張瑋晶
地震災(zāi)情信息是抗震救災(zāi)工作的重要基礎(chǔ)和關(guān)鍵所在。強震發(fā)生后最初幾個小時,往往是地震災(zāi)情信息的“黑箱期”[1],經(jīng)常由于電力、通信、交通中斷導(dǎo)致無法在短時間內(nèi)獲取較完整的災(zāi)情信息,特別是極重災(zāi)區(qū)和重災(zāi)區(qū)、以及形成“信息孤島”的一些偏遠(yuǎn)山區(qū)鄉(xiāng)鎮(zhèn)村莊的情況,給抗震救災(zāi)工作帶來了很大的困難。因此,第一時間快速、準(zhǔn)確地評估地震災(zāi)害總體程度、人員傷亡規(guī)模、災(zāi)情分布特點、交通通信電力受損情況、可能存在的次生災(zāi)害風(fēng)險等,為黨委政府和抗震救災(zāi)指揮部科學(xué)有序地組織應(yīng)急行動、調(diào)配救援力量、處置重大險情、轉(zhuǎn)移安置群眾、調(diào)集救災(zāi)物資等提供決策依據(jù),將有力提升抗震救災(zāi)指揮決策和救援救助的科學(xué)水平。本文通過對2015 年以來中國地震應(yīng)急搜救中心(以下簡稱“搜救中心”)地震災(zāi)情快速評估系統(tǒng)的回顧和總結(jié),對災(zāi)情快速評估效果進(jìn)行分析,梳理存在的問題與不足,并提出下一步改進(jìn)措施的初步思考,以期更好地為抗震救災(zāi)指揮決策、現(xiàn)場救援救助、次生災(zāi)害防范除險等提供支撐保障。
地震災(zāi)情快速評估是指破壞性地震發(fā)生后短時間內(nèi)基于基礎(chǔ)數(shù)據(jù)和歷史震例,利用計算模型對地震造成的災(zāi)害程度與傷亡損失作出的快速評判與估計。國際上最具代表性的是美國地質(zhì)調(diào)查局(USGS)研發(fā)的全球地震響應(yīng)快速評估系統(tǒng)(Prompt Assessment of Global Earthquakes for Response,PAGER),可以在全球范圍內(nèi)為重大地震災(zāi)害發(fā)生后迅速提供人員傷亡和經(jīng)濟損失的影響估算。多年來,我國許多機構(gòu)、學(xué)者就地震災(zāi)害快速評估方法、模型等做了大量的研究與實踐[2-4]。國內(nèi)地震災(zāi)情快速評估模型主要有基于統(tǒng)計方法的經(jīng)驗性模型和基于震害機理的分析模型。目前主流的地震災(zāi)害快速評估方法是以分析模型為核心的易損性分析清單法,并運用GIS 技術(shù)和公里格網(wǎng)數(shù)據(jù)處理技術(shù)不斷提高評估速度與準(zhǔn)確度。近年來,應(yīng)急管理部、中國地震局有關(guān)直屬單位和各省級地震局紛紛建立了各自的地震災(zāi)情快速評估系統(tǒng),開展了許多卓有成效的工作。
搜救中心作為應(yīng)急管理部在地震地質(zhì)災(zāi)害應(yīng)急救援領(lǐng)域的主要業(yè)務(wù)支撐保障單位,近十年來不斷加強空天地一體化的災(zāi)情信息獲取體系建設(shè),尤其是依托國家地震社會服務(wù)工程地震應(yīng)急救援服務(wù)系統(tǒng)建設(shè),在2014 年底建成了地震災(zāi)情快速評估技術(shù)系統(tǒng),具備國內(nèi)領(lǐng)先的GIS 系統(tǒng)數(shù)據(jù)收集與整理、地震事件觸發(fā)、災(zāi)情快速評估、地震應(yīng)急指揮、輔助決策等功能。