潘震宇 毛松林 蔡欣欣 卓群 林帆

引言

2006年，國務院印發(fā)的《關(guān)于全面加強應急管理工作的意見》提到：加快推進應急指揮平臺建設，提高應急處置效率和水平；加大公共安全科技攻關(guān)和應用力度，不斷提高應急裝備和技術(shù)保障水平。地震應急指揮平臺系統(tǒng)是地震應急工作的重要支撐條件（盛家倫等，2005；李俊等，2009）。經(jīng)過近年來的不斷研究和探索，中央一級的應急平臺建設已經(jīng)比較完善，各省、市級的平臺正在實施或已建成，地方地震現(xiàn)場應急指揮平臺是國家應急平臺體系的重要組成，是國務院應急平臺和省級應急平臺的縱向延伸；同時又是本地區(qū)應急平臺體系的核心，承擔本地區(qū)各部門專項應急平臺的信息和資源的匯集和調(diào)度的功能。廈門市地震現(xiàn)場應急指揮平臺經(jīng)過多年建設，完成了現(xiàn)場應急平臺系統(tǒng)、三維電子沙盤系統(tǒng)、手機工作平臺等系統(tǒng)建設，實現(xiàn)了較好的應急指揮功能。

1 國內(nèi)現(xiàn)場應急指揮平臺建設發(fā)展

1.1 應急平臺在汶川地震應急中發(fā)揮的作用及不足

“5.12”汶川大地震期間，國家、各省市地震部門都派出了應急隊伍參與了災區(qū)的地震應急救援工作。各單位的現(xiàn)場應急指揮平臺系統(tǒng)在大地震救災中工作到位，將災區(qū)震情、災情信息和救災工作進展情況傳回指揮部，保障了指揮部和現(xiàn)場之間通訊的通暢，提供了大量的資料和圖件，做出了重要貢獻。如陜西省地震局就在汶川地震陜西勉縣災區(qū)臨時搭建了應急指揮平臺，通過VSAT 系統(tǒng)，現(xiàn)場與省局保持視頻實時傳輸，在多次有感余震中對前線指揮部向地震局了解地震事件和了解地震工作情況起到了積極作用。但是，受限于應急指揮資源信息和專家數(shù)據(jù)儲備不足，通訊、軟件等科學技術(shù)手段和設備條件功能還不是很齊全，各個應急救援部門的橫向聯(lián)動不足，應急指揮工作還不夠高效。

1.2 汶川地震以后國內(nèi)現(xiàn)場應急指揮平臺的建設發(fā)展

汶川地震以后，“十二五”期間，國家在31個省(直轄市、自治區(qū))建立了全國一體化聯(lián)動的地震應急與救援指揮技術(shù)體系，其中就包括地震現(xiàn)場應急指揮系統(tǒng)。目前，各種先進的通信技術(shù)、互聯(lián)網(wǎng)技術(shù)、智能技術(shù)等已經(jīng)應用到應急指揮系統(tǒng)中，系統(tǒng)的信息化、智能化水平已經(jīng)成為衡量系統(tǒng)技術(shù)水平的重要標志。地震災害防范能力、快速反應能力不斷增強，如四川省就在“5.12”汶川特大地震災后建成了覆蓋四川全省并兼顧?quán)徑鼌^(qū)域的抗震救災指揮部技術(shù)系統(tǒng)和地震現(xiàn)場應急指揮技術(shù)系統(tǒng)，為省政府進行地震應急、抗震救災指揮提供指揮場所和各種必要的技術(shù)手段。在地震發(fā)生時，在基礎數(shù)據(jù)庫、實時災情等多種信息的支持下，可以迅速判斷地震的規(guī)模、影響范圍、損失等情況，并據(jù)此提出一系列科學的救災方案和調(diào)度方案，協(xié)助指揮人員實施各種地震救災行為，實現(xiàn)地震應急信息快速傳遞、高效處理，提高應急救災指揮與決策的技術(shù)水平，最大限度地減少震時的混亂和人員傷亡。

