（计算机应用技术专业论文）基于应急预案管理与gis的应急管理平台的研究与实现.pdf

孛奎大学矮圭学位论文摹予斑惫_ 矮案警瑾与g l s 鹣巍急管理f 鑫戆戮究实现 基于应急预案管理与g i s 的应急管理平台的研究与实现 专业：计算机应用技术 硕士生：王宁 指导教师：陈有青副教授 摘要 生产生活中潜在的各种危险因素随时都可能演变成一场突发事故，给人们的 生命财产安全带来威胁。磊前，广州市突发事故频发，但却缺少有效管理各种应 急资源的手段，导致政府对部分突发事故应对不力，生命财产损失居高不下。为 此，广州市政府希望建立一个市级应急管理平台，本文的研究课题是广州市应急 办的预研项目，也是广东省科技计划项墨广东省安全生产应急救援体系研究 项目( 已验收) 的后续研究。 通过对广州市应急管理工作的实地考察、调研和分析，对应急管理棚关理论 的研究，以及对实现应急管理平台的关键技术的研究，如c b r 技术、饼l 技术、 g i s 技术、应急预案管理等，本文设计并基本实现了一个平战两用的低成本市级 应急管理平台，有助于政府综合管理利用各种应急资源和信息，提高应急处理效 率。 本应急管理平台包含了g l s 模块、应急管理模块、基础信息管理模块、应 急通信调度模块、虚拟培训演练模块( 仍在设计开发中) 等，本人主要负责g i s 模块与应急管理模块的设计与部分实现。其中g i s 模块实现了电子地图、查询 定位、事故危害范围分析、最优路径分析等功能，可查看事发地周围的地理环境、 应急资源分布和重点关注对象分布等。应急管理模块采用本入提出的应急管理方 案实现了应急预案、典型案例和应急知识的管理，快速有效的检索方案为应急处 理争取时间，便于快速制定应急方案。本系统已在广州市政府，广州市委和广州 市萝岗区应急指挥中心投入试用。 关键字：预案管理，g i s 技术，佣技术，戚急管理平台 1 1 1 孛出火学殒士学釜论文 莲子痤惫颚寨管理与g l s 豹鹰急管理平台羹穰 究与实现 i 沁s e a r c ha n di m p l e m e n t a t i o no fe m e r g e n c ym a n a g e m e n tp l a t f o mb a s e do n e m e r g e n c yp l a n sm a n a g e m e n 耋a n dg l s m 萄暇：q 蘧p 罐e r 娜p l 髓l i 鳃s 黯e 孰o l 茑y n a m e ：w a n gn i n g s u p e r v i s o f ：c h e n1 y r o u q i n g a b s t r a c t v a 娃。珏s 筘挺a l 蠡s 襄是琏o r s 撼d i 珏g 迅o 黻p 玲莲驻e | 恐鼗鑫鼗d 莲垂l yl i 凳w i l lt l | 邋 i n t oas u d d e na c c i d e n tj na n yt i m e t 1 1 a ti sat h 聪a tt op e 叩1 e sl i v e sa n dp r o p e r t y a t p r e s e n ，e m e f g e n c i e s0 c c u rf f e q u e n t l yi ng u a n g z h o l l 。h o w e v e r ，t h e f ei ss t i l ln o e 鼗e e l i v e 蕊e o 莲绝m 锺鑫蓼v a r 主0 瓣s m e f 寥爨e y 转s 黼嚣e s 主毂g 珏瑟g 函0 糕。髓运 s i t u a t i o nh a sl e dt h eg o v e m m e n tt od e a lw i t hs o m ee m e r g e n c i e si n e f 托c t i v e l ya n d i n a d e q u a t e l y ，a i l dt h eu n f o r e s e e nl o s sb r o u g h tb ye m e r j 萨n c i e sh a sb e e l li nah i 荫l e v e l 磕氇i sc a s 宅】惫eg v e 瓣融髓tp l 勰s 埝e s l 耄忠l i 热a 糍腿呈c i p 越e 怒e 擎鞋努m 鞠a 弦璐e 嫩 p l a t f o r m 1 l l ep a p e ri s b a s e do nt h i s p l a n t h or e s e a u r c h f o r t h e e m e r g e n c y m a n a g e m e n tp l a t f o 期黼 o ft h e p a p e f i sap 糟一f c s e a f c h p 嘲e c lo fe m e 蝎e n c y m 藤器铲攥e n o 薅酲g 珏鑫曩咎蠢o l l + 嚣s 蘸氇es 醢b s e 鼋珏鼹| 聆s e 瓤矗o fe 搬e f g e 嚣c y r e s c u es y s t e mf b rg u a n g d o n gp r o v i n c es e c u