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武文亚 郭士会 || 自然灾害事故灾难智慧应急发展探究
 

武文亚 郭士会 || 自然灾害事故灾难智慧应急发展探究

当前,我国正处于突发事件易发、频发阶段,数量居高不下,公共安全问题复杂多变,潜在风险与安全隐患层出不穷,事故防控和处置救援困难不断增加,保障公共安全、防范突发事件的任务重要且艰巨。同时,随着互联网、人工智能和云计算等新型信息技术的快速发展,以及对机器学习、数字孪生、智慧控制、类脑芯片等关键技术的重大突破,人工智能逐渐呈现出深度学习、跨界融合、人机协同、群智开放和主动控制等创新特点,为应急管理发展带来了新动力。智慧应急技术通过增加数据源、提高信息反馈效率、融合多元化主体等手段,在渗透突发事件应急决策全过程处突的同时,显著提高了灾情预测、智能接警、事件描述、资源配置、舆情分析、灾损评估的效度和信度,对调动自然灾害事故灾难相关主体参与的积极性和协作性,实现高效化、科学化、数字化处突至关重要。

一、智慧应急发展现状及趋势

我国在自然灾害与事故灾难综合治理方面的总体水平已经达到了国际领先水准,但同领先国家比较,我国从基础研究领域向优势科技转移的力量相对薄弱,国际科技竞争中还处于劣势,推动并保障我国国家应急体系建设和创新能力发展的国家现代化与工程科学更新体制还亟待完善。

(一)国际发展现状

欧洲按照一体化“实行共同安全”策略,仿效美国和加拿大构建了可在欧盟成员国间通用的“112”应急联动网络系统。随着欧盟的发展,网络覆盖范围也日益扩大,目前欧盟成员国几乎都已建有“112”应急联动网络系统;欧盟整合了GPS、GSM、PMR(专用移动收音机)等信息技术,发展了EGERIS试验通信系统,构建起移动监控中心确定危险区域最大范围内救援队伍的方法。作为“112”应急联动网络的子系统,eCall具备自动紧急呼叫功能。瑞典“112”中心已成为国家一级应急管理中心,还完成了重大航空交通事故、放射物质环境污染事件、重大海洋环境事故等的预警调度。欧盟各国目前已经在国际数据共享的基础上,以欧盟为整体,形成了多种高性能计算机系统广泛应用于气候、天气领域,以增强对自然灾害的有效防范和控制,并实现了使用单人操作的无人机编队进行应急、救援等工作。

美国自“911”事件以来,已构建起了遍及美国、具有国家集权模式鲜明特征的全国应急信息联动体系,并随着发展标准化、可视化和提高信息系统安全、可靠性的多通讯手段而得以迅速进展。美国应急技术的研发繁荣,应急产业的体系完善,已经建立了先进的应急通信系统、数据处理系统、应急信息支持系统。已经实现了在紧急自然灾害和公共事件的社交媒体数据中自动化相关性和信任检测,实现了对灾害事故期间实时人口及人的行为的精准预测,研发出应对大型自然灾害的弹性预警系统。美国智慧应急研究重点是在原有应急体系的基础上,结合人口分布、人类行为反应行为、计算机大数据,通过理解自然灾害、事故灾难中的公众行为,制定出更完善的应急方案、开展更有效应急救援行动。

(二)我国发展现状

我国是当今世界上自然灾难最严峻的国家之一。我国70%以上的城市、50%以上的人口分布在气象、地震、地质、海洋等类型灾害的高风险区;58%的国土面积、82%的省会城市、60%的地级市、54%的县城处于7度及以上地震高烈度区;69%的国土面积存在较高滑坡、泥石流、崩塌等地质灾害风险。同时由于工业生产科技的发展以及人们对资源的日益索取,各种意外事故灾难也时有发生,按照国际劳工组织统计,我国一年大约有一百三十余万职工死于发生意外事故灾难。近年来,国内各种交通事故灾难已呈现出高发、频发趋势。此外,大范围的重特大传染病风险隐患对人类健康造成严重威胁,突如其来的新型冠状病毒给全世界再一次敲响了警钟。我国成功应对新冠疫情,除举国体制优势外,云计算、大数据等新技术在病例溯源、密接排查、精准防控等方面发挥了巨大作用。

二、智慧应急存在的主要问题

纵观世界,国际上虽总体已初步建立跨层级、全领域、信息化的应急管理机制,但由于数据采集与融合水平仍然有限,针对重大风险精准智能计算还是无法适应“事前防范、关口前移、横向到边、纵向到底”的要求。特别是对气象、地质灾害及自然灾害与事故灾难外溢社会风险的证候诊断与演化分析,仍然缺乏可靠的工程技术手段。就我国来说,目前的重大自然灾害和事故灾难智慧化应急发展,还存在着以下短板:基础底数还不够清晰,自然灾害分布状况、危险源分布状况等基础底数还缺乏具体的账单;应急管理系统的大数据分析融合度不高,大数据分析模型基础还相当薄弱;国家大型自然灾害和重大事故灾难管理信息化决策平台中的跨部门、全过程风险分析和评价体系建设相对滞后,国土和地质调查数据、城市自然环境数据、全国自然灾害普查数据、城市各系统运行数据、行业安全生产数据等信息资源分散于各个职能部门,存在明显的“信息孤岛”;一些自然灾害和事故灾难的关键风险监测与仿真分析基础技术还未完全实现自主化、可替代。综合上述分析,我国自然灾害和事故灾难智慧应急发展面临着如下四个方面的挑战。