1.3 廈門市現(xiàn)場應急指揮平臺的建設背景和設計思路

隨著經(jīng)濟特區(qū)城市化與經(jīng)濟建設的快速發(fā)展，災害造成的損失也會成倍增長，為了進一步增強特區(qū)應對地震能力的需要，減少地震突發(fā)事件造成的經(jīng)濟、財產(chǎn)損失，廈門市地震局也對現(xiàn)場應急指揮平臺進行了不斷的建設，完成了應急指揮中心大廳、車載現(xiàn)場災情圖像傳輸系統(tǒng)，視頻會議系統(tǒng)等項目建設，建設過程中暴露出了一些不足：現(xiàn)場信息通過無線甚高頻傳輸至指揮中心會受到城市電磁噪音的干擾，影響傳輸質(zhì)量；視頻會議系統(tǒng)在廈門本地區(qū)的應用存在局限性，由于廈門市地震局視頻會議系統(tǒng)為福建省地震局視頻會議系統(tǒng)下的二級節(jié)點，許多功能的應用受到限制，并且未與廈門地區(qū)地震部門及聯(lián)動單位互聯(lián)；應急指揮軟件不能很好滿足應急指揮即時性要求，可操作性略顯不足，例如：無法根據(jù)具體位置在電子地圖上直觀顯示受災情況、當?shù)馗鞣N救援力量情況及出動情況，無法根據(jù)應急指揮過程中不斷變化的情況在電子地圖上直觀標注相應信息。

隨著軟件、通信與互聯(lián)網(wǎng)多媒體技術(shù)的發(fā)展，我們通過當前更成熟的技術(shù)手段對平臺進行了不斷開發(fā)，完善了現(xiàn)場應急平臺系統(tǒng)、開發(fā)了三維電子沙盤系統(tǒng)、手機工作平臺系統(tǒng)（現(xiàn)場應急平臺的在線會商系統(tǒng)通過Arcgis平臺構(gòu)建，三維電子沙盤系統(tǒng)采用了skyline的TerraExplorer pro軟件平臺進行開發(fā)）。

我們的設計思路是轄區(qū)內(nèi)如發(fā)生地震災害，現(xiàn)場應急平臺和手機工作平臺必須快速布置到災害現(xiàn)場，通過先進的移動互聯(lián)網(wǎng)和衛(wèi)星通信技術(shù)將災害現(xiàn)場信息快速準確地反饋至指揮中心，指揮中心可借助集成多源信息數(shù)據(jù)庫的三維電子沙盤系統(tǒng)進行輔助決策，協(xié)調(diào)各單位以最快的速度依據(jù)預案開展抗震救災行動，提高廈門市地震局的應急管理能力 (圖 1)。

2 現(xiàn)場應急平臺系統(tǒng)

圖1 平臺設計結(jié)構(gòu)圖

圖2 系統(tǒng)工作原理圖

圖3 系統(tǒng)工作原理圖

表1 應急平臺主機參數(shù)表

現(xiàn)場應急平臺系統(tǒng)，實現(xiàn)了轄區(qū)內(nèi)可將突發(fā)事件現(xiàn)場圖像直接傳送至廈門市地震局應急平臺，和廈門市地震局應急指揮中心進行互聯(lián)互通，滿足了應急值守、信息報送、決策指揮等業(yè)務需求。小型移動應急現(xiàn)場端位于突發(fā)事件處置現(xiàn)場，客戶中心端部署在廈門地震局的指揮大廳。中心端通過服務器為前端和客戶端提供應用服務，前端與客戶端通過中心端建立應用連接，實現(xiàn)現(xiàn)場與指揮中心共同處置突發(fā)事件（圖2）。