r i t yp r o d u c t i o n ( i ti sa c c e p t a b l e ) ，w h i c h i so n eo fs c i e n c ea n d 飘c h n o l o g yp l a l lp 玎面e c l so fg u a n g d o n gp m v i n c e 琢渤f e 疆i sp 唧南l 援舞e 瓣i 瓣s 黟醢i 傩西攮ow o 露p 羹e s s e s 醛g 毯糊弘蠢鲤 e m e r g e n c ym a n a g e m e n t ，a n dm a d oa na n a l y s i so fi t ia l s om a d ear e s e a r c ho nt h e e m e r 萨n c ym a 髓g e m e n la lh o 嫩ea n da b f o a d ，a n dm a d e 建s l l l 电o fl h ek e y 窝e 如o l o 爵e s 耄oi 璐p l 嚣黻。弱 雒。攒e 毽e 蘸巧蠢褫a g e 瓣e 珏 p l a l 热潮，f o fe x a m p l e ，c b r ， c t i ，g i s ，e m e r g e n c yp l a n sm a n a g e m e n t ，a n ds oo n 1 1 1 i sp a p e ri n t r o d u c e st h ed e s i g n a 醚i m p l e m e 珏l a l i 雌醑am u n i c i p a 董e 瓣e f g e n c ym a n a g e m e 藏tp l a l f o 髓，w h i c hi s | 洲吣满褫d 鼹主专a b l e 内fb o 重量l 辩g n l a fa l 薹de 搬。玛譬珏e ys i t u a l i o n t 魏e 黻毽娃i c i p a 差 e m e 蝎e n c ym a n a g e m o n tp l a t f b 咖h e l p st h eg o v e m m e n tm a n a 舻v a r i o u se m e r g e n c y f e s o h k e s 勰d 主珏f o 黼a t i o 鑫o p 弧a l l y 躲di m p f o v cl 董l ee 爨c 主e 眦y o fe 糖e f g e 珏e y f e s p 雠s 魏 v 中山人学硕士学位论文 基于心急预案管理与g l s 的应急管理平台的研究与实现 t h ee m e r g e n c ym a n a g e m e n tp l a t f o mo ft h ep a p e ri sc o m p o s e do fg i sm o d u l e ， e m e r g e n c ym a n a g e m e n tm o d u l e ，b a s i ci n f o 肿a t i o nm a n a g e m e n tm o d u l e ，e m e r g e n c y c o m m u n i c a t i o n sm o d u l ea n dv i n u a lt r a i n i n gm o d u l e ( b e i n gd e s i g n e da n dd e v e l o p e d ) ia mi nc h a r g eo ft h ed e s i 印a n dp a n i a l i m p l e m e n t a t i o no f t h eg i sm o d u l ea n dt h e e m e r g e n c ym a n a g e m e n tm o d u l e t h eg i sm o d u l eh a ss e v e r a lf u n c t i o n s ，f o re x a m p l e ， e l e c t r o n i cm a p ， p o s i t i o n i n g ，t h es c o p ea n a l y s i s o fe m e 玛e n c y ，t h eo p t i m a lp a t h a n a l y s i s p d lt h e s ef u n c t i o n sh e l pt o s e ea b o u tt h es u r r o u n d i n ge n v i r o n m e n to f0 n e a c c i d e n t ，t h ed i s t r i b u t i o no fe m e r g e n c yr e s o u r c e sa n dt h ed i s t r i b u t i o no ff o c u so b j e c t s t 1 1 e e m e r g e n c ym a n a g e m e n t m o d u l e a d o p t s as o l u t i o nt 0a c h i e v