2018 年搜救中心轉(zhuǎn)隸應(yīng)急管理部后,為適應(yīng)應(yīng)急管理部新網(wǎng)絡(luò)環(huán)境和應(yīng)急支撐保障新形勢新要求,在原有系統(tǒng)采用B/S 架構(gòu)的Web 應(yīng)用程序基礎(chǔ)上開發(fā)了新的C/S 架構(gòu)客戶端版的地震應(yīng)急速報自動值守系統(tǒng),并基于新一代GIS 分析引擎和原有空間數(shù)據(jù)庫值守系統(tǒng)進(jìn)行升級改造,建成了新的應(yīng)急信息推送集成展示系統(tǒng),使地震災(zāi)情快速評估系統(tǒng)始終保持先進(jìn)技術(shù)水平。
快速評估系統(tǒng)主要由地震應(yīng)急數(shù)據(jù)庫管理、應(yīng)急評估決策、應(yīng)急信息產(chǎn)品推送、信息可視化展示等4 個功能模塊組成。地震應(yīng)急數(shù)據(jù)庫管理模塊包括全球地震災(zāi)害數(shù)據(jù)庫管理查詢、多源災(zāi)情信息自動獲取、簡報成果管理模塊;應(yīng)急評估決策模塊包括地震影響場,人員傷亡數(shù)量、救災(zāi)物資數(shù)量、救援力量規(guī)模、次生災(zāi)害類型與程度等計算,自動產(chǎn)出配套專題圖件和應(yīng)急信息簡報;應(yīng)急信息產(chǎn)品推送模塊包括利用企業(yè)微信、郵件及服務(wù)接口將災(zāi)害和應(yīng)急信息產(chǎn)品推送給指定用戶,同時具備電話、短信、郵件、微信提醒功能;信息可視化展示模塊包括移動設(shè)備端和指揮大屏端的可視化界面,可查看地震及震區(qū)基本信息、歷史地震災(zāi)情、快速評估信息產(chǎn)品等,并支持用戶量測、標(biāo)繪制作指揮輔助決策圖件。
快速評估系統(tǒng)可實現(xiàn)國內(nèi)外地震24小時實時響應(yīng),15 分鐘內(nèi)自動產(chǎn)出應(yīng)急信息簡報及專題圖件,為應(yīng)急響應(yīng)提供災(zāi)害規(guī)模、重災(zāi)區(qū)、人員傷亡、人員壓埋分布、救援力量和物資需求以及災(zāi)區(qū)人文地理情況、歷史災(zāi)情等信息;后續(xù)可實時抓取國內(nèi)微博等社交媒體災(zāi)情信息和聯(lián)合國國際人道援助平臺動態(tài);相關(guān)應(yīng)急信息可通過企業(yè)微信、展示系統(tǒng)、郵件、短信、電話等方式分類分組推送。
國內(nèi)外強震發(fā)生后,快速評估技術(shù)系統(tǒng)收到地震自動速報結(jié)果后,一般3分鐘內(nèi)可產(chǎn)出震中和災(zāi)區(qū)村、鄉(xiāng)鎮(zhèn)、縣區(qū)、市(州)以及重點目標(biāo)的距離增序列表。收到地震正式速報結(jié)果后,一般10-30 分鐘內(nèi)可產(chǎn)出災(zāi)情快速評估結(jié)果并經(jīng)人工經(jīng)驗修正;震后1 小時內(nèi)可產(chǎn)出各類地震應(yīng)急專題圖件。經(jīng)過人工修正的災(zāi)情快速評估信息一般包括5 個方面的內(nèi)容,震后1 小時內(nèi)一般可產(chǎn)出至少13個方面的地震應(yīng)急專題圖件(表1)。
表1 快速評估技術(shù)系統(tǒng)產(chǎn)出