2.1 現(xiàn)場端

現(xiàn)場端由現(xiàn)場應急平臺主機、支架和附屬設備組成（圖3）。

現(xiàn)場應急平臺主機是應急現(xiàn)場處置和會商的核心設備（具體參數(shù)見表1），該主機是辰安科技研發(fā)，型號為BGS6210，具有輕便易攜帶、易安裝，對場地無特殊要求的特點，支持全觸摸操作，集成了各種外置接口（包括音頻輸入輸出接口、VGA接口、GPS天線插座、視頻輸入接口、網(wǎng)絡接口、USB接口、SD卡槽），主機頂部配備有天線（一根為微波圖傳天線，另三根為3G、4G網(wǎng)絡天線）和手寫筆，主機通過數(shù)碼相機、氣象站、攝像機等設備獲取現(xiàn)場信息，利用3G、4G公共網(wǎng)絡或海事衛(wèi)星網(wǎng)絡（海事衛(wèi)星終端采用探索者700型，與主機使用網(wǎng)線連接，使用共享數(shù)據(jù)信道，最高達492kbps）與指揮中心進行語音、視頻、文字、照片的會商，可以基于地圖進行協(xié)同標繪，將現(xiàn)場圖像傳送回指揮中心，實現(xiàn)現(xiàn)場多種信息（視頻、音頻、溫度、位置等）的實時獲取。

攝像機圖像傳送到現(xiàn)場應急平臺主機有兩種方式：有線和無線。攝像機可以直接通過攝像機的AV視頻線直接連接到主機輸入插座上，即可將圖像傳送至現(xiàn)場應急平臺主機?？紤]災害現(xiàn)場工作的實際需要，也支持300米范圍內(nèi)的無線傳輸，通過微波圖傳發(fā)射機（辰安科技TB-1255）來接收攝像機或其他外圍設備的音視頻信號，并將之通過微波（1200MHz頻率）發(fā)送至微波圖傳接收機（現(xiàn)場應急平臺內(nèi)置）。

微波圖傳采集音視頻信息的連接方式如圖4所示。

2.2 中心端

中心端是安裝在線會商軟件的計算機（包含主機和PDA），計算機有攝像頭和麥克風的支持，能夠通過網(wǎng)絡連接服務器（局域網(wǎng)、互聯(lián)網(wǎng)均可）利用在線會商軟件系統(tǒng)（圖5）和現(xiàn)場應急平臺進行會商，實現(xiàn)了事件現(xiàn)場與地震局指揮中心之間的視頻會商、信息共享、協(xié)同聯(lián)動（圖6）。

會商會議有兩類角色，主持人和非主持人，主持人即會議的創(chuàng)建者，有指定發(fā)言、停止發(fā)言等權(quán)限，非主持人即會議的參與方，需要通過申請發(fā)言才能進行發(fā)言（圖7）。

會議成功創(chuàng)建后，會議參與各方即可進行音視頻會商、基于應急一張圖的協(xié)同標繪（圖8），文字會商、文件共享、圖像傳輸?shù)炔僮?。一方的操作將實時傳輸?shù)狡渌械臅h成員。

在會議中的用戶，均可進行文字會商和在線標繪。所有用戶均可看到指定發(fā)言人的圖像，聽到指定發(fā)言人的聲音。會議建立后，主持人可以指定發(fā)言人，其他會議用戶也可以申請發(fā)言。指定的發(fā)言人可以進行視頻對講。會議建立后，其他現(xiàn)場應急平臺或在線會商用戶可以申請加入會議，主持人也可以邀請在線用戶加入會議，進行多方會商（圖9）。

3 三維電子沙盤系統(tǒng)

3.1 系統(tǒng)定義

電子沙盤系統(tǒng)是針對決策數(shù)據(jù)可視，空間數(shù)據(jù)輔助導航，空間數(shù)據(jù)分析具有協(xié)同功能的系統(tǒng)。是一種移動表達及輸入設備，電子沙盤中的各類數(shù)據(jù)基于可觸摸桌面來操作、顯示，可在無鼠標及鍵盤特殊環(huán)境下工作，相關(guān)決策人員聚攏在電子沙盤周圍，采用互動的各種手勢對電子沙盤進行操作，靈活地展示各類業(yè)務數(shù)據(jù),輔助群體決策。

