郁 文，韓兵兵，萬寶峰

（甘肅工程地質(zhì)研究院，蘭州 730050）

1 研究背景

最近幾年，隨著人工智能和大數(shù)據(jù)科學(xué)等技術(shù)研發(fā)的快速發(fā)展，其在防洪、煤礦、軍事等領(lǐng)域的應(yīng)急管理和決策研究不斷擴(kuò)大和深入，并取得了一定成果[1-6]。金欣[7-9]研究了人工智能在指揮與控制領(lǐng)域的應(yīng)用機(jī)理及能力，分析了應(yīng)用難點及對策，闡述了指揮控制智能化面臨的問題并提出了解決思路?？梢钥闯鋈斯ぶ悄茉谲娛潞统鞘蟹篮閼?yīng)急管理中的研究不斷深入，其研究思路和方法為地質(zhì)災(zāi)害應(yīng)急管理提供了可利用的重要技術(shù)資源和方法。

甘肅省是我國地質(zhì)災(zāi)害頻發(fā)的主要省份之一，其中蘭州、隴南又是甘肅省內(nèi)地質(zhì)災(zāi)害密集分布發(fā)育的地區(qū)[10]。蘭州、隴南市特殊的地形地貌、地質(zhì)環(huán)境條件和氣候特點，極端天氣的頻發(fā)，加之城鎮(zhèn)化和工程建設(shè)的高速發(fā)展，導(dǎo)致突發(fā)地質(zhì)災(zāi)害事件的不確定性日益增加，發(fā)生重大地質(zhì)災(zāi)害的機(jī)會增多，例“8·7”舟曲特大泥石流災(zāi)害、“8·6”文縣泥石流、南峪鄉(xiāng)江頂崖特大滑坡、海石灣鎮(zhèn)截路溝滑坡等，給當(dāng)?shù)孛癖娚?、財產(chǎn)安全造成極大損失。甘肅省在應(yīng)對重大突發(fā)地質(zhì)災(zāi)害方面做了很多工作，包括蘭州黃土高原區(qū)、隴南山地國家積極監(jiān)測預(yù)警示范區(qū)的建設(shè)和運行，臨夏、天水省級監(jiān)測預(yù)警示范區(qū)的建設(shè)，地質(zhì)災(zāi)害監(jiān)測指揮系統(tǒng)的開發(fā)應(yīng)用，InSAR[11]、無人機(jī)[12]、LiDAR[13]等先進(jìn)設(shè)備的投入使用，氣象、專業(yè)監(jiān)測和群測群防的建設(shè)等，在突發(fā)地質(zhì)災(zāi)害應(yīng)急管理中取得了豐碩的成果，很大程度上保障了人民生命財產(chǎn)安全。在地質(zhì)災(zāi)害信息化方面，甘肅省也取得了較好的成果，在中國地質(zhì)環(huán)境監(jiān)測院、甘肅省地質(zhì)環(huán)境監(jiān)測院、蘭州市氣象局的大力協(xié)助下，蘭州市成為全國第一個地質(zhì)環(huán)境信息化建設(shè)初具規(guī)模的市級城市。蘭州市在應(yīng)急指揮系統(tǒng)建設(shè)規(guī)模、信息展示、信息整合聯(lián)動上有所創(chuàng)新，但對比高新科學(xué)技術(shù)的發(fā)展，其整體設(shè)計和技術(shù)層面尚有待提高。

黨的十九大報告指出，提升防災(zāi)減災(zāi)救災(zāi)能力，提高社會治理社會化、法制化、智能化、專業(yè)化水平，弘揚(yáng)生命至上、安全第一的思想。從國家層面對地質(zhì)災(zāi)害應(yīng)急管理提出了高要求，提出了地質(zhì)災(zāi)害應(yīng)急管理的智能化建設(shè)。

2017 年國務(wù)院印發(fā)的《新一代人工智能發(fā)展規(guī)劃》（國發(fā)〔2017〕35 號）[14-15]指出：“加強(qiáng)人工智能對自然災(zāi)害的有效監(jiān)測，圍繞地震災(zāi)害、地質(zhì)災(zāi)害、氣象災(zāi)害、水旱災(zāi)害和海洋災(zāi)害等重大自然災(zāi)害，構(gòu)建智能化監(jiān)測預(yù)警與綜合應(yīng)對平臺?！眹覍χ悄芑ㄔO(shè)的規(guī)劃和發(fā)展趨勢的判斷，為地質(zhì)災(zāi)害應(yīng)急管理提出了新思考、新驅(qū)動。地質(zhì)災(zāi)害應(yīng)急管理智能化建設(shè)刻不容緩，而實現(xiàn)智能化建設(shè)就要依靠人工智能和大數(shù)據(jù)。

