、进行车辆和人员的监控、调度等工作。7) 和其他部门的接口和互动应对突发事件需要部门间密切的协调和配合。系统根据实际情况建立部门间的系统接口和互动机制。8) 系统建设、使用和维护的制度建设突发事件应急指挥系统是一个实战系统，所以必须有严格的系统建设、使用和维护的制度来保障。系统的制度建设在于规范系统建设的质量、工期、保密等内容；系统使用方面包括使用的人员管理、系统管理人员、系统的安全以及系统使用的相关流程等内容；系统维护包括系统维护中各部分的维护周期、质量标准等。3、GIS系统平台总体架构地理信息平台是整个系统的底层技术支撑平台，其总体架构如图所示。图1-9 GIS系统平台地图输入：利用数字化扫描仪、手扶跟踪仪把地图图像等输入计算机，然后进行修改或内容增补，形成地图基础的空间数据。地图分析：对空间数据进行综合分析，例如叠加分析、网格分析、领域分析、三维分析等。地图查询：对空间定位数据和属性数据分别查询，也可以把两者结合起来一一对应查询。地图输出：把经过分析做出的规划方案（图形或文字）通过绘图仪或彩色喷墨绘图仪、打印机等打印出来或则是将空间数据库中的元数据进行格式转换并输出成其它格式的地图数据，供其它系统使用。主要功能根据中国铝业集团系统中应用系统的组成和功能，地理信息系统的基本定位是中国铝业集团“中国铝业公司应急救援指挥中心”工程的软件部分的一个基本支撑系统，并与视频会议系统、通讯系统等其他系统有效结合和配合使用。综合来说，地理信息技术在其中起着以下作用：l 提供整个信息系统的底层技术支撑平台，维护地理数据库，维护业务数据库和地理数据库的关系，给整个安全生产信息系统提供所需要的信息资源和基础地理服务。对安全生产的重大危险源、重大隐患以及与地理环境有关的各类空间数据进行采集、输入、编辑、存储、管理、分析、处理与显示等。l 提供专业的应用，如应急救援指预案管理、重大危险源监管，生产场所的安全环境评价分析等。通过对业务流程和业务对象进行地理建模，将整个操作流程用地理信息可视化技术直观地展示给用户，实现快速准确的决策。l 与现有MIS系统结合，在传统MIS系统的业务功能和流程的操作里加入基于地理信息的可视化的信息展示和分析能力，以提高业务系统的信息表达效果和分析能力。如对安全生产事故的原始数据及其各种统计分析数据进行基于专网的远程信息发布；为事故报警和处理提供及时准确的远距离应急预案信息，并为远距离救援提供准确直观的现场地理信息，为事故后的分析提供多种必要的数据资料等。地理信息平台功能表见表1-4：表1-4 地理信息平台功能表子系统功能一级功能基本地图服务地图操作地图配置地图查询专题制作其它功能三维地图服务基本的三维地形操作超大场景的三维仿真与其它地图的叠加显示地理位置服务建立标准地名数据库地名匹配地理数据服务数据上传数据下载数据编辑地理分析服务空间分析图形图像处理地理信息数据管理系统数据建库管理数据维护管理数据权限管理符号库管理地理信息影像管理系统影像数据管理影像数据应用地理信息目录服务系统目录库维护目录录入目录修改目录查询检索地理信息采集更新系统采集任务管理采集数据管理采集数据审核入库管理地理信息数据交换系统交换任务管理交换数据管理交换数据审核入库管理地理信息平台功能结构如图1-10所示。图1-10 地理信息平台功能结构基础地图服务l 地图操作：包括范围设定、地图缓存、放大、缩小、平移等功能；l 地图配置：包括地图颜色配置、符号配置、线型配置、背景配置、图层配置等；l 地图查询：支持列表选取、音头查询、直接点取、任意区域空间查询等方式；具有图形和数据的双向查询、模糊查询、定位和统计功能；l 专题图制作与输出：从不同角度提供了空间数据的专题图表示方式，包括灰度图、直方图、饼图、立体图等多种形式的专题图显示和打印输出功能，同时支持实时显示信息动态创建，便于用户实时信息变更与扩充；l 其他功能：包括标尺功能、地图标注、地图保存、地图计算、地图打印、屏幕地图打印、影像图叠加显示等。基本地图服务如图1-11所示。图1-11 基本地图服务结构地理位置服务对于各业务部门产生的非空间业务数据中的地名信息，可以通过位置服务实现非空间业务数据的可视化。它具有速度快，能够适应MIS系统的动态变化，对MIS系统改造较小的特点。