圖 4 微波圖傳工作方式

圖5 在線會商軟件系統(tǒng)（登錄與操作界面）

圖6 軟件系統(tǒng)運行流程圖

應急三維電子沙盤系統(tǒng)利用到了計算機網(wǎng)絡、大型數(shù)據(jù)庫、地理信息系統(tǒng)等大量高新技術(shù)，為突發(fā)事件的處置提供充足的信息和資源，在此基礎上實現(xiàn)突發(fā)事件處置的信息化、自動化和智能化，同時還滿足應急管理和值班工作的日常工作需要，對突發(fā)事件的處置情況進行自動記錄和科學評估，實現(xiàn)應急管理日常工作的信息化。整個系統(tǒng)部署在廈門市地震局應急指揮中心（圖10）。

3.2 主要功能與界面展示

整個系統(tǒng)整合了地圖展示、地圖操作、三維標繪、態(tài)勢標繪、電子白板、動態(tài)預案展示及其他地震應急信息展示等功能（圖11）。

圖7 創(chuàng)建會議

圖8 協(xié)同標繪工具

沙盤系統(tǒng)加載了如下數(shù)據(jù)：廈門市的衛(wèi)星影像和DEM數(shù)據(jù)；福建省和臺灣省的衛(wèi)星影像數(shù)據(jù)；廈門市導航數(shù)據(jù)；船只、橋架、?；?、危險源、震中動態(tài)符號、應急人員和應急隊伍的模型庫；廈門地震局和廈門地震臺兩棟建筑的三維建模；廈門市82個避難場所的分區(qū)列表及地圖標注；SM城市廣場和市政府疏散到大會堂的兩個動態(tài)預案；五個地震臺站模型及地圖標注；廈門市的水庫、橋梁、學校、醫(yī)院、電站等列表和信息標注（圖12）。

系統(tǒng)采用多指觸摸操作，在觸摸屏上以交互手勢進行操作，構(gòu)建三維場景，完成態(tài)勢標繪、分析研判、定制預案，為應急救援力量的部署調(diào)配、應急救援行動的組織和實施提供有力支持。如地圖控制提供了視圖平移、視角翻轉(zhuǎn)、地圖縮放、三維漫游等控制功能，為應急處置提供了直觀的地圖操作與管理方法（圖13）。

態(tài)勢標繪通過調(diào)用標繪工具箱實現(xiàn)，標繪工具箱包含：符號、文字、點、直線、多邊形、矩形、圓形、箭頭等多種標繪類型，并附有色彩調(diào)配工具（圖14，圖15）。

通過三維標繪可以實現(xiàn)虛擬場景三維仿真與構(gòu)建，在地圖上自定義添加三維模型（圖16，圖17）。

三維電子沙盤系統(tǒng)，實現(xiàn)了突發(fā)事件周邊的地形、地貌的真實模擬，方便指揮人員在沙盤上進行態(tài)勢推演，從而制定更為詳細周全的處置方案，方便決策人員進行更直觀的指揮決策。

4 手機工作平臺系統(tǒng)

手機工作平臺可使用于突發(fā)事件現(xiàn)場，手機中心端安裝在廈門地震局的機房。中心端為手機工作平臺提供應用服務。地震局工作人員通過手機客戶端完成現(xiàn)場視音頻信息、數(shù)據(jù)信息、地理位置信息、草圖信息等采集、上傳，以及與中心端的動態(tài)交互，為事件評估、預警及啟動預案、應急決策指揮提供依據(jù)（圖18）。

手機工作平臺能實現(xiàn)如下的功能：

信息采集：可采集現(xiàn)場圖像、現(xiàn)場照片、現(xiàn)場音頻、地理位置等信息。

信息報送：可把采集的圖像、照片、聲音等信息通過公眾移動通信網(wǎng)絡發(fā)送至中心端或其它移動終端，也可編輯文字信息通過公眾移動通信網(wǎng)絡發(fā)送至中心端或其它移動終端。可在信息管理中將圖片、音視頻、文件作為附件進行上傳，上傳的同時，信息攜帶經(jīng)緯度坐標。