2 地質(zhì)災(zāi)害應(yīng)急管理現(xiàn)狀和存在的問題

2.1 地質(zhì)災(zāi)害應(yīng)急管理現(xiàn)狀

（1）已初步實現(xiàn)了多部門信息動態(tài)監(jiān)測與整合。2003 年起，中國國土資源部和中國氣象局組織相關(guān)業(yè)務(wù)部門，每年汛期聯(lián)合開展地質(zhì)災(zāi)害氣象預(yù)警預(yù)報工作。2018年8月，甘肅省地質(zhì)環(huán)境監(jiān)測院與蘭州中心氣象臺達(dá)成協(xié)議，可直接訪問蘭州中心氣象臺業(yè)務(wù)內(nèi)網(wǎng)，可以實時查看氣象部門所有雨量監(jiān)測數(shù)據(jù)，查看全省降水量預(yù)報圖。隴南市自然災(zāi)害監(jiān)測預(yù)警指揮系統(tǒng)整合了氣象、水務(wù)、水文、國土等部門信息。針對地質(zhì)災(zāi)害布設(shè)了多種專業(yè)設(shè)備，實現(xiàn)了多種專業(yè)設(shè)備監(jiān)測數(shù)據(jù)的實時傳輸和匯總。

（2）實現(xiàn)了地質(zhì)災(zāi)害應(yīng)急信息服務(wù)和決策。依托指揮平臺的信息化建設(shè)，實現(xiàn)監(jiān)測、預(yù)警、響應(yīng)、緊急撤離等措施下達(dá)、反饋以及動態(tài)調(diào)整。實時監(jiān)視災(zāi)害性天氣預(yù)報、暴雨預(yù)警、路況預(yù)警、地質(zhì)災(zāi)害氣象風(fēng)險預(yù)警、地質(zhì)災(zāi)害專業(yè)設(shè)備風(fēng)險預(yù)警、洪水預(yù)警。

（3）實現(xiàn)了地質(zhì)災(zāi)害應(yīng)急信息社會化服務(wù)。通過微信、QQ、微博、短信等通信手段，面向蘭州市和隴南市各級應(yīng)急部門、國土部門、政府部門和公眾提供最及時、最全面的災(zāi)害風(fēng)險信息服務(wù)。

2.2 存在的主要問題

（1）應(yīng)急指揮系統(tǒng)科技含量相對較低。蘭州市和隴南市自然災(zāi)害監(jiān)測預(yù)警指揮系統(tǒng)建設(shè)時間為2010 年左右，采用的監(jiān)測預(yù)警系統(tǒng)是基于當(dāng)時的技術(shù)建設(shè)而成，后期借助蘭州市和隴南市國家級監(jiān)測預(yù)警區(qū)的建設(shè)而得到不斷完善和提高。近些年隨著網(wǎng)絡(luò)技術(shù)的迅速進(jìn)步，大數(shù)據(jù)、人工智能和5G 技術(shù)的興起，以前的系統(tǒng)搭建技術(shù)已經(jīng)明顯落后。

（2）缺乏信息的有效互動和高效利用。應(yīng)急救災(zāi)是多個部門、多角度、多深度的聯(lián)動活動，信息的及時互動對應(yīng)急管理效果影響較大。高效的應(yīng)急管理指揮調(diào)度取決于關(guān)鍵信息的實時掌握分析?，F(xiàn)有地質(zhì)災(zāi)害應(yīng)急管理信息化是借助于氣象、專業(yè)監(jiān)測系統(tǒng)和群測群防獨立建設(shè)，隴南市雖然實現(xiàn)了氣象、國土、水文和水務(wù)等部門信息的整合，但依舊缺乏針對地質(zhì)災(zāi)害氣象、專業(yè)監(jiān)測設(shè)備、群測群防的監(jiān)測信息及時傳輸和綜合分析。地質(zhì)災(zāi)害應(yīng)急指揮部缺乏與交通、應(yīng)急救災(zāi)隊伍、后勤保障、網(wǎng)絡(luò)運營商等部門的信息溝通、共享和綜合利用。

（3）不能適應(yīng)當(dāng)前國家機(jī)構(gòu)改革要求。應(yīng)急管理部的成立使部門化、分專業(yè)的救災(zāi)模式向綜合化、多災(zāi)種、全過程的救援模式轉(zhuǎn)變。新的應(yīng)急管理部門面對的是多災(zāi)種綜合化管理，需要連接、收集、掌握和分析的信息來源部門多，加之災(zāi)害本身的多源監(jiān)測數(shù)據(jù)，這勢必產(chǎn)生繁雜巨量的信息，地質(zhì)災(zāi)害應(yīng)急指揮系統(tǒng)原有的存儲、運算等能力已經(jīng)無法滿足新機(jī)構(gòu)、大應(yīng)急的需求。