第一,新一代信息技术的发展为地震、地质灾害、洪水、气象、森林火灾等自然灾害和危化品燃爆、安全生产事故等事故灾难的风险演化有关信息数据的全方位采集获取、精确识别研判、智能评估分析与科学预防决策提供了丰富的技术选择。如何根据行业需要利用信息技术的发展和综合利用的信息技术增强对自然灾害与意外灾难的风险判断和防范,是当前智慧应急工作中遇到的挑战之一。

第二,基于网络技术的信息融合与大数据串联,为研发多灾型、复合链片型、多学科协同监测型的预警科技注入了基础,基于怎么样的大规模计算和模拟仿真技术,达到了“人-机-物”的信息交互,监测技术微观化、泛在化、综合化,预报技术标准化、规范化、智能化,监测自动化、网络化、精细化。如何构建实时、多源数据整合的灾害灾难监控网络,记录灾害灾难发生的演变、发生、发展,开展实时监测和评估,是我国智慧应急发展所面临的挑战之二。

第三,跨领域、跨层次、跨专业深度整合应急处置和救助是未来处理较为复杂的自然灾害和事故灾难的主要发展趋势。技术进步促进了应急处置和救援技术、快速撤离与避难技术、多维信息实时传输技术、虚拟仿真技术、人员自动搜救技术、人体损伤评估技术、“人-机-物”深度整合的应急传感技术、网上舆情大数据挖掘技术、应急机器人等技术的飞速发展。如何进行更有效的应急处置和救援,以提高沟通有序化、救援自动化和控制智能化,是我国智慧应急发展所面临的挑战之三。

第四,在万物互联互动的影响下,自然灾害与事故灾难应急管理呈现出业务持续管理、跨行业深度融合的特征。依托物联网、云计算技术、大数据分析、模拟仿真、情景构建与推演、虚拟现实等前沿信息技术,能够有效实现多灾种综合风险评估、综合风险监测感知、多灾种综合及跨领域预测预警,以及多技术集成的应急处置与救援,全面提高我国应对自然灾害和事故风险的知识整合、技术研究和风险处理水平。如何拔掉“数据烟囱”,在“空天地一体化平台”的基础上,与自然资源、生态环境、交通运输、能源、电力、水利、通信等领域深度融合,构建纵向贯穿“国家-省-市-基层”、横向覆盖经济社会运行多领域的时空统一坐标信息化应急管理综合保障体系,是我国智慧应急发展所面临的挑战之四。

三、智慧应急发展重点任务

面向未来自然灾害与事故灾难应急管理“风险-预测-处置-保障”高度联动和韧性管理的重大发展需求,实现跨领域、跨层次、跨时段、跨区域的全方位灾难事故智慧化应对与保障。自然灾害和事故灾难领域的智慧应急发展重点任务应主要包括以下四个方面。

一是灾害事故风险实现全周期和全链条式的信息化评估。通过风险评估定量化和标准化技术、多灾种多维度多物理空间组合型的系统化风险评估方法、多种灾害耦合致灾风险建模与情景重构方法、以及潜在、不确定性、模糊风险的预评估方法等技术手段,有效整合各种自然灾害中发生风险演变的“哨点”,并在“空天地一体化”的平台基础上,综合利用物联网、大数据分析等现代信息技术对危险演变的空间认知与动态判断,从而达到对自然灾害与重大意外风险判断和防范方法的定量化、标准化、系统化、综合化与未来化。

二是基于时空融合分析的多灾种监测预测预警信息技术。通过对时空统一坐标的监控与预测警报计算模型研究,实现人机物的互动互联,并充分考虑与大气环境、海域、生态、固体星球等作用,实施对城市运行管理保护、防灾减灾、安全生产、应急救援等多工作任务协同的系统性监控与预测预警,从而达到监控微观化、泛在化、综合化,预测方法标准化、规范性、智能化,监控信息自动化、互联网、精确化,监控预测预报信息自动化、智能化、一体化。

三是数据串联的跨区域、跨层级、跨部门深度融合。通过无害化、绿色化、远程化的应急现场处置和救援技术、人员快速撤离和避难技术、多维信息实时传输技术、虚拟仿真技术、人员自动搜救技术、人体损伤评估技术,人-机-物深度融合在线应急感知技术、应急机器人等技术,提高协调有序化、救援智能化和控制智能化,从而完成处置高效化。

四是构建智慧应急综合保障一体化平台。突破传统信息技术壁垒,面向重大自然灾害与特殊事故灾难的应急管理任务,通过建立以信息技术介质服务为核心的综合保障一体化平台,进行风险评估和防控、监测预测与预警、应急处置和救援等持续管理工作,促进应急管理跨部门、跨地域信息技术资源共享和应急协调联动机制的建立,形成涵盖“中央-省-市-基层”的综合智慧化应对信息技术管理体系,进一步加强城市群、城市、社区应急管理系统平台功能性建设。

(以上观点仅代表个人立场)

【作者武文亚系中国消防救援学院应急救援系应急管理教研室讲师、博士;作者郭士会系中国消防救援学院应急救援系副主任、副教授】

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