信息簡報一般分為一報和若干續(xù)報,由信息支撐值班人員編輯后經(jīng)內(nèi)部審核程序后以政務(wù)網(wǎng)信息簡報方式上報應(yīng)急管理部,為應(yīng)急救援指揮決策提供重要支持。一報一般在收到地震正式速報信息后30 分鐘內(nèi)可報出,報送內(nèi)容主要包括:地震三要素、震區(qū)人口經(jīng)濟情況、震區(qū)海拔、歷史地震、快速評估結(jié)果、應(yīng)急處置建議及了解到的現(xiàn)場情況等。續(xù)報視震情災(zāi)情發(fā)展和災(zāi)區(qū)響應(yīng)救援等情況報出,時間為震后1、2 個小時到幾天不等。續(xù)報內(nèi)容主要包括:實時災(zāi)害情況、余震和次生災(zāi)情險情情況、應(yīng)急救援進(jìn)展、當(dāng)?shù)卣憫?yīng)、社會響應(yīng)、社情輿情情況等。對于國外大震,信息還包括華人與中資企業(yè)受災(zāi)情況及救助需求、我國政府救援救助情況、各國救援隊救援情況、聯(lián)合國救援協(xié)調(diào)平臺關(guān)于救援隊伍統(tǒng)計情況及為中國救援隊伍參與國際救援提供的重災(zāi)區(qū)分布、災(zāi)區(qū)需求、交通規(guī)劃、天氣、安全、后勤支援等多方面信息。國外大震信息簡報還視情迅速轉(zhuǎn)報國家外交、國際合作等有關(guān)部門參閱。
上報簡報的同時,根據(jù)需要,可利用應(yīng)急信息推送集成展示系統(tǒng)在搜救中心會商大廳和相關(guān)領(lǐng)導(dǎo)、指揮調(diào)度人員移動終端滾動顯示地震災(zāi)情快速評估結(jié)果和相關(guān)專題圖件,滾動播放現(xiàn)場救援場景、相關(guān)新聞報道、現(xiàn)場災(zāi)情信息等,使有關(guān)領(lǐng)導(dǎo)和指揮調(diào)度人員及時、直觀了解災(zāi)區(qū)情況和抗震救災(zāi)進(jìn)展。
對2015 年搜救中心地震災(zāi)情快速評估系統(tǒng)啟用以來至2023 年11 月期間歷次災(zāi)情快速評估情況進(jìn)行了全面復(fù)盤,對國內(nèi)6 級以上地震和部分導(dǎo)致人員傷亡與財產(chǎn)損失的6 級以下地震快速評估結(jié)果與震后實際情況進(jìn)行了逐個對比分析,共選取發(fā)生在新疆、青海、臺灣、四川、西藏、云南、山東的地震29 次,其中5.0-6.0 級地震7 次,6.1-7.0 級地震20 次,7.0 級以上地震2 次,評估效果如表2 所示。
表2 地震災(zāi)情快速評估系統(tǒng)評估結(jié)果對比分析(國內(nèi)強震)
對2022 年四川瀘定地震災(zāi)情快速評估情況進(jìn)行了詳細(xì)復(fù)盤與對比分析。地震發(fā)生在工作日午休時間,震后信息支撐人員迅速響應(yīng),地震正式速報幾分鐘內(nèi)完成快速評估,對最大烈度、人員傷亡、影響場范圍做了快速預(yù)估,震后14分鐘形成信息簡報,經(jīng)校核、審簽程序后報應(yīng)急管理部。同時,基于歷年對瀘定地區(qū)的地震災(zāi)害預(yù)評估結(jié)果,產(chǎn)出了1 期輔助決策建議報告《四川瀘定6.8 級地震研判》,預(yù)估了需緊急轉(zhuǎn)移安置的人員規(guī)模、救援力量規(guī)模等。震后獲取實時災(zāi)情和應(yīng)急救援等情況7 小時后續(xù)報信息1 期。
快速評估系統(tǒng)自動產(chǎn)出圖件15 幅以上,主要有:震區(qū)影響場分布圖、公里格網(wǎng)人口分布圖、歷史地震與斷層分布圖、震區(qū)交通圖、震區(qū)地勢圖、ETM 衛(wèi)星影像圖、居民點分布圖、鄉(xiāng)鎮(zhèn)人口分布圖、人員壓埋點分布圖等??焖僭u估完成后,通過應(yīng)急信息集成推送展示系統(tǒng),向搜救中心會商大廳和相關(guān)領(lǐng)導(dǎo)、指揮調(diào)度人員的移動終端實時展示震區(qū)的地形地貌、歷史地震分布、震中距離各村、鄉(xiāng)鎮(zhèn)及周邊縣城的距離、預(yù)估人員壓埋的位置,預(yù)估人員傷亡數(shù)量及其各類專題圖件。
