張艷偉 曾 楠

（1.北京城建設(shè)計(jì)研究總院，100037，北京；2.國(guó)網(wǎng)信息通信有限公司，100761，北京∥第一作者，高級(jí)工程師）

隨著城市軌道交通建設(shè)的高速發(fā)展，與其配套的各種設(shè)施和場(chǎng)所的事故隱患及其潛在發(fā)生重大災(zāi)害事故和環(huán)境風(fēng)險(xiǎn)事件的幾率急劇增加。這些事故的發(fā)生對(duì)經(jīng)濟(jì)建設(shè)及社會(huì)發(fā)展所造成的損失十分驚人。因此，事故、故障以及突發(fā)事件嚴(yán)重威脅和影響城市軌道交通運(yùn)營(yíng)的安全與可靠性，必須對(duì)其做出及時(shí)有效地處置，以盡快恢復(fù)正常運(yùn)營(yíng)秩序［1］。

公共安全是經(jīng)濟(jì)社會(huì)良性發(fā)展和國(guó)家管理正常運(yùn)行的重要保障，突發(fā)公共事件應(yīng)急管理是公共安全保障的核心問(wèn)題［2］。世界上各類突發(fā)公共事件不斷發(fā)生，如何科學(xué)應(yīng)對(duì)和及時(shí)妥善處置，是當(dāng)今各國(guó)政府必須面對(duì)的一個(gè)重大課題。為了有效預(yù)防、及時(shí)處置城市軌道交通事故及突發(fā)事件，最大程度地減少人員傷亡和財(cái)產(chǎn)損失，提高軌道交通應(yīng)急管理水平，提升城市整體安全防護(hù)能力，需要在應(yīng)急管理中引入地理空間信息服務(wù)，以便能夠及時(shí)處理、展現(xiàn)、分析和發(fā)布應(yīng)急管理服務(wù)。

1 城市軌道交通應(yīng)急管理

應(yīng)急管理是指政府及其他公共機(jī)構(gòu)在突發(fā)公共事件的事前預(yù)防、事發(fā)應(yīng)對(duì)、事中處置和善后管理過(guò)程中，通過(guò)建立必要的應(yīng)對(duì)機(jī)制，采取一系列必要措施，以保障公眾生命財(cái)產(chǎn)安全。突發(fā)公共事件應(yīng)急管理包括自然災(zāi)害、事故災(zāi)難、公共衛(wèi)生、社會(huì)安全等4個(gè)領(lǐng)域，還涉及國(guó)家重大基礎(chǔ)設(shè)施和重點(diǎn)場(chǎng)所的安全保障［2］。應(yīng)急管理對(duì)突發(fā)公共事件進(jìn)行全過(guò)程動(dòng)態(tài)管理，國(guó)際上熟知的應(yīng)急管理四階段模型包括預(yù)防（mitigation／prevention）、準(zhǔn) 備 （preparedness）、反 應(yīng)（response）和恢復(fù)（recovery）4個(gè)過(guò)程［3］。

城市軌道交通突發(fā)事件類型眾多，例如地震、水災(zāi)、火災(zāi)、危險(xiǎn)物泄漏、恐怖襲擊、大范圍停電等。針對(duì)每一種事件的具體措施必須進(jìn)行合理策劃，制訂出一個(gè)基本應(yīng)急管理模式。在應(yīng)急管理中，軌道交通的應(yīng)急資源、客流等要素是空間分布的，在對(duì)突發(fā)事件應(yīng)急指揮的各個(gè)階段中，也都需要GIS（地理信息系統(tǒng)）的支持。北美和西歐等發(fā)達(dá)國(guó)家在城市軌道交通網(wǎng)的運(yùn)營(yíng)、調(diào)度、應(yīng)急處理、管理和維修等方面已逐步重視GIS技術(shù)的使用，特別是在軌道交通事故預(yù)測(cè)預(yù)防、應(yīng)急處理和調(diào)度指揮等方面開(kāi)展了一些深入的工作［4］。地理空間信息是應(yīng)急處置的重要決策依據(jù)，在突發(fā)事件處置過(guò)程中，需要多個(gè)部門的協(xié)同處置，以便在相關(guān)部門之間實(shí)現(xiàn)地理信息的交換與共享。應(yīng)急管理是個(gè)完整的系統(tǒng)工程，從目前幾大城市軌道交通運(yùn)營(yíng)應(yīng)急管理的總體情況來(lái)看，水平參差不齊。有相當(dāng)一部分的事故應(yīng)急管理為單個(gè)系統(tǒng)，無(wú)法實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)資源的共享。另外，隨著軌道交通監(jiān)控系統(tǒng)的應(yīng)用，既有的軌道交通指揮調(diào)度系統(tǒng)大都是以一條線作為獨(dú)立指揮運(yùn)營(yíng)單位［5］。這些系統(tǒng)在每條獨(dú)立線路范圍內(nèi)得到了整合，但在整個(gè)線網(wǎng)管理層面，信息仍相對(duì)孤立，全局協(xié)調(diào)能力較差，已越來(lái)越不適應(yīng)軌道交通網(wǎng)絡(luò)化的發(fā)展現(xiàn)狀，難以滿足目前應(yīng)急救援工作的要求。所以，急需建立基于空間信息服務(wù)的綜合集成系統(tǒng)，以處理分散的海量業(yè)務(wù)信息，及時(shí)掌握災(zāi)害造成的危害程度、波及范圍、影響大小、行車中斷時(shí)間、人員傷亡及財(cái)產(chǎn)損失等情況。