圖10 三維電子沙盤系統(tǒng)（硬件設備與登錄界面）

圖11 主要功能欄

圖12 列表與數(shù)據(jù)展示（避難場所）

圖13 手勢操作工具欄

圖14 態(tài)勢標繪添加符號

圖15 態(tài)勢標繪添加箭頭

GIS地圖：提供GIS地圖的顯示、平移、放大、縮小等基本操作，支持實時瀏覽衛(wèi)星視圖，可按照地名關(guān)鍵字、經(jīng)緯度或行政區(qū)劃在地名庫中查詢地名，并GIS地圖顯示，支持周邊查詢功能，可一鍵查看周邊重點目標，包括，學校、醫(yī)院、加油站、消防隊等，可對距離、區(qū)域面積等進行量算。

草圖繪制：可在電子地圖上運用線條繪制工具，在地圖上進行任意線的繪制，描述現(xiàn)場情況。繪制好的草圖可選擇作為圖片保存到本機，也可選擇發(fā)送至中心端。

信息處理：可對收到和發(fā)送的消息查詢、定位、查看、處置等相應處理，可根據(jù)信息接收時間和輸入關(guān)鍵字查詢提取相應的信息，可查看信息相關(guān)內(nèi)容，并可對信息進行簽名回復。

短信群發(fā)：可根據(jù)實際需要查詢系統(tǒng)數(shù)據(jù)庫，可根據(jù)姓名、移動電話、職務、部門、事件類型、組合條件等查找、選定接收短信的相關(guān)人員，并支持給多個人員發(fā)送同一短信。

圖16 態(tài)勢標繪添加箭頭

圖17 地圖上添加三維（人物）模型

圖18 手機工作平臺工作界面

工作安排：手機工作平臺滿足工作人員對值班安排、領導工作安排查看的需要，可按照月日歷表顯示每天工作安排，工作安排可自由編制，即增加、查看、編輯、刪除，方便應急工作人員進行應急工作合理安排。

5 應用實例

平臺可以應用于地震行業(yè)應急處置的信息匯集、分析與處理。

2016年12月11日上午11時40分33秒，廈門市海滄區(qū)海域（北緯24.43度，東經(jīng)118.02度）發(fā)生3.2級地震，地震位于九龍江斷裂上，這是近年來發(fā)生在我市的最大地震，雖然震級不大，但是由于是近年來發(fā)生在廈門區(qū)域內(nèi)的最大地震，震中位于老市區(qū)附近，廈門思明、海滄、湖里區(qū)和漳州部分片區(qū)有明顯震感，部分群眾還聽到很響的似“巖石裂爆”的地聲。我局啟動現(xiàn)場應急指揮平臺系統(tǒng)，通過手機工作平臺對現(xiàn)場周邊信息資料進行采集和分析，通過沙盤系統(tǒng)研定應急預案，迅速統(tǒng)一對外宣傳口徑、擬定新聞通稿，并分別接受了市電視臺、電臺、報紙等新聞媒體的專訪，客觀地分析了我市的震情形勢，避免了恐慌情緒的產(chǎn)生和蔓延，有效地減少了謠言的產(chǎn)生，使市民的情緒得到穩(wěn)定。

6 結(jié)語

廈門市地震現(xiàn)場應急指揮平臺通過近年來的不斷探索和建設，目前已能夠高效發(fā)揮其應急指揮功能。地震現(xiàn)場應急指揮平臺建設是廈門市地震局的一項基礎性工作，對于建立和健全統(tǒng)一指揮、預防和應對地震事件，減少地震突發(fā)事件損失，具有重要意義。今后我們還要繼續(xù)將各種先進的科技手段引入指揮平臺，加強與其他部門應急指揮系統(tǒng)的互聯(lián)及信息的共享，對平臺進行不斷完善，使其更好的為城市防震減災事業(yè)服務。

[1]李俊,秦嘉政.地震應急中的應用層多播技術(shù)網(wǎng)絡視頻會議系統(tǒng)[J].地震研究,2009.32(3):316-321.

[2]盛家倫,劉在濤.地震應急指揮系統(tǒng)關(guān)鍵技術(shù)和總體設計[J].地震地磁觀測與研究,2005,26(4):107-116.