對比四川省發(fā)布的地震人員傷亡數(shù)據(jù)和應(yīng)急管理部發(fā)布的瀘定地震烈度圖,搜救中心地震災(zāi)情快速評估系統(tǒng)預(yù)估人員死亡為20-50 人,受傷500-800 人,實際死亡(失蹤)117 人,受傷423 人,評估結(jié)果中受傷人數(shù)相對比較準(zhǔn)確,死亡人數(shù)有一定偏差,在2.3-5.9 倍之間;預(yù)估最大烈度8 度,6 度區(qū)以上總面積1.3萬平方公里,實際調(diào)查最大烈度9 度,6度區(qū)以上總面積1.9 萬平方公里。震后14 分鐘(地震正式速報后幾分鐘)即完成信息上報,對黑箱期應(yīng)急管理部第一時間研判災(zāi)情和應(yīng)急救援指揮調(diào)度具有較高價值的參考作用。
對2015 年1 月至2023 年11 月搜救中心地震災(zāi)情快速評估系統(tǒng)對國外陸地6.0 級以上、海域7.0 級以上地震評估情況進(jìn)行了全面梳理,由于這類地震數(shù)量多達(dá)數(shù)百個,且不少海域地震發(fā)生在遠(yuǎn)離陸地海域不會造成人員傷亡,因此選擇了其中44 次,包括所有陸地7.0 級及以上地震和造成人員傷亡的海域7.0 級及以上地震進(jìn)行快速評估效果比對分析;部分6.7 級以上陸地地震和最近造成重大人員傷亡的阿富汗6.2 級雙震也一并進(jìn)行了對比分析,評估結(jié)果對比情況如表3所示。
表3 地震災(zāi)情快速評估系統(tǒng)評估結(jié)果對比分析(國外大震)
對2023 年土耳其地震災(zāi)情快速評估情況進(jìn)行了詳細(xì)復(fù)盤與對比分析。地震發(fā)生在工作日早晨,在地震正式速報幾分鐘內(nèi)完成快速評估,23 分鐘上報了評估結(jié)果。由于缺乏土耳其震區(qū)建筑物抗震能力的具體資料,同時不是在雙震后開展的評估,導(dǎo)致人員傷亡的估算與實際情況偏差較大。但即便如此,評估結(jié)果為我國開展人道主義救援救助提供了一定的參考。在中國救援隊赴土開展為期11 天的人道主義救援期間,搜救中心開展了出隊決策建議和隊伍行動全流程后方信息保障工作,共產(chǎn)出《國外災(zāi)害及救援信息快訊》14 期、相關(guān)圖件28 幅,并為中國救援隊提供可攜帶大幅面圖件24 幅。
本研究共選取了29 個國內(nèi)強震和44個國外大震的災(zāi)情快速評估結(jié)果與實際情況作對比,以人員傷亡作為主要評估因子,除2017 年四川九寨溝地震未開展評估外,評估結(jié)果基本準(zhǔn)確、達(dá)到***的國內(nèi)震例15 個,占比53.6%;國外震例25 個,占比56.8%。評估結(jié)果相對比較準(zhǔn)確但與實際情況有一定出入、結(jié)果為**的國內(nèi)震例12 個,占比42.3%;國外震例11 個,占比25%。評估結(jié)果偏差較大達(dá)到1 個數(shù)量級以上、結(jié)果為*的國內(nèi)震例1 個,占比4.1%;國外震例8 個,占比18.2%。從對比情況看,搜救中心地震災(zāi)情快速評估系統(tǒng)的評估效果總體較好,國內(nèi)地震評估結(jié)果***和**比例達(dá)到95.9%,國外地震達(dá)到81.8%,國內(nèi)地震快速評估的準(zhǔn)確度要優(yōu)于國外地震。如果全面統(tǒng)計分析國內(nèi)5 級及以上地震和國外陸地6 級及以上、海域7 級及以上地震快速評估結(jié)果,***和**的占比要明顯更高。