2 空間信息服務(wù)

近年來(lái)在高分辨率遙感、分布式數(shù)據(jù)庫(kù)、虛擬現(xiàn)實(shí)、網(wǎng)絡(luò)技術(shù)、通信、多媒體技術(shù)、海量數(shù)據(jù)處理等領(lǐng)域的技術(shù)進(jìn)步為GIS技術(shù)的廣泛應(yīng)用建立了堅(jiān)實(shí)的基礎(chǔ)。GIS由于其可視化的空間特性，在軌道交通網(wǎng)絡(luò)中的運(yùn)營(yíng)協(xié)調(diào)監(jiān)管和應(yīng)急處置指揮等方面都存在著巨大的應(yīng)用價(jià)值。隨著Internet技術(shù)的迅速發(fā)展，近年來(lái)Web服務(wù)（Web Services）在信息領(lǐng)域備受關(guān)注。Web服務(wù)使企業(yè)之間共享實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)，并使得事務(wù)處理變得更為容易，企業(yè)的信息系統(tǒng)普遍地?cái)U(kuò)展到了面向服務(wù)的架構(gòu)（Service－Oriented Architectures，簡(jiǎn)為SOA）平臺(tái)上，地理信息系統(tǒng)也隨之從原來(lái)的獨(dú)立平臺(tái)轉(zhuǎn)向于開(kāi)放的與可互操作的分布式平臺(tái)下，很多空間信息服務(wù)在這個(gè)過(guò)渡過(guò)程中也隨之產(chǎn)生［6］。

空間信息服務(wù)是指在空間信息框架的基礎(chǔ)上，集成多元化的公共及專題信息，將地理空間信息與公共服務(wù)信息相結(jié)合，從不同層次、不同角度向不同需求的信息用戶提供及時(shí)、可靠的信息服務(wù)，從而滿足各種綜合性、區(qū)域性、商業(yè)性和專題性的分析決策需要［7］?？臻g信息服務(wù)在保護(hù)數(shù)據(jù)提供者數(shù)據(jù)安全和知識(shí)產(chǎn)權(quán)的前提下，為數(shù)據(jù)生產(chǎn)者、數(shù)據(jù)管理者和數(shù)據(jù)應(yīng)用者之間搭建了一座橋梁。將地理上分布、管理上自治和模式上異構(gòu)的數(shù)據(jù)源有機(jī)地集成在一起，為用戶透明地提供任何空間數(shù)據(jù)以及處理空間數(shù)據(jù)的功能和方法［8］?？臻g信息服務(wù)的核心是建設(shè)空間信息基礎(chǔ)平臺(tái)和服務(wù)體系，并在此基礎(chǔ)上整合應(yīng)用各種信息資源，實(shí)施深度開(kāi)發(fā)和應(yīng)用并為決策提供多方面的信息保障。