3 地質(zhì)災(zāi)害應(yīng)急管理智能化建設(shè)

3.1 應(yīng)急值守的智能化建設(shè)

地質(zhì)災(zāi)害應(yīng)急值守是一份枯燥、工作量繁雜、責(zé)任重大的工作，需要7×24 h 值守。工作主要包括接受民眾電話反映信息、落實上級指示、內(nèi)業(yè)處理、按時開展地質(zhì)災(zāi)害隱患點檢查、值班信息的處理和登記工作等。如遇險情災(zāi)情報告，核實清楚后要立即層層上報，并按照主要領(lǐng)導(dǎo)的指示報市應(yīng)急辦和區(qū)國土資源廳值班室，報告災(zāi)情后要在第一時間立即趕往災(zāi)害現(xiàn)場，進(jìn)行現(xiàn)場處置。利用人工智能的邏輯和智能化處理技術(shù)，實現(xiàn)自動處理電話、文件等，自動完成各種文字材料的撰寫，提高值班效率，減輕值守人員勞動強(qiáng)度。

3.2 地質(zhì)災(zāi)害應(yīng)急決策的智能化

智能決策是人工智能在地質(zhì)災(zāi)害應(yīng)急管理應(yīng)用中的核心內(nèi)容。當(dāng)有重大降雨預(yù)報，專業(yè)監(jiān)測設(shè)備預(yù)警，群測群防員收集匯報發(fā)生滑坡、泥石流險情等地質(zhì)災(zāi)害險情時，會產(chǎn)生大量的數(shù)據(jù)信息，需要分析所獲數(shù)據(jù)做出應(yīng)對決策，開展應(yīng)急人力和資源的布置方案。地質(zhì)災(zāi)害發(fā)生后，根據(jù)現(xiàn)場反饋的信息和前期信息、搶險救災(zāi)隊伍部署、避險轉(zhuǎn)移方案、應(yīng)急預(yù)案和現(xiàn)場基本情況、地形地貌特征等情況分析運算，自動提出救援決策意見，并能夠根據(jù)災(zāi)害現(xiàn)場的動態(tài)變化自動修正決策意見。

3.3 應(yīng)急處置的智能化指揮

應(yīng)急處置的智能化指揮是應(yīng)急工作最直觀的體現(xiàn)，面對險情和災(zāi)情，基于智能化信息決策分析，產(chǎn)生指揮方案，它將根據(jù)當(dāng)前環(huán)境、險情、災(zāi)情，自動進(jìn)行各層面的值班室、會商室、指揮調(diào)度中心的地質(zhì)災(zāi)害應(yīng)急關(guān)鍵指揮信息切換，給地質(zhì)災(zāi)害應(yīng)急指揮創(chuàng)造一個針對性強(qiáng)的指揮環(huán)境。

3.4 智能化信息服務(wù)

智能化信息服務(wù)相當(dāng)于指導(dǎo)地質(zhì)災(zāi)害應(yīng)急工作的一部說明書，有關(guān)地質(zhì)災(zāi)害的知識存儲在數(shù)據(jù)庫和云設(shè)施中，針對不同的指揮職級，隨時調(diào)用相關(guān)知識信息，向指揮部提供最全面的地質(zhì)災(zāi)害應(yīng)急信息服務(wù)。

4 智能地質(zhì)災(zāi)害應(yīng)急指揮系統(tǒng)初步框架

智能化地質(zhì)災(zāi)害應(yīng)急指揮系統(tǒng)相比于傳統(tǒng)的地質(zhì)災(zāi)害應(yīng)急指揮系統(tǒng)，本質(zhì)的區(qū)別在于要利用人工智能和大數(shù)據(jù)實現(xiàn)“信息融合、人機(jī)合智、自我學(xué)習(xí)”，通過“機(jī)器學(xué)習(xí)”和“深度學(xué)習(xí)”完成自我學(xué)習(xí)和自我進(jìn)化，同時結(jié)合地質(zhì)災(zāi)害應(yīng)急指揮需求，相應(yīng)地在服務(wù)層面做出針對性調(diào)整[9]。智能化地質(zhì)災(zāi)害應(yīng)急指揮系統(tǒng)總體框架見圖1。