ee f f e c t i v e m a n a g e m e n t0 fe m e r g e n c yp l a n ，t y p i c a lc a s ea n de m e r g e n c yk n o w l e d g e i ts u p p o r t s r a p i da n de f 允c t i v es e a r c hw h i c hs a v e sm o r et i m ef o re m e r g e n c yr e s p o n s ea n dh e l p s t od e v e l o pe m e r g e n c ys o l u t i o n t h ee m e r g e n c ym a n a g e m e n tp l a t f o 加h a sb e e no n t r i a li nt h ep e o p l e sg o v e m m e n to fg u a n g z h o um u n i c i p a l i t y ，g u a n g z h o um u n i c i p a l p a n yc o m m i t t e ea n dt h ee m e r g e n c y c o m m a n dc e n t e r o fl u o g a n gd i s t r i c t ， g u a n g z h o u k e y w o r d ：e m e r g e n c yp l a n sm a n a g e m e n t ， g i s ，c t i ， e m e r g e n c ym a n a g e m e n t p l a t f o 肌 v i 中山大学硕士学位论文基于应急预案管理与g i s 的应急管理平台的研究与实现 论文原创性声明 本人郑重声明：所呈交的学位论文，是本人在导师的指导下，独立进行研究 工作所取得的成果。除文中已经注明引用的内容外，本论文不包含任何其他个人 或集体已经发表或撰写过的作品成果。对本文的研究作出重要贡献的个人和集 体，均已在文中以明确方式标明。本人完全意识到本声明的法律结果由本人承担。 学位论文作者签名：王予 日期：2 0 0 8 年，月目日 t 扣虫丈学矮士学霞论文攀于盛惫该寨警理与g l s 静瘫急管理平台懿馨 究实现 学位论文使用授权声明 本人完全了解中山大学有关保留、使用学位论文的规定，即：学校有权保留 学位论文并向国家主管部门或其指定机构送交论文的电子版和纸质版，有权将学 位论文用于j 赢剩星的的少量复制并允许论文进入学校图书馆、院系资料室被查 阅，有权掩学位论文的内容编入有关数据库进行检索，可以采用复印、缩印或其 他方法保存学位论文。 学位论文 箸者签名：墨孑 霹期2 。8 年夕月g 躁 l l 导师签名： 爨期：2 0 0 8尽 孛出人学硬七学釜论文基 二癌急鞭鬃管遵与毯s 熬痰惫管理平台戆骚究与实魂 第盖章绪论 本章内容主要介绍本文所研究的应急管理平台的研究背最，分别从技术现状 器应用现状这两个兔度对国内外应急管理的现状进行分橱，并基于曩前应急管理 现状中存在的问题提畿相应豹解决方案，最詹介绍本文的主簧研究内容和论文组 织结构。 董1 研究背景 随着社会化大生产鲶不断推进，工业化程度的不断提嵩，在人们生产生活中 潜在的危险因素也越来越多，这些潜在酶危险嚣素随时都可熊演变成一场突发事 故，给人们的生命财产安全带来极大的威胁。突发公共事件( 也称突发事故) 是指 突然发生，造残或者硪麓造成重大人员伤亡、财产损失、生态环境破坏和严重社 会危害，危及公共安全的紧急事件，可分为鲁然灾害类、事故灾难类、公共卫生 类和社会安全类等四大类。各类突发公共事件按照其性质、危害程度、可控性和 影响范圈等医素，豳商到低可分必至缀( 特别重大) 、l l 级( 重大) 、l l l 级( 较大) 、 缀( 一般) 霾个级别l 秘。在2 7 年8 胃逶过酌中华人民共和鬓突发事件应对 法中，规定分别用红、橙、黄、蓝四种颜色标示以上四个等级。 据广州市安全生产监督管理局统计，2 8 年熏3 男，全市共发生各类安全生 产事故1 5 圆超、死亡3 3 9 入、受伤1 5 1 9 入、直接经济损失3 3 6 王4 万元。近期 内广州市又有几起重大的事故：2 0 0 8 年2 月2 9 网，荔湾区东沙街发生较大火灾 事故，5 人死亡。2 8 年3 胃重l 圈，自云区永平衡一栋在建楼房坍塌造成4 大 死亡，2 入受伤。2 8 年3 劳1 3 因，黄清区荔联街发生重大的化学品爆炸事故， 附近上千平米的汽修厂被夷平，一栋居民楼严重受损，7 人死亡，3 4 人受伤。 从主面的数据可见，匿蓠广州市的生产生活环境中仍然存在着不少安全隐 患，狠容易引发重大事故，若不采取相应的措施，将严重威胁公众生命赋产安全。 因此，如何构建一个和谐稳定的社会生产生活环境，提高政府对突发事故的快速 嚷应能力，最大限度遣减少财产损失秘人员伤亡，已成茭广州城市管理中一个亟 须解决的问题。 孛由大学颈， ：学谴论文 基予应急颥案管理每g l s 麓隧急管理乎台酶移 究实现 刚刚结束的第十一届全国人民代表大会和十一届政协全国委员会中，代表们 对2 8 年初南方缝区持续低瀑褥雪冰冻灾害的防冻抗雪救灾进行了热烈的讨 论。