從表1、表2 可以看出,無論國內(nèi)強震還是國外大震,搜救中心地震災(zāi)情快速評估系統(tǒng)在地震正式速報后10 分鐘內(nèi)均完成了災(zāi)情快速評估,包括系統(tǒng)自動評估2、3 分鐘和信息支撐人員人工修正時間。信息簡報經(jīng)校核、審簽后上報上級主管部門的時間從震后十幾分鐘到幾小時不等,其中國內(nèi)強震震后20 分鐘內(nèi)上報信息的占50%,30 分鐘內(nèi)上報信息的占32.1%,超過30 分鐘的占17.9%。用時最短的是2020 年新疆于田6.4 級地震,震后11 分鐘上報信息。國外大震由于地震速報時間相對國內(nèi)地震長,信息上報時間稍長于國內(nèi)地震。查詢標(biāo)注有時、分等具體時間的國外大震信息簡報,震后30 分鐘內(nèi)上報信息的占40.6%,1小時內(nèi)上報信息的占50%,超過1 小時的占9.4%。用時最短的是2023 年塔吉克斯坦7.2 級地震,震后17 分鐘上報信息??偟膩砜?,國內(nèi)強震震后30 分鐘內(nèi)報出的占比達(dá)82.1%,造成重大人員傷亡的四川瀘定6.8 級地震震后14 分鐘就上報了信息;國外大震震后1 小時內(nèi)報出的占比達(dá)90.6%,造成巨大人員傷亡的土耳其7.8級地震震后上報信息時間僅有23 分鐘,快速評估的時效性總體較好。
從現(xiàn)有震例可以看出,超過95%以上的國內(nèi)強震和超過80%的國外大震快速評估結(jié)果為基本準(zhǔn)確和相對比較準(zhǔn)確,信息上報比較及時,總體評估效果較好,對國內(nèi)地震震后第一時間組織抗震救災(zāi)和國外大震我國迅即開展人道主義救援援助、服務(wù)國家整體外交發(fā)揮了積極作用,整個地震災(zāi)情快速評估系統(tǒng)的技術(shù)水平和成果產(chǎn)出處于國內(nèi)同類系統(tǒng)的前列。
詳細(xì)復(fù)盤分析快速評估結(jié)果與實際情況有一定差別和差別較大的震例,造成誤差的主要原因有以下四點:
4.3.1 基礎(chǔ)數(shù)據(jù)庫數(shù)據(jù)資料不全,動態(tài)更新水平低
基礎(chǔ)數(shù)據(jù)的準(zhǔn)確性、完整性、時效性直接影響評估的效果,目前搜救中心快速評估基礎(chǔ)數(shù)據(jù)資料不完整、動態(tài)更新不及時的問題較為突出。對2023 年土耳其7.8 級地震、摩洛哥6.9 級地震及阿富汗6.2 級雙震人員傷亡評估偏差較大的主要原因就是對當(dāng)?shù)胤课萁ㄖ闆r與抗震能力缺乏較詳細(xì)準(zhǔn)確的信息。
4.3.2 滑坡、崩塌、泥石流等次生災(zāi)害影響評估基礎(chǔ)薄弱
對于川滇等高山峽谷地區(qū),對地質(zhì)災(zāi)害影響的評估很大程度決定了評估的準(zhǔn)確性,如2022 年瀘定6.8 級地震,次生地質(zhì)災(zāi)害致死率超過80%,地質(zhì)災(zāi)害導(dǎo)致震中區(qū)域交通、通信、電力中斷,形成孤島,給抗震救災(zāi)工作帶來很大困難,但快速評估結(jié)果對地質(zhì)災(zāi)害的嚴(yán)重性、危害性評估遠(yuǎn)遠(yuǎn)不足。
4.3.3 評估模型體現(xiàn)時空差異化精細(xì)評估不夠
