虛擬仿真在地震應急演練中的應用

史雙雙 趙 強

(1.山西省地震災害研究所，山西 太原 030021；2.山西省地震局，山西 太原 030025)

虛擬仿真在地震應急演練中的應用

史雙雙1趙 強2*

(1.山西省地震災害研究所，山西 太原 030021；2.山西省地震局，山西 太原 030025)

地震應急演練能夠檢驗地震應急準備工作和應急能力。虛擬仿真技術的引入在地震應急演練中發揮重要作用，主要應用在人員搜救、災害損失評估、聯動指揮、次生災害模擬等應急演練科目。

虛擬仿真，地震應急，演練

0 引言

地震具有突發性、破壞性、廣泛性的特點，一旦發生地震，需要政府各部門、企事業單位、全社會群眾共同參與應對。我國自2003年黨中央國務院第一次提出高度重視非常態管理，提出“一案三制”，即制訂修訂應急預案;建立健全應急的體制、機制和法制。為應對自然災害、事故災難、公共衛生事件、社會安全事件，我國制定了550余萬件的應急預案。演練既是檢測城市重大事故應急準備工作和應急能力的方法，也是開展應急準備過程的主要任務之一。利用虛擬仿真技術模擬各種災場，具有占地小、經費少、可重復利用等特點，在地震應急領域具有廣闊的前景。

1 發展現狀

《國家突發事件應急體系建設“十三五”規劃》提出建設國家公共安全應急體驗基地：“依托中央企業現有資源，模擬地震、海嘯、洪澇、地質災害、火災、溺水、交通事故、電梯事故、危險化學品事故、礦山事故、緊急救護、突發急性傳染病疫情、家居安全等災害和應急場景，并采用聲光電和多媒體等技術，建設基于真實三維環境的突發事件模擬仿真設施、沉浸式體驗設施、應急裝備模擬操作設施、應急自救互救技能演示和訓練設施等，建成科普展示、虛擬體驗和實訓演練的公共安全應急體驗基地”。

美國的應急管理模擬系統和荷蘭的虛擬桌面推演系統都廣泛地應用仿真模擬技術建設三維要素場景，但存在的缺陷是無法再現整個地震災害發生過程及次生災害的疊加[1]。虛擬仿真演練是以地震應急預案為基礎，演練場景為本地地震災害的虛擬仿真。災情虛擬仿真技術應用到地震應急演練時，將地震動參數輸入到城市建筑模型中，不僅可以看到地震發生時的破壞過程，還可以模擬出生命線系統的破壞情況、影響區域，甚至可以模擬出次生火災起火、擴散過程。結合3D圖形引擎、VR技術進行可視化開發，可以清晰地看到不同建筑的破壞情況[2]。真實地模擬地震災害現場，既可以向公眾進行地震知識科普，又可以為政府和各部門組織提供演練平臺。

通過對地震發生過程進行情景再現的模擬，對建筑物不同情形下的倒塌模式及其在空間上的分布特征按照不同程度模型并構建三維場景，結合次生災害模擬方法，并進行場景整合的分析與構建[3]，打造一個與現實情況極其類似的虛擬地震災害場景，形成一個逼真的視覺效應，使觀眾沉浸其中。

2 應用

虛擬仿真技術在地震應急演練方面的應用主要體現在人員搜救、災害損失評估、多部門聯動、次生災害處置等多種領域。

在進行人員搜救訓練時，針對不同的訓練任務，可以設計宏觀災區模型、搜索區域模型、作業現場模型三種不同細節度模型。在作業現場模型中，根據歷史救援經驗，細分出若干種倒塌類型，檢驗應急救援人員的救援方案和施救過程。這種虛擬演練可以極大地節省人力和物力。

進行災害評估演練時，可以按每一結構類型不同破壞等級的震害特征建立仿真模型，應用3dmax和Maya等圖形工具軟件三維建模，將模型應用到計算出的震害結果中。災害損失評估人員可以身臨其境地走入虛擬災區進行損失評估。評估完成后，將評估結果與計算機模擬結果對比打分，從而精確地了解災評人員的技術能力。

人員物資調度、多部門聯動等任務也可以通過虛擬仿真進行演練。利用地震災害仿真系統可以制造出比傳統演練更直觀、更真實、更復雜的災害場景。除了可以模擬某個烈度或地震動參數下的建筑破壞情況，還可以模擬生命線工程破壞后的影響范圍，以及次生災害的模擬。并且由于系統中的房屋建筑、生命線工程參數都是真實的數據，模擬地震災害也是為城市做了一次“體檢”，讓管理者清楚地看到城市存在的風險。

地震還會引發火災、毒氣泄露、滑坡等次生災害。地震導致的電路短路、煤氣泄露等會引起火災，如1906年美國舊金山地震、1923年日本東京關東地震和1995年阪神地震都引發了嚴重次生火災，造成上萬人被燒死。大量歷史資料表明，地震次生火災是20世紀以來造成人員傷亡最嚴重的地震次生災害。利用計算機模擬地震次生火災起火、蔓延及煙氣擴散，再將模擬結果用3D圖形引擎進行可視化開發，可以直觀地看出震后次生災害的嚴重程度。有助于決策者充分了解城市地震風險，修訂應急預案中的不足。

3 展望

虛擬仿真技術在地震應急領域還處在探索階段，隨著科技的不斷飛躍和計算機硬件的提升，虛擬仿真技術將在地震應急領域得到更多更廣的發展。

[1] 賈群林，周柏賈.地震災害場景仿真模擬的研究與應用[J].計算機研究與發展，2010,47(6):1038-1043.

[2] 侯建盛,李 民.地震應急管理進展[J].國際地震動態，2008，249(1)：14-20.

[3] 張小兵，張 然,解玉賓.我國應急演練管理研究新進展[J].中國安全生產科學技術,2016,12(10)：68-73.

Applicationofvirtualsimulationinearthquakeemergencyresponseexercise

ShiShuangshuang1ZhaoQiang2*

(1.ShanxiEarthquakeDisasterInstitute,Taiyuan030021,China;2.ShanxiEarthquakeAgency,Taiyuan030025,China)

Earthquake emergency response exercise can test earthquake emergency preparedness and emergency response capability. The introduction of virtual simulation technology plays an important role in earthquake emergency exercise. The applications contain personnel rescue, disaster loss assessment, linkage command, secondary disaster simulation and other emergency exercise subjects.

virtual simulation, earthquake emergency response, exercise

TP391.9

A

1009-6825(2017)26-0052-02

2017-07-03

史雙雙(1984- )，女，工程師

趙 強(1983- )，男，工程師