全国人大代表、华东师范大学资源与环境科学学院副院长陈振楼指出，“南 方雪灾造成的损失达1 0 0 0 亿元，这暴露出我们的应急机制建设相当薄弱，南方 雪灾表硬应急预案不能再纸上谈兵 ；全国政协委员、上海交通大学副校长印杰 指出，“灾害对我阑应急系统提出新挑战，也给了我们思考和改进的新机会。” 由此可见，目前我困在应急建设方面存在着应急体系不够完善的问题，特别是应 急预案在实际的应急行动中没有很好的发挥其作用，广州市的应急工佟也存在着 同样的问题。因此，为了提高政府对突发事故的快速响应能力，广州市政府筹划 构建一个统一的应急管理平台。 应急管理平台是以维护公共安全为曩的，以计算机技术、透信技术、数据库 技术等多种信息技术、多种信息系统如地理信息系统( g e o g m p h i ci n f o 黝a t j o n s y s t e m ，简称g l s ) 技术，全球定位系统( g l o b a lp o s i t i o ns y s t e m ，简称g p s ) ， 遥感遥测系统( r e m o t es e n s i n g ，篱称r 鳓，电视会议系统等为支撑，以多种应急 信息资源为基础，以突发事故的应急管理流程为主线，软硬件结合的一个综合性7 平台，是实施应急预案的工具，为突发事故的应急管理提供技术保障【2 1 。它具备 风险评估、监测监控、预测预警、动态决策、综合协调、应惫联动与总结评傍等 功能。一个国家的应急管理平台通常是一个庞大的体系，它与全国各省的应急管 理平台体系互联，省级的应急管理平台体系要与全省各市的应急管理平台体系互 联。 一个成熟完善的应急管理平台体系一般幽信息获取子系统、应急智能子系统 和决策指挥子系统构成。其中，应急智能子系统应包括数据库、模型库、预案库 和决策库。数据库包括基础地理信息数据库和公共安全信怠数据库；模型库包括 信息识别与提取模型、事件发展与影响后果模型、人群疏散与预警分级等模型： 预案库包括针对可缝发生的事故灾害预先制定的应急预案或方案；决策摩则是支 持决策活动的具有智能作用的入机系统【盈。不过，这样成熟的应急管理平台体系 国内因前尚未建成，正处于探索阶段。 本文的应急管理平台是一个市级平台，作为对成熟应急管理平台的次预 研，歼发成本和开发时间有限，因此本文提到的应急管理平台是指一个狭义上的 2 幸蠡大学矮l ：学经论文基子瘟急颓察管瑾蹬s 酶斑惫管瑾。乎惫熬磺究j j 实现 应急管理平台，只具备应急管理平台的基本功能。 本文研究的应急管理平台具有有效剥用应急预案的功能，为及时应对备类突 发事故提供参考依据；具有电子地图功能，为应急处理提供与事故相关的地理信 息；具有有效的通信调度功能，利于应急指挥者以多种通信方式统一调度备种应 急资源。本文研究的应急管理平台是广髑市瘟急管理办公室的预研项目，是对广 州市未来的成熟应急管理平台建设的一次尝试性研究，也是广东省科技计划项目 广东省安全生产应急救援体系研究( 编号：2 0 0 5 a 3 0 3 0 5 0 0 1 ) 的后续研究。 1 2 国内外应急管理现状 从2 0 世纪6 0 年代以来，建立重大事故应急管理体制和威急救援系统受到了 国际社会的普遍重视，许多工业化豳家和国际组织都制定了一系列重大事故应急 救援事故法规和政策，并成立了相应的政府管理部门和应急救援体系，特别是美 国遭受“9 l l ，恐怖袭击事件之后，各国都加快了应急体系建设的步伐【引。与 此同时，不少专家学者对应急管理这一领域进行了相关研究。 1 2 1 技术现状 目前，在国外的威急管理相关研究中，很多学者专注于应急管理平台的研究。 另外，融于应急预案是应急管理平台的一个重要组成部分，它对应急处理起到了 行动指导的作焉，因此也有不少专家学者对应急预案和应急预案管理作了栩应研 究。 a d l i i a a nt e fm o r s 等人研究了采用数学模型来构建应急预案，并将其用于建 立一个自动确应的应急决策支持系统，霹应急管理平台的核心。该系统具有鲁动 决策启动哪个响应任务的功能，他们研究采用应急预案中各个响应任务之间的相 互依赖相互制约的关系来实现，也即根据响应任务间的依赖关系来自动决策执行 唾一个疲惫任务，从谣建立一个蜜动化的应急决策支持系统喇。 本文认为当一个突发事故实际发生的时候，总会伴随着很多突发状况，因此 在实际应用中很难完全按照应急预案中的行动指令去一一执行，总会需要根据实 际情况傲一些必要变动，磊且a d 糠a a 珏氏fm 溺等人提出的模型结构过于简单， 3 中山人学硕上学位论文基于应急预案管理jg i s 的应急管理甲台的研究与实现 所以本文认为该类系统的自动决策只是一个理想的研究状态，应用到实际的应急 处理中存在一定的局限性。 随着g i s 技术的不断进步，很多学者开始研究将g i s 技术应用到应急管理 平台中，他们认为g i s 技术作为一种动态电子工具，有利于为处理当前突发事 故提供相关的地理信息、作相关空间分析等，为应急处理决策者制定合理的应急 方案提供有力的依据【5 】【6 】。 