空間信息服務(wù)采用面向服務(wù)體系結(jié)構(gòu)，將傳統(tǒng)GIS固化在一起的空間信息存儲(chǔ)、處理、管理和表現(xiàn)等功能分解成分散在網(wǎng)絡(luò)上的標(biāo)準(zhǔn)化、松散耦合的功能模塊和服務(wù)對(duì)象，在調(diào)用時(shí)動(dòng)態(tài)組合起來(lái)，達(dá)到集中式GIS同樣的效果。這種模式促使地理信息技術(shù)的開(kāi)發(fā)和應(yīng)用向著開(kāi)放、分工、共享和協(xié)作的方向發(fā)展［9］。目前網(wǎng)絡(luò)上大量現(xiàn)有的空間信息服務(wù)，主要有基于OGC（開(kāi)放地理信息聯(lián)盟）規(guī)范和基于Web Services兩種實(shí)現(xiàn)方式。隨著網(wǎng)絡(luò)技術(shù)和地理信息獲取技術(shù)的飛速發(fā)展，面向網(wǎng)絡(luò)的空間信息服務(wù)得到了越來(lái)越廣泛的應(yīng)用。

3 基于空間信息服務(wù)的應(yīng)急管理

3.1 應(yīng)急管理服務(wù)架構(gòu)

城市軌道交通應(yīng)急管理系統(tǒng)設(shè)計(jì)采用SOA的服務(wù)架構(gòu)。SOA是一種設(shè)計(jì)原則，它用于解決分布式系統(tǒng)架構(gòu)下服務(wù)端與客戶端之間的松散耦合關(guān)系。SOA的核心概念就是服務(wù)，Web服務(wù)（Web Services）是可以用于創(chuàng)建SOA的一套標(biāo)準(zhǔn)，它利用標(biāo)準(zhǔn)化的XML消息傳遞機(jī)制描述一些操作的接口，具有完好的封裝性、松散的耦合性、協(xié)議規(guī)范的標(biāo)準(zhǔn)性以及高度的可集成性等特點(diǎn)，能夠很好地滿足SOA應(yīng)用模式的需求［6］。網(wǎng)頁(yè)服務(wù)描述語(yǔ)言（Web Services Description Language，簡(jiǎn) 為WSDL），統(tǒng)一描述發(fā)現(xiàn)和集成（Universal Description，Definition，and Integration，簡(jiǎn) 為UDDI）和SOAP（Simple Object Access Protocol）是SOA的基礎(chǔ)部分。WSDL用來(lái)描述服務(wù)；UDDI用來(lái)注冊(cè)和查找服務(wù)；而SOAP作為傳輸層，用來(lái)在服務(wù)請(qǐng)求者和服務(wù)提供者之間傳送消息。SOA體系結(jié)構(gòu)基于服務(wù)提供者、服務(wù)請(qǐng)求者和服務(wù)注冊(cè)三種角色，三者之間的關(guān)系如圖1所示。

基于空間信息服務(wù)的城市軌道交通應(yīng)急管理系統(tǒng)架構(gòu)主要分成：資源數(shù)據(jù)、空間信息服務(wù)和應(yīng)用集成3層（見(jiàn)圖2）。資源數(shù)據(jù)層是大型關(guān)系數(shù)據(jù)庫(kù)，存儲(chǔ)有基礎(chǔ)地理信息、軌道交通圖形和資源專題屬性等各種數(shù)據(jù)源。空間信息服務(wù)層提供圖形瀏覽、空間查詢、三維圖形、軌道交通專題圖（如管線、通信設(shè)施等）和空間分析等信息服務(wù)，通過(guò)企業(yè)服務(wù)總線（Enterprise Service Bus，簡(jiǎn)為ESB）在 UDDI服務(wù)器把接口向內(nèi)外部用戶發(fā)布，通過(guò)服務(wù)綁定技術(shù)完成Web服務(wù)的調(diào)用。Web服務(wù)提供一個(gè)抽象的層次，屏蔽了資源數(shù)據(jù)支持層中數(shù)據(jù)和平臺(tái)的異構(gòu)性，為應(yīng)用集成提供一個(gè)簡(jiǎn)單、穩(wěn)健的程序接口，是實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)松散偶合的關(guān)鍵。在開(kāi)放的空間信息服務(wù)環(huán)境中，各種數(shù)據(jù)、功能等服務(wù)資源都是分布、并行和獨(dú)立的［9］。應(yīng)用集成層是在空間信息服務(wù)層的基礎(chǔ)上，進(jìn)行數(shù)據(jù)和功能的組織，提供應(yīng)急管理用戶交互和信息表達(dá)界面，這些應(yīng)用可以是系統(tǒng)的內(nèi)部應(yīng)用、外部應(yīng)用或者面向Internet的信息發(fā)布。因此，空間信息既是軌道交通服務(wù)信息的主體，也是各種專業(yè)信息的載體和連接紐帶。