評估模型是制約快速評估科學(xué)性、準(zhǔn)確性的關(guān)鍵,由于地震孕育環(huán)境時空差異很大,各地經(jīng)濟社會發(fā)展水平、人口分布、建筑抗震能力、地質(zhì)地貌環(huán)境等各不相同,目前使用的地震影響場衰減模型、人員傷亡評估模型、救援需求計算模型等還需根據(jù)環(huán)境、條件進(jìn)一步細(xì)化完善。
4.3.4 信息上報時效性還有待提升
黑箱期災(zāi)情快速評估結(jié)果是地震指揮決策的重要參考材料,時間意味著生命。從上述震例分析看,有些信息上報時間較長,主要在于評估結(jié)果與校核、審簽之間的時間銜接不夠緊密。
重點推進(jìn)與上級主管部門應(yīng)急管理部應(yīng)急指揮基礎(chǔ)數(shù)據(jù)庫的共享,同時用好全國第一次自然災(zāi)害風(fēng)險普查的結(jié)果,并專項梳理補充歷史震害、地質(zhì)災(zāi)害隱患分布等基礎(chǔ)信息。國際人口經(jīng)濟建筑等基礎(chǔ)數(shù)據(jù)要依據(jù)聯(lián)合國、世行等有關(guān)機構(gòu)發(fā)布的權(quán)威數(shù)據(jù)進(jìn)行補充完善和及時更新,對于震災(zāi)嚴(yán)重的“一帶一路”國家可逐步開展地震災(zāi)害國別研究,來完善基礎(chǔ)數(shù)據(jù),提升我國開展國際人道主義救援的針對性、有效性。
中國地震臺網(wǎng)中心依托國家重點研發(fā)專項,利用人口、烈度、死亡率、建筑物抗致死性水平之間的關(guān)系,研發(fā)了新型的地震致死性評估技術(shù),使人員死亡評估的準(zhǔn)確性明顯提高[5]。因此,應(yīng)加強針對國內(nèi)、國外地震快速評估理論與技術(shù)方法的研究,學(xué)習(xí)借鑒相關(guān)研究成果,針對性地優(yōu)化各類評估模型。同時,要專題加強地質(zhì)災(zāi)害等次生災(zāi)害評估技術(shù)的研發(fā)應(yīng)用。要進(jìn)一步提升軟、硬件系統(tǒng)的適應(yīng)性、穩(wěn)定性、安全性,并與應(yīng)急管理部信息化建設(shè)工程相融合,加強大數(shù)據(jù)、人工智能應(yīng)用,提升智能化評估水平和業(yè)務(wù)云服務(wù)。
目前與相關(guān)單位的快速評估產(chǎn)品具有同質(zhì)性,專業(yè)特色不夠突出。建議在現(xiàn)有人員傷亡、最大烈度與影響場分布等重點評估基礎(chǔ)上,聚焦自身專長的搜救現(xiàn)場分析研判與救援指揮決策,豐富信息產(chǎn)品,比如重災(zāi)區(qū)范圍研判、重點救援目標(biāo)研判、救援孤島研判、救援力量與救災(zāi)物資規(guī)模數(shù)量評估、專業(yè)救援隊及特殊裝備需求(是否需要重、中型救援隊)、救援路徑選擇、次生災(zāi)害防范除險及其他在現(xiàn)場救援中需要注意的事項,如高原、高寒地區(qū)人員裝備配備、少數(shù)民族地區(qū)語言溝通等內(nèi)容。
引導(dǎo)、支持信息支撐人員主動跟蹤國內(nèi)、國際相關(guān)領(lǐng)域進(jìn)展,積極加強理論研究、技術(shù)研發(fā)以及同相關(guān)研究院所、地方應(yīng)急、地震廳局的交流合作,不斷提升業(yè)務(wù)能力。進(jìn)一步加強與災(zāi)害預(yù)評估等基礎(chǔ)工作的銜接及相關(guān)成果的應(yīng)用,加強重點震例快速評估工作的總結(jié)復(fù)盤,及時改進(jìn)提高。進(jìn)一步梳理快速評估、信息校核和信息審簽工作流程,提升信息的時效性。
致謝:感謝搜救中心信息支撐部高娜、高偉、趙曉霞、嚴(yán)瑾、王盈、原麗娟在資料收集方面為本文提供的幫助!