本人认为把g i s 技术应用到应急管理平台中有较高的实用价值，随着g i s 技术的不断发展，新技术不断涌现，通过将这些新技术应用到应急管理平台中， 可查询事发地周围地理环境，预测事故影响范围，作最优路径分析等，极大的提 高应急处理的响应速度。 有部分学者研究采用形式化语言来描述应急管理平台中的应急预案，采用这 种方式便于对应急预案理论进行分析和知识推理，便于实现对预案的匹配，完善 应急管理平台决策支持的功能，但是目前用形式化语言描述应急预案的理论研究 尚不成熟，从理论到最后的实现还有一定的距离【7 】【剐。 有些学者研究采用多媒体信息，包括图、声音、三维图像、动画等形象的形 式来表现应急管理平台中的应急预案【9 1 。这样生动的形式比传统的晦涩难懂的应 急预案更加容易理解，其表现效果也更加鲜明，有利于应急预案的应急培训和应 急演练。但是由于以多媒体形式表现的应急预案本身是一个整体，在应急工作中 无法针对需要查看这类预案相关内容，也不利于对应急预案的查找匹配，影响应 急预案的检索速度。 国内应急管理平台的相关研究还处于起步状态，关于应急管理平台建设的相 关研究主要集中于两大类： 第一类是对应急管理平台整体框架体系及关键技术的研究。谢旭阳等介绍了 一个具有基础信息库、地理信息库和知识库的应急管理平台框架【1 0 l ，不过该平 台下各模块之间缺乏相互融合，发挥不出平台的最大作用，但该论文把g i s 技 术引入到应急管理平台中的做法值得借鉴。费丽娜等，朱宝训等的两篇文章都研 究了一个基于g i s 技术的应急管理平台框架【1 1 1 【1 2 】，不过由于缺少对应急预案应 急资源等信息资源的整合利用，应急平台的功能不够完善。陈秀万等研究了基于 空间信息技术的城市应急救援系统，采用了g n s s ( 全球导航卫星系统) ，g i s 4 中山人学硕十学位论文基于戍急预案管理jg l s 的应急管理- 甲台的研究与实现 等技术，但是他们是从地理信息的角度去研究应急联动系统，同样缺乏对应急资 源管理研究，因此对于城市应急管理而言该系统不够全面【1 3 】。郭泳亨等研究了 基于案例推理技术的应急决策支持系统，构建了应急管理平台的体系结构【1 4 l 。 案例推理技术是目前常用于实现应急管理平台中预案管理的一种关键技术，但是 将案例推理技术应用于实际的应急管理中时，却存在着不少缺陷，如预案关键属 性的选择会直接影响预案检索结果等，因此，是否在应急管理平台中使用案例推 理技术还需根据实际需要来决定。 第二类是对应急管理平台中的应急预案作相关研究。李洪臣等从形式化描述 的角度去描述预案本身的理论框架【”】，但是目前在这方面还没有比较成熟的理 论体系。刘筱璇等通过对应急预案在文本预案、图文预案以及推演预案3 个不同 发展阶段的分析，评述了3 种预案支持系统的特点和缺陷，着重对推演预案支持 系统的可视化、数字化以及智能化进行了分析研究【1 6 】。推演预案是应急预案研 究的全新领域，目前该领域的研究在国内外都仍然处于起步状态，还不够成熟。 综上所述，目前国内学者对外应急管理已进行了一定的研究，其中有不少值 得学习借鉴的地方，如将g i s 技术融入到应急管理平台中等，这些已经成为应 急管理平台发展的一种趋势。与此同时，目前的研究也还存在着很多不足之处， 譬如虽然大部分文献都针对应急管理平台建设提出了一些建设性的方案，但是这 些方案都具有其一定的适用范围，不完全满足目前广州市在应急管理平台建设的 实际需要。另外，应急预案数字化及预案管理方面理论还比较薄弱，使得应急预 案的数字化及预案管理成为当前应急管理平台建设的一个难点。 1 2 2 应用现状 目前，很多发达国家都已经建立了一套比较完善的应急管理体系，其中美国 的应急管理模式在国际社会中一直都处于领先地位。在1 9 7 9 年3 月发生了举世 震惊的“三里岛事件 以后，美国政府针对频繁发生的自然灾害和各种突发事故， 成立了由总统直接领导的专门管理灾难的机构联邦紧急事务管理署( f e d e r a l e m e r g e n c ym a n a g e m e n ta g e n c y ，简称f e m a ) 。f e m a 既是一个直接向总统报告 专门负责灾害的应急管理机构，又是一个突发事故应急管理协调决策机构。一方 面，负责联邦政府对重大灾难的预防、监控、响应、救援和恢复重建工作，减少 5 孛瘗大学矮i 学位论文基子瘴急鬏案管理每绩s 豹澎急管理、孑台豹戮究i 实现 各种灾害造成的生命和财产损失；另一方面，根据灾情制定具体的战略规划和与 之耀配套的实施缨则作为应对紧急事态的指导性文件，以便各应急管理部f i 】按照 决策指令协同行动1 1 7 1 。除了美圈以外，日本、英国、法国、德国、加拿大等发 达国家都已经建立了比较完善的应急救援系统。 图内应急管理平台昀建设工作还处于起步状态，其中南宁市率先投资了近 1 7 亿元建立了一个应急管理平台，实行统一接警，统一指挥，统一行动的模式。 与此同时，北京、深圳、上海、成都、青岛等城市也在加紧筹划建设本地区的应 急管理平台，同样，广州的应急管理平台建设也得到了广州市政府的重视。放总 体上来看，我国的现有的应急体系都存在着以下问题f 3 l ： ( 1 ) 存在多个公众特服号码，如：公安1 1 0 ，火警1 1 9 ，交管1 2 2 ，医疗急救 重2 0 等，当突发事故发生时，公众往往需要判断拨打哪个号码，延误应急救援时 机。 ( 2 ) 处于只有应急没有联动的状态。负责处理突发事故的各个职能部门信息 系统没有互联渠道，不能实现更大范圈的资源共享，而且缺乏统一豹应急通信调 度平台，上级部门难以对下级部门进行及时统一的指挥调度，影响对突发事故的 应急响应速度。 0 墙每乏有效的预案管理系统对各类应急预案进行管理。现有预案镑理系统 的技术支撑手段还十分落后，已成为应急预案发生效用的瓶颈，极大的降低了应 急处理的工作效率，导致应急处理需要付出烫多的人力、物力、财力，甚至是生 命。 ( 4 ) 相关立法滞后，无法可依，责权不明，使应急体系处于松散状态，严重 影响处雹突发事故的能力。 为了使本文研究的应急管理平台能更加符合广州市应急管理建设的需要，本 人对广州市应急管理办公室、广州市萝岗区应急指挥中心等应急相关部门进行了 实地考察，并就应急管理平台建设问题咨询有关人员，考察结果表明广州市目前 的应急管理体系中相关的技术支撑还比较落后：晷前广州市应急管理体系没有相 对完善的应急管理平台，也没有一个有效的预案管理系统，只有一个适用于常态 的通信平台，在j 基鬻态即突发事故发生时，事故处理决策者往往无法的在第一时 闽得到更多事故信息，影响政府快速应对各粪突发事故的能力。 6 孛玉大掌磺上学位论文 基子感急臻案管瑾g l s 熬瘴急管瑾、手套静磅究与实现 1 3 解决方案概述 上文中所提到的现阶段国内特别是广州市在应急管理中存在的问题急需通 过建立有效的应急管理平台解决。本文研究建立的市级应急平台能基本解决当前 应急体系中存在的阆题的，它由5 个模块组成：基础信息管理模块，应急管理模 块，g i s 模块，应急通信调度模块和虚拟培训演练模块。 基础信息管理模块主要用于管理重大危险源、危险品等应急处理中重点关注 对象信息，应急资源信息和应急人员信息等，为应急处理提供相关的辅助信息。 应急管理模块包括应急预案管理、典型案例管理、应急知识管理和突发事故 管理等网部分。应急预案管理中预案检索采用了分层分类检索的机制，应急人员 可以通过事故的一级类型，二级类型和三级类型铁预案库中快速检索到适耀的应 急预案。典型案例管理中案例检索与应急预案检索相关联，即当检索到一个应急 预案时，系统就会自动调出与当前预案相关联的典型案例。应急知识管理主要是 应急过程中积累下来的处理经验和专家知识，在疲急处理过程中，假如有突发状 况发生，应急人员就可以根据突发状况在应急知识库中检索相应的应急措施。 g i s 模块能让应急人员在突发事故发生时，根据事故地址进行快速定位，在 电子地图上显示事发地点周边的城枣道路建设等地理信息，事故影响范围内靛重 大危险源等重点关注对象，以及居民区、学校、商场、影剧院、车站等人口密集 地的分布，同时显示事发地点周围的应急资源分布，以便于威急处理决策者对应 急资源进行统筹安撵，合理调度。该模块还可以通过选定应急资源垃置和事故地 址分析应急行动的最优路径，对应急救援行动起辅助作用。 应急通信调度模块有接警、通信调度和历史记录管理的功能。接警是指当有 报警电话呼入时，值守席的应急值班人员确认事放的真实性之后，记录事故的基 本信息，同时将事故地址定位到电子地图中。通信调度主要是在制定相关的应急 方案以后，通过调度平台用多种通信方式统一调度各应急队伍，统一指挥应急行 动。历史记录管理焉予管理通信记录。 虚拟培训演练模块是通过虚拟现实技术来模拟突发事故现场的场景、事故发 展趋势等，为应急人员提供专业的应急培训，提高各类应急人员的业务能力。 本文研究的应急管理平台，建设成本低，露我国应急管理平台建设尚处于起 7 中山人学硕f = 学位论文基于应急顶案管理与g i s 的应急管理平台的研究与实现 步状态，适合采用这样低成本的系统来做一些尝试性研究，为今后建立更加成熟 的应急管理平台积累经验。 1 4 论文主要研究内容 本文以应急管理平台为研究对象，在借鉴国内外已有的先进经验的基础上， 构建了广州市应急管理平台。系统中采用了g i s 技术、计算机通信集成( c o m p u t e r t e l e c o m m u n i c a t i o ni n t e g r a t i o n ，简称c t i ) 技术、数据库技术、数字化预案的分 层分类检索技术等技术，建立了平战两用的低成本市级应急管理平台，能基本满 足广州市应急管理实际应用需要，辅助广州市政府有效应对各级各类突发事故。 本平台的开发工作由一个开发团队共同完成，本人作为团队成员主要负责收 集整理系统需求、g i s 模块和应急管理模块的设计及部分实现。本人主要完成的 工作可归纳如下： ( 1 ) 负责收集整理应急管理平台的系统需求。 ( 2 ) 设计并实现了应急管理模块。研究了应急预案的框架结构，提出应急预 案的数字化存储方式，并在系统中予以实现；通过对广州市应急管理工作的实地 考察，分析了目前应急管理工作的实际需要，提出了分层分类检索应急预案并用 预案关联典型案例的解决方案，并予以实现；负责应急预案库、典型案例库、应 急知识库的设计；负责应急预案管理模块的整体框架的设计。 ( 3 ) 设计并参与实现了基于s u p e r m a p 的g i s 模块。