圖1 面向服務(wù)的架構(gòu)角色關(guān)系

圖2 基于空間信息服務(wù)的應(yīng)急管理系統(tǒng)架構(gòu)

面向服務(wù)的城市軌道交通應(yīng)急管理將應(yīng)用程序的不同服務(wù)功能單元通過(guò)定義良好的接口和契約聯(lián)系起來(lái)。SOA技術(shù)的應(yīng)用使得系統(tǒng)管理可以根據(jù)應(yīng)急業(yè)務(wù)的需要清楚地確定什么時(shí)間需要添加、修改或刪除相應(yīng)的服務(wù)。在系統(tǒng)架構(gòu)中，企業(yè)服務(wù)總線是不同類型服務(wù)和應(yīng)用業(yè)務(wù)信息系統(tǒng)相互連接的中樞，用于實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)間的數(shù)據(jù)共享和服務(wù)共享?？臻g信息服務(wù)采用Web Services技術(shù)對(duì)空間數(shù)據(jù)處理和分析功能進(jìn)行封裝，在Internet或Intranet上通過(guò)使用標(biāo)準(zhǔn)的XML協(xié)議和信息格式提供應(yīng)用服務(wù)。

3.2 應(yīng)急管理空間信息服務(wù)功能

應(yīng)急管理包括風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估、監(jiān)測(cè)監(jiān)控、預(yù)測(cè)預(yù)警、決策指揮、救援處置和恢復(fù)重建等關(guān)鍵環(huán)節(jié)［2］。軌道交通的應(yīng)急處置以公共安全科技和信息技術(shù)為支撐，以應(yīng)急管理流程為主線?？臻g信息服務(wù)可以提供空間和屬性數(shù)據(jù)的輸入、編輯、存儲(chǔ)、查詢、輸出和顯示，而且可為系統(tǒng)用戶進(jìn)行預(yù)測(cè)、監(jiān)測(cè)、管理和決策提供支持。通過(guò)數(shù)據(jù)的共享、分析和圖形表達(dá)，加快對(duì)事件的了解和應(yīng)急協(xié)同處置過(guò)程。軌道交通應(yīng)急管理系統(tǒng)是通過(guò)可視化的空間信息服務(wù)平臺(tái)發(fā)布和展示的，對(duì)與軌道交通運(yùn)營(yíng)相關(guān)的移動(dòng)設(shè)備和固定設(shè)施進(jìn)行綜合監(jiān)視，為應(yīng)急事件處理過(guò)程的監(jiān)視和應(yīng)急救援指揮提供決策支持?？臻g信息服務(wù)在應(yīng)急管理系統(tǒng)中提供主要功能支持有：

（1）應(yīng)急資源管理服務(wù)。在城市軌道交通應(yīng)急管理中，實(shí)現(xiàn)應(yīng)急資源的信息化、空間化管理，提供應(yīng)急資源的空間分布優(yōu)化配置，使應(yīng)急指揮中心在最短時(shí)間調(diào)度相關(guān)的救援物資到達(dá)現(xiàn)場(chǎng)。

（2）監(jiān)測(cè)預(yù)警服務(wù)。通過(guò)實(shí)時(shí)監(jiān)控，對(duì)大范圍區(qū)域進(jìn)行檢測(cè)，使管理人員全面獲取軌道交通直觀的實(shí)時(shí)狀況信息，及時(shí)識(shí)別出明顯的或潛在的危險(xiǎn)目標(biāo)（如危險(xiǎn)品等），對(duì)其風(fēng)險(xiǎn)進(jìn)行分類分級(jí)，評(píng)估可能造成的損失，提前預(yù)警并對(duì)公眾、軌道交通資源采取一些保護(hù)和預(yù)防措施，防止或減輕可能發(fā)生的突發(fā)事件所造成的后果。

（3）輔助反應(yīng)決策服務(wù)。通過(guò)空間查詢和分析接口服務(wù)，掌握突發(fā)事件地理環(huán)境周圍的人口、建筑、危險(xiǎn)源、應(yīng)急資源等信息，為應(yīng)急指揮人員提供應(yīng)急空間模擬、救援最佳路徑、人員疏散路徑等應(yīng)對(duì)方案輔助決策。