圖1 智能化地質(zhì)災(zāi)害應(yīng)急指揮系統(tǒng)總體框架[9]Fig.1 Infrastructure for intelligent command system of geological disaster emergency

智能化地質(zhì)災(zāi)害應(yīng)急指揮系統(tǒng)的特點：（1）信息收集的部門多、來源廣，對收集的信息開展數(shù)據(jù)分析、管理、審計后存儲在綜合數(shù)據(jù)庫和云設(shè)施中。存儲的數(shù)據(jù)用于后期決策分析，同時為學(xué)習(xí)層提供資源。（2）搭建學(xué)習(xí)層，系統(tǒng)可以自主根據(jù)綜合數(shù)據(jù)庫以及云設(shè)施或者互聯(lián)網(wǎng)中資源開始學(xué)習(xí)、改進(jìn)。（3）為更好地實現(xiàn)系統(tǒng)智能化操作，在業(yè)務(wù)層設(shè)置語言識別功能。

智能化地質(zhì)災(zāi)害應(yīng)急指揮系統(tǒng)建設(shè)的主要目標(biāo)：（1）更多的部門和信息連接?；诖髷?shù)據(jù)、大應(yīng)急的智能地質(zhì)災(zāi)害應(yīng)急指揮系統(tǒng)，要與水務(wù)、氣象、交通、自然、市政、住建、園林、旅游、農(nóng)業(yè)、環(huán)保、媒體、應(yīng)急和各區(qū)等部門實現(xiàn)部門業(yè)務(wù)層面和管理層面的連接。（2）更多的場景虛擬。根據(jù)其他先進(jìn)設(shè)備采集的信息，比如LiDAR、InSAR、三維激光掃描等，建立地質(zhì)災(zāi)害現(xiàn)場三維虛擬場景模型，模擬降雨、地震等不良因素對地質(zhì)災(zāi)害觸發(fā)和規(guī)模的影響，以此制定應(yīng)急救災(zāi)力量分配方案，最大程度減輕地質(zhì)災(zāi)害影響。（3）更多的模型分析。借助于人工智能和大數(shù)據(jù)，可以建立多類型的滑坡預(yù)報模型、泥石流預(yù)報模型，還要建立災(zāi)區(qū)及周邊道路交通路況分析模型、人群緊急撤離和疏導(dǎo)模型、三維場景虛擬展示模型等。

5 智能化地質(zhì)災(zāi)害應(yīng)急系統(tǒng)建設(shè)設(shè)想

為了建設(shè)完成智能化地質(zhì)災(zāi)害應(yīng)急指揮系統(tǒng)，應(yīng)開展智能化產(chǎn)業(yè)建設(shè)和完善現(xiàn)有地質(zhì)災(zāi)害應(yīng)急指揮系統(tǒng)。前者主要由專業(yè)的人工智能企業(yè)開展，后者由政府和地質(zhì)災(zāi)害應(yīng)急管理相關(guān)部門開展。其中地質(zhì)災(zāi)害應(yīng)急管理相關(guān)部門主要任務(wù)：（1）進(jìn)一步完善現(xiàn)有地質(zhì)災(zāi)害應(yīng)急管理信息化建設(shè)，加強(qiáng)信息化基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)；（2）建立多源的數(shù)據(jù)信息收集模式，將收集的數(shù)據(jù)存入數(shù)據(jù)庫，作為后期人工智能學(xué)習(xí)的資料；（3）針對地質(zhì)災(zāi)害應(yīng)急指揮特征，確定智能化地質(zhì)災(zāi)害應(yīng)急指揮系統(tǒng)具體任務(wù)和目標(biāo)；（4）尋求市場上具備智能化系統(tǒng)建設(shè)的企業(yè)，合作完成地質(zhì)災(zāi)害應(yīng)急指揮智能化建設(shè)，并不斷完善[9，16]。

6 結(jié)語

鑒于人工智能的廣闊前景和國家規(guī)劃，本文提出通過人工智能建設(shè)智能化地質(zhì)災(zāi)害應(yīng)急指揮系統(tǒng)的構(gòu)想，讓地質(zhì)災(zāi)害相關(guān)工作人員和機(jī)構(gòu)關(guān)注人工智能在地質(zhì)災(zāi)害應(yīng)急管理方面的應(yīng)用性和先進(jìn)性，進(jìn)一步推動地質(zhì)災(zāi)害應(yīng)急現(xiàn)代化智能化發(fā)展與建設(shè)，使地質(zhì)災(zāi)害應(yīng)急管理適應(yīng)高科技的發(fā)展，從而更好地保證人民生命財產(chǎn)安全。