通过对广州市应急管理工 作的实地考察，了解应急处理的指挥决策者在实际的应急处理中对地理信息的需 求后，本人设计了g i s 模块的整体框架，并参与电子地图部分功能的实现。 ( 4 ) 参与设计了基础信息管理模块。通过分析实际应急管理工作中对哪几类 基础信息需求及不同信息之间的关联关系，参与设计了基础信息管理模块和基础 信息数据库。 1 5 论文组织结构 本文的组织结构安排如下： 第1 章：绪论。主要介绍了本文的研究背景，国内外应急管理现状：技术现 8 中山大学硕上学位论文 幕于应急预案管理与g i s 的应急管理平台的研究与实现 状和应用现状，并针对这种研究背景、研究现状及目前广州市应急管理体系中存 在的问题提出应急管理平台的解决方案，最后介绍了论文主要研究内容，论文组 织结构等。 第2 章：关键技术介绍。主要介绍了g i s 技术和c t i 技术等内容。其中g i s 技术中主要介绍了g i s 的基本概念、组成、功能、三种重要的空间分析技术和 g i s 的空间数据结构；c t i 技术介绍了c t i 技术的通信标准、实现方式、应用等 内容。 第3 章：应急管理方案的分析与设计。主要介绍了应急预案管理方案的分析 与设计，典型案例管理方案的分析与设计和应急知识库管理方案的分析与设计。 本章描述的应急预案管理方案是本文的重点。 第4 章：系统的设计与实现。主要介绍了系统的总体框架，系统流程，基础 信息管理模块的设计与实现，g i s 模块的设计与实现，应急管理模块的设计与实 现，应急通信调度模块的设计与实现及系统的应用效果分析。本章涉及到了本系 统中部分细节的设计与实现，是本文的重点。 第5 章：总结与展望。主要介绍了对本次研究的总结和未来将要进行的研究 的展望。 9 中山人学硕七学位论文基于应急预案管理与g i s 的心急管理甲台的研究与实现 第2 章关键技术介绍 本文涉及到的关键技术主要有g i s 技术、叩技术、数据库技术、预案分层 分类检索技术等，本章将重点介绍一下g i s 技术和叩技术。 2 1g i s 的技术概述 1 9 8 7 年英国教育部定义：g i s 是一种获取、存储、检查、操作、分析和显 示地球空间数据的地理信息系统。1 9 8 8 年美国国家地理信息与分析中心 ( n c g 队) 给出的定义：g i s 是为了获取、存储、检索、分析和显示空间定位数 据而建立的计算机化的数据库管理系统。总之，g i s 的定义可以归纳如下：地理 信息系统是在计算机软硬件支持下，是以采集、存储、管理、分析、描述和应用 整个或部分地球表面( 包括大气层在内) 与空间和地理分布有关的数据，并能完 成一些用户要求的操作的计算机系统i l 引。 g i s 技术依托的主要工具和平台是计算机及其相关设备。进入2 0 世纪9 0 年 代以来，随着计算机技术的发展，计算机及硬件价格持续下降，硬盘容量不断加 大，同时多媒体技术、空间技术、虚拟实景技术、数字测绘技术、数据仓库技术、 计算机图形技术、三维图形芯片、大容量光盘技术及宽频光纤通讯技术等多种技 术也有突破性进展，特别是消除数据通讯瓶颈的卫星互联网的建立，以及能够提 供接近实时对地观测图像的高分辨、高光谱、短周期遥感卫星的大量发射，这些 都为g i s 技术广泛、深入的应用带来了更加光明的前景【1 刚。同时，随着技术的 不断发展，现有的g i s 已经不能满足信息时代、数字时代的需要，因此目前g i s 总体上开始呈现网络化【2 0 1 、开放性【2 l 】、集成化【2 2 1 、空间多维性【2 3 】【2 4 】等发展趋势。 2 1 1g i s 的组成 地理信息系统主要由四个部分组成，即计算机硬件系统，计算机软件系统， 地理空间数据和系统开发管理使用人员【1 8 】【2 5 1 。 ( 1 ) 计算机硬件系统：是整个g i s 系统的硬件支撑体系，包括计算机主机， 数据输入设备，数据存储设备，数据输出设备。 1 0 中山人学硕l 学位论文基于应急预案管理。jg i s 的戍急管理、p 台的研究与实现 ( 2 ) 计算机软件系统：是指整个g i s 系统运行所需要的软件环境，通常包括 计算机系统软件，地理信息系统软件和应用分析软件。其中计算机系统软件通常 指操作系统等；地理信息系统软件包括g i s 专用软件包，数据库管理系统，图 像处理系统等，用于支持空间数据输入、存储、转换、输出和用户接口等；应用 分析软件是为系统中某种专门的应用而开发的程序，是g i s 系统功能的扩展和 延伸部分。 ( 3 ) 地理空间数据：是g i s 系统的操作对象，是整个g l s 的核心。地理空间 数据主要可以分为三类：空间特征数据，属性特征数据，时间特征数据【1 8 】。空 间特征数据是以点，线，面等方式采用编码技术描述空间物体特征及物体间联系 的数据集，主要用于定位；属性特征数据主要描述空间物体的属性；时间特征数 据反应空间物体的时序变化及发展过程与规律，无论是空间数据还是属性数据， 都是在某一个时刻采集的空间信息。本文的g i s 模块中不考虑时问特征信息， 或将其隐含在属性数据中。 ( 4 ) 系统开发管理使用人员：人是整个地理信息系统中的重要构成因素，对 系统的开发、管理、维护，数据的更新维护以及系统的完善等都有重要作用。 2 1 2g i s 的功能 g i s 通常包括4 个部分的功能：数据输入，数据存储管理，空间查询与分析 和数据显示与输出【1 9 】【2 6 1 。 ( 1 ) 数据输入：是指将各种地理信息按照计算机能够识别的格式输入到计算 机内，以便于计算机对这些数据进行分类存储和进一步的处理。 ( 2 ) 数据存储管理：是将数据以某种格式记录在计算机内部或外部的存储介 质上。属性数据的管理跟普通数据存储管理类似，空间数据管理相对比较复杂。 空间数据管理是g i s 数据管理的核心，一般的g i s 系统中采用了分层技术，即 根据地图的某些特征把它分成若干层，整张地图是多层叠加的结果，因此空间数 据必须以严密的逻辑结构存储，并以某种方式与相应属性数据关联。 ( 3 ) 空间查询与分析：该功能是g i s 有别于其他信息系统的本质特征，可分 为空间查询和空间分析。 空间查询可分为以下两类： 中山大学硕上学位论文基于应急预案管理与g i s 的应急管理甲台的研究与实现 第一类是基于属性数据的查询，这类查询可以分为两个方面：通过属性数据 查询空间对象的其他属性；通过属性数据查询空间对象的空间位置，简称“属性 查图形”。前者跟普通的数据库查询没有什么区别，后者相对复杂一点，两者都 通过s q l 语句查询数据库实现。“属性查图形 ，比如查询编号为r 的建筑物 在地图上处于什么位置等，这类查询先通过s q l 语句查询数据库中的属性数据， 再根据属性数据与空间数据的关联关系查询相应的空间数据，最终找到相应的空 间对象。 第二类是基于空间数据的查询，这类查询也可以分为两个方面：通过目标空 间对象的空间位置查询该对象的属性数据，如在地图上选中一个点，查询该点对 应的属性信息；通过目标空间对象的空间位置查询该目标其他部分的空间数据或 与其相关的其他空间对象的空间数据，如在地图上选中一条河流，查询这条河流 上所有的桥梁。该类查询通常是可视化查询，查询条件通常是用户在地图上选定 的点或者区域，但是这类查询最终还是要翻译成相应的s q l 语句来实现，通过 屏幕捕捉目标的坐标信息，然后根据坐标信息在图形库中查询对应的空间数据， 并查询到对应的属性数据。 空间分析主要通过对空问数据和空间模型的联合分析来挖掘潜在信息，它使 地图图形信息以及其他相关信息的利用深度和广度大大增强，用户可以从中获取 很多隐含的信息和知识，从而提高了系统的决策能力【1 9 】。根据作用的数据性质 不同，可以分为三种1 2 6 】：基于空间数据的分析运算；基于属性数据的数据运算； 空间数据和属性数据的联合运算。 空间查询和空间分析通常是一起使用的，两者统称为空间查询与分析。 ( 4 ) 数据显示与输出：地理信息系统为各种需求的用户提供了多种数据输出方 式，可以将用户的查询结果或分析结果根据用户需求表现出来。输出形式可以是 计算机屏幕显示、打印机输出或绘图仪输出等。在本文研究的系统中主要采用计 算机屏幕来显示。 2 1 3 三种重要的空间分析方法 在g i s 技术的实际应用中，涉及很多空间分析方法。根据本文g i s 模块的应 用需要，接下来将重点介绍空间缓冲区分析，叠加分析，网络分析等三种空l 臼j 分 1 2 中山人学硕j ：学位论文基卡心急预案管理1 jg i s 的心急管理平台的研究与实现 析方法。 ( 1 ) 空间缓冲区分析 空间缓冲区分析是指根据分析对象，如点、线、面等实体，自动在它们周围 建立一定距离的缓冲区域，用以识别这些实体或主体对邻近对象的辐射范围或影 响度，以便获得所需要的评价数据，为某项分析或决策提供依据【2 5 1 。例如，分 析突发事故中化学品爆炸所波及的影响范围，就需要进行点缓冲区分析；在汛期， 分析河流两岸的危险带，就需要采用线状缓冲区分析；分析森林火灾的所可能危 及到的受灾区域，就要采用面缓冲区进行分析。因此，空问缓冲区分析在应急管 理中的应用比较广泛，它可以为应急处理提供危害分析信息。 点的缓冲区是以该点为圆心的圆，线的缓冲区呈现为带状，而面的缓冲区则 是与其相似的更大的面，如图2 1 所示。 o ( a ) 点缓冲区( b ) 线缓冲区( c ) 面缓冲区 图2 1 点、线、面缓冲区 ( 2 ) 叠加分析 叠加分析是将多个相关专题层，进行叠加产生一个新的层操作，其结果综合 了原来两层或多层要素所具有的属性，即属性合并。属性合并的方法可以是简单 的加、减、乘、除，也可以取平均值、最大最小值，或取逻辑运算的结果等【1 8 】， 如图2 2 所示。 图2 2 叠加分析示意图 ( 3 ) 网络分析 网络分析是空间分析的一个重要方面，它的根本目的是研究、筹划一项网络 多翳 中山大学硕上学位论文基于应急预案管理与g i s 的应急管理甲台的研究与实现 工程如何安排，并使其运行效果最好。网络是由若干线性实体通过节点连接在一 起构成的整体，如交通网络，城市基础设施网络( 电力线网络、电话线网络、供 排水管线网络等) 等。网络分析就是根据网络的拓扑关系( 拓扑关系是指图形在 连续状态下变形，但保持图形间关系不变的性质) 考察网络中空间对象的空间数 据和属性数据，对网络的性能提出一种多方面的分析计算，以得出有效方案【2 7 1 。 最短路径分析就是网络分析的其中一种。当突发事故发生时，通过最短路径 分析可找出事发地点与应急资源之间的最短路径，使救援队伍能够在最短时间内 赶到事发地点，提高应急处理效率。