（4）應(yīng)急指揮服務(wù)。提供軌道交通應(yīng)急過(guò)程的信息集成和動(dòng)態(tài)可視化服務(wù)，實(shí)現(xiàn)應(yīng)急反應(yīng)、應(yīng)急救援的遠(yuǎn)程調(diào)度和指揮。在應(yīng)急實(shí)施過(guò)程中，整合各種應(yīng)急信息資源進(jìn)行仿真和評(píng)估，以建立快速反應(yīng)的應(yīng)急指揮流程，及時(shí)調(diào)度搜救人員和設(shè)備，組織安排人員的疏散和安置，實(shí)現(xiàn)綜合協(xié)調(diào)和高效處置。

（5）災(zāi)后恢復(fù)重建輔助服務(wù)。在恢復(fù)重建階段，基于空間位置統(tǒng)計(jì)分析災(zāi)害造成的軌道交通設(shè)施狀況，以及提供受損設(shè)施重建的三維空間規(guī)劃、方案評(píng)估比較等輔助服務(wù)。

4 結(jié)語(yǔ)

軌道交通作為城市大交通系統(tǒng)中的一個(gè)有機(jī)組成部分，研究其安全應(yīng)急管理具有現(xiàn)實(shí)的意義。軌道交通應(yīng)急管理需要利用現(xiàn)代信息技術(shù)、計(jì)算機(jī)技術(shù)、網(wǎng)絡(luò)技術(shù)、智能決策技術(shù)和地理信息系統(tǒng)等高科技手段，加強(qiáng)城市軌道交通的科學(xué)化和現(xiàn)代化管理。空間信息服務(wù)通過(guò)集成GIS與其他應(yīng)急關(guān)鍵業(yè)務(wù)流程，并通過(guò)與相關(guān)部門共享各類軌道交通信息，極大地提升了這些應(yīng)急應(yīng)用系統(tǒng)的自動(dòng)化程度和響應(yīng)效率。隨著開(kāi)放網(wǎng)絡(luò)環(huán)境下空間信息服務(wù)的不斷發(fā)展和成熟，勢(shì)必將進(jìn)一步推動(dòng)城市軌道交通應(yīng)急服務(wù)向著精細(xì)化、智能化、三維化、動(dòng)態(tài)化的方向發(fā)展，為城市軌道交通應(yīng)急管理的快速反應(yīng)和綜合協(xié)調(diào)控制提供有力地支持。

［1］邵偉中，朱效潔，徐瑞華，等.城市軌道交通事故故障應(yīng)急處置相關(guān)問(wèn)題研究［J］.城市軌道交通研究，2006（1）：3.

［2］范維澄.國(guó)家突發(fā)公共事件應(yīng)急管理中科學(xué)問(wèn)題的思考和建議［J］.中國(guó)科學(xué)基金，2007（2）：71.

［3］洪文學(xué)，徐永紅，任俊利，等.應(yīng)急管理可視化多元信息系統(tǒng)構(gòu)建若干問(wèn)題研究［J］.燕山大學(xué)學(xué)報(bào)，2009，33（3）：276.

［4］黃勇超.地理信息系統(tǒng)在城市軌道交通中的應(yīng)用前景［J］.都市快軌交通，2008，21（6）：33.

［5］秦勇，王卓，賈利民.軌道交通應(yīng)急管理系統(tǒng)體系框架及應(yīng)用研究［J］.中國(guó)安全科學(xué)學(xué)報(bào)，2007，17（1）：57.

［6］邊馥苓，孟小亮.空間信息服務(wù)在RFID物流管理系統(tǒng)中的應(yīng)用研究［J］.地理信息世界，2009（3）：26.

［7］錢峻屏，彭龍軍，張虹鷗.WebGIS面向空間信息服務(wù)的系統(tǒng)設(shè)計(jì)和實(shí)施［J］.計(jì)算機(jī)與現(xiàn)代化，2002（2）：39.

［8］崔鐵軍.地理空間信息服務(wù)體系探索與實(shí)踐［J］.地理信息世界，2007（6）：30.

［9］王強(qiáng)，王家耀，郭建忠.基于Agent的空間信息服務(wù)組合研究［J］.測(cè)繪科學(xué)技術(shù)學(xué)報(bào)，2009，26（1）：60.