由于各省市地名编码不规范且不统一，需要建立一套标准地名数据库，同时需要建立统一的地名编码标准，以规范非空间业务数据中的地址信息。地名匹配流程规定如下：l 将业务管理信息系统中包含地名信息的数据按照规范的地名编码格式标准化，并与其它相关业务信息导出为一张属性表；l 提交属性表到相应的地名匹配服务子系统；l 对属性表的地名信息字段进行地名匹配，地名匹配成功的属性数据生成坐标点及图层，不成功的属性数据记入日志表；l 匹配不成功的数据进行逐条检查和人工标注到地图。地理位置服务如图所示。图 地理位置服务结构地理数据服务数据服务的主要目的是为各级用户提供业务需要的地理数据，方便用户自定义地理数据。l 数据下载：用户根据自己权限下载需要的数据（包含地理信息和属性数据）。l 数据上传：用户根据自己的权限上传地理数据，用于数据更新和交换l 数据编辑：用户自定义地理数据格式，在线采集更新数据，用于各部门自行制作自己的业务应用。地理数据服务结构如图1-14所示。图 地理数据服务结构地理分析服务地理分析服务用于复杂的地理空间分析和图形图像处理，主要为其他的地理信息服务提供支持。l 图形图像处理：处理复杂的空间数据，对数据进行空间变换、坐标转换、矢量和栅格互换、数据的可视化输出等。空间分析：处理空间包含分析、缓冲区分析、最短路径分析等内容。地理分析服务结构如图1-15所示。图1-15 地理分析服务结构地理信息数据管理系统数据管理系统要求实现如下功能：（1）数据建库管理数据建库管理模块主要面向安全生产地理信息系统的数据管理员，为其提供如下功能：l 空间数据编辑l 图幅拼接与接边处理l 图幅索引管理l 坐标系统的转换l 影像库的坐标配准l 多源数据的标准化和一致性维护l 空间实体与属性数据的一体化编辑等工具l 图层的新建和导入l 校验数据（2）数据库维护管理包括图层导出，注册管理，图层删除，图层备份与恢复等功能。（3）数据权限管理用户对数据访问权限的管理。按照行政区域，级别，单位，岗位对数据实施不同级别的权限。（4）符号库管理地理信息影像管理系统影像服务包括两部分功能：影像数据管理和影像数据应用。（1）影像数据管理影像数据管理功能如表1-5所示。表1-5 影像数据管理功能表类别功能描述数据库管理员数据库管理打开和关闭数据库建库通过建库程序创建影像数据库系统表结构数据入库将几何精纠正和分幅裁切后的影像产品递交入库数据维护对影像数据进行以图幅为单位的数据更新数据查询对影像进行空间查询、属性查询数据浏览对入库后的影像进行浏览（放大、缩小、平移）数据操作员管理设置数据操作员的权限和登录信息用户管理管理用户的登录信息数据操作员订单维护查询、刷新订单状态、输出订单订单查询根据用户订单生成查询条件，并提交给数据库。数据导出从数据库中提取影像数据记录，并打包成文件。（2）影像数据应用影像数据应用向用户和应用程序提供影像数据信息，包括如下功能：l 影像检索：根据不同检索方式从影像库中快速调出对应的影像。l 影像浏览：对影像进行详细查看，主要包括点击放大、点击缩小、拖动平移等功能l 影像查询：根据用户输入的指定的字段：图名、图号、产品版本、影像地面分辨率、波段种类、传感器类型等查询条件，提交给后台处理，返回多条查询记录l 影像测量：对检索结果影像进行几何计算，包括长度量测和面积量测地理信息目录服务系统地理信息目录服务系统主要向用户提供地理元数据的管理服务接口。 元数据是用于描述数据内容、定义、空间参照、质量和地理数据集管理等方面的数据，用于说明数据或数据集的内容、质量、特性和适用范围，向用户提供所需数据是否存在和怎样得到这些数据的途径、方法等方面的信息，帮助用户了解、使用数据。本服务主要用于空间数据的维护管理和共享发布，向用户和应用程序提供获取数据的方法和入口。本服务后台管理内容包括：元数据库的维护、元数据录入、修改和查询检索。地理信息采集更新系统地理信息采集更新系统主要给业务用户提供维护本部门业务地理数据的接口，是在数据采集更新平台上进行的二次开发。包含一整套工作流管理和数据维护体系，主要功能有：l 采集任务管理：对采集流程的管理，包括采集任务的建立、暂停、恢复、终止等操作。l 采集数据管理：数据录入、编辑修改、格式转换、数据校验等操作。l 采集审核管理：对采集数据的质量检查、格式审查等操作l 入库管理：采集数据通过地理数据服务，进入业务数据库的操作地理信息系统建设基本过程国家安全生产地理信息系统建设的基本过程为：l 业务需求和系统功能分析（分别对国家、省和地县市等不同等级节点以及企业个体的业务需求进行调研，详细地确定系统功能，确定各节点系统之间的相互关系）；l 标准规范的制定（数据、元数据标准规范的制定，数据/数据库生产标准规范的制定等）；l 系统软件采购/设计（基础软件平台的选择和购置；应用系统总体架构设计、各功能模块设计、系统界面设计等）；l 建立基础地理背景要素分布数据和专业性/行业性要素空间分布数据库；l WebGIS建设，系统试运行与调试；l 系统运行、维护（包括数据维护和更新，系统性能维护等）。三、空间数据库组织、建设、维护、更新方案应急指挥系统所需要的数据主要包括三类，即基础地理数据、社会经济数据和公共应急信息数据。基础地理数据至少包括全国的1：100万，1：25万，1：5000基础地理信息数据，所在辖区的1：2000地形数据以及所在辖区的高分辨率遥感影像或航拍照片。基础地理数据可从拥有甲级资质的测绘单位购买。社会经济数据主要由经济结构数据、人口构成数据、公共场所数据、公共交通工具数据等构成。公共应急信息数据包括公共危险因素数据库、疾病监测数据库、应急预案数据库、突发公共事件数据库。其中公共应急基础数据库、公共危险因素数据库来源于中国铝业集团的相关业务管理部门；重点危险源监测数据库和突发公共事件数据库来源于数据直报系统传来的实时数据；公共危险因素数据库和突发公共事件数据库中的GPS数据可来自于系统的GPS接口。地理信息系统数据库体系如表1-6所示。表1-6 基础地理信息系统数据库体系表数据库类别数据内容分类基础地理数据库1:25万基础地理数据1:5000/1万基础地理数据公共地理数据库1:25万公共地理数据1:5000/1万公共地理数据业务地理数据库各业务各行业专用的非共享地理数据元数据库1:25万全国基础地理元数据1:25万公共地理元数据1:5000/1万公共地理元数据标准地名数据库全国1:25万地名数据库图形符号库通用地理信息系统符号行业地理信息系统符号遥感影像图库煤矿、非煤矿山，重大危险源地区及其他重点地区遥测影像图DEM数据库煤矿、非煤矿山，重大危险源地区及其他重点地区DEM三维地形数据基础地理数据库和DEM数据执行国家标准国土基础地理信息数据分类与代码（GB/T13923-92）。本项目图层划分参照国家安全生产监督管理地理信息数据分层与命名规则。（1）全国1:25万公共地理数据库包括以下图层：重大危险源、安监管理单位、安监重点监管单位、安全生产事故位置、安监相关人员位置、党政机关等。（2）重点区域1:5000/1万公共地理数据库包括以下图层：党政机关、公安机关、宾馆饭店、金融机构、教育机构、媒体机构、公共场所、标志性建筑、街区道路、消防站点等。（3）业务专用地理数据库业务专用地理数据库主要在各业务单位开展GIS应用时，根据数据复杂度和保密性建立业务专用地理信息分库，可以将各业务MIS表生成业务GIS图层。（4）元数据库元数据库是描述基础地理数据库、公共地理数据库、业务专用地理数据库构成的数据库。元数据库包括系统各数据库及数字产品有关的基本信息、空间数据表示信息、参照系统信息、数据质量信息、要素分层信息等。（5）标准地名数据库全国1:25万地名库记录地物的坐标位置和区域范围，是各业务单位MIS地图可视化的关联信息。各个MIS表中的地理关键字需要和标准地名库的记录匹配，以便快速定位到对应的地域。（6）地理信息符号库通用地理信息符号库是指满足全国安全生产地理信息系统所需的符号，适用于整个安监行业；行业地理信息符号是指中国铝业集团特定的地理信息符号，主要有煤矿行业、危险化学品行业等。（7）遥感影像图库遥感影像数据为测绘部门制作的影像数据、卫星及航空遥感数据，作为纹理在三维地形图上叠加显示，反映实际的地表形态，如河流、植被、道路、居民地等信息，模拟真实景观。（8）DEM三维地形数据库DEM三维地形数据库为测绘部门制作的1:1万/10万/25万地形图的等高线数