城市運(yùn)行與應(yīng)急管理技術(shù)架構(gòu)與應(yīng)用模式研究*

陳 濤，阮楊志，孫雪萍，楊廣平

(1.清華大學(xué) 工程物理系(公共安全研究院)，北京 100084； 2.城市綜合應(yīng)急科學(xué)北京市重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室，北京 100084；3.北京辰安科技股份有限公司，北京 100085)

0 引言

城市安全是城市發(fā)展的重要前提。尤其是對(duì)超大城市來(lái)講，與一般城市系統(tǒng)相比，其動(dòng)態(tài)性、開(kāi)放性、自然與人工相融合程度更高[1-2]。因此，城市的綜合運(yùn)行和應(yīng)急管理是超大城市管理的核心。近年來(lái)，受物理社會(huì)和虛擬社會(huì)多因素影響，突發(fā)事件應(yīng)對(duì)復(fù)雜性增加，城市運(yùn)行和應(yīng)急管理面臨的挑戰(zhàn)日益突出。

2018年1月7日，中共中央辦公廳、國(guó)務(wù)院辦公廳印發(fā)了《關(guān)于推進(jìn)城市安全發(fā)展的意見(jiàn)》，提出“切實(shí)把安全發(fā)展作為城市現(xiàn)代文明的重要標(biāo)志”。為防范化解重特大安全風(fēng)險(xiǎn)，健全公共安全體系，整合優(yōu)化應(yīng)急力量和資源，2018年3月，應(yīng)急管理部成立。雖然國(guó)家在應(yīng)急管理方面逐年重視，且不斷優(yōu)化各個(gè)層面的應(yīng)急管理體系，但在當(dāng)前社會(huì)不斷發(fā)展的形勢(shì)下，城市應(yīng)急管理工作依然面臨新的需求和挑戰(zhàn)。以北京市為例，作為典型的超大城市，利用大數(shù)據(jù)、物聯(lián)網(wǎng)、移動(dòng)互聯(lián)網(wǎng)等新技術(shù)、新手段，建立與“京津冀協(xié)同”、“城市副中心”建設(shè)相適應(yīng)的應(yīng)急管理技術(shù)支撐架構(gòu)和應(yīng)用模式，增強(qiáng)對(duì)各類應(yīng)急資源的匯聚管理能力，提高對(duì)各類突發(fā)事件的監(jiān)測(cè)預(yù)警、決策指揮和應(yīng)急處置水平，全面提升城市運(yùn)行和應(yīng)急管理的科技支撐能力，是一項(xiàng)艱巨而迫切需要研究的重要問(wèn)題。本文即是針對(duì)此類問(wèn)題，圍繞城市運(yùn)行與應(yīng)急管理融合的技術(shù)架構(gòu)開(kāi)展針對(duì)性討論，并在整體的融合技術(shù)架構(gòu)下，探討具體的融合方式方法以及關(guān)鍵技術(shù)，最終為相關(guān)城市社會(huì)轉(zhuǎn)型、發(fā)展過(guò)程中的應(yīng)急管理問(wèn)題提供參考和借鑒。

1 大數(shù)據(jù)在城市運(yùn)行和應(yīng)急管理中的應(yīng)用

城市系統(tǒng)的復(fù)雜性，使城市應(yīng)急管理需要面對(duì)多種類型的突發(fā)事件，且各突發(fā)事件間常伴有次生衍生及耦合關(guān)系。這不僅對(duì)城市的應(yīng)急救援能力、應(yīng)急物資的儲(chǔ)備和保障能力提出相當(dāng)大的考驗(yàn)，也對(duì)基礎(chǔ)設(shè)施的抗災(zāi)能力、重特大災(zāi)害的監(jiān)測(cè)觀測(cè)及綜合風(fēng)險(xiǎn)預(yù)警能力提出了新的要求。隨著政府在數(shù)據(jù)治理方面越來(lái)越重視，如何將應(yīng)急管理各領(lǐng)域的分散數(shù)據(jù)變?yōu)槭褂媒y(tǒng)一架構(gòu)、組織和流程的綜合數(shù)據(jù)管理模式，形成“用數(shù)據(jù)決策、用數(shù)據(jù)管理、用數(shù)據(jù)服務(wù)”的管理與服務(wù)機(jī)制是重要的管理切入點(diǎn)。在應(yīng)急“關(guān)口再前移”的趨勢(shì)下，城市運(yùn)行監(jiān)測(cè)預(yù)警所發(fā)揮的作用不言而喻，而大數(shù)據(jù)技術(shù)在城市運(yùn)行監(jiān)測(cè)中的應(yīng)用，直接或間接地影響到應(yīng)急管理的過(guò)程和結(jié)果。

隨著物聯(lián)網(wǎng)、大數(shù)據(jù)、云計(jì)算及空間地理信息技術(shù)等技術(shù)域與綜合應(yīng)急、智慧應(yīng)急等業(yè)務(wù)域的深度融合，“智慧城市”、“韌性城市”等理念和模式不斷被國(guó)內(nèi)外典型超大城市所接受和認(rèn)同。

國(guó)際上，歐盟、東京、紐約、倫敦、新加坡等國(guó)家和地區(qū)的大型城市已將智慧、韌性等主題與城市安全運(yùn)行相結(jié)合，探索由被動(dòng)反應(yīng)向主動(dòng)引導(dǎo)轉(zhuǎn)變的新型城市防災(zāi)和應(yīng)急模式。歐盟國(guó)家圍繞社會(huì)、環(huán)境和經(jīng)濟(jì)等領(lǐng)域開(kāi)展了智慧城市建設(shè)，德國(guó)將信息技術(shù)產(chǎn)業(yè)與經(jīng)濟(jì)、生態(tài)相融合，推動(dòng)了智慧交通、智慧產(chǎn)業(yè)、智慧園區(qū)的發(fā)展[3]。新加坡將大數(shù)據(jù)、物聯(lián)網(wǎng)、虛擬現(xiàn)實(shí)等技術(shù)與公共交通系統(tǒng)、生產(chǎn)生活資源使用、醫(yī)療等領(lǐng)域相結(jié)合，實(shí)現(xiàn)了城市運(yùn)行的有效管理，此外還通過(guò)搭建“虛擬新加坡”協(xié)作平臺(tái)，利用數(shù)據(jù)分析和仿真建模功能，將靜態(tài)和動(dòng)態(tài)的城市數(shù)據(jù)和信息與之相結(jié)合，為城市應(yīng)急管理情景構(gòu)建與虛擬展示提供支撐[4]。為提升洪水災(zāi)害韌性水平，紐約市提出了《更加強(qiáng)壯、更富韌性的紐約》等韌性城市建設(shè)計(jì)劃，其創(chuàng)建的“決策行動(dòng)-創(chuàng)新技術(shù)-多元參與”的決策模式為有效提升海岸城市韌性水平提供了寶貴借鑒[4]。

在我國(guó)國(guó)內(nèi)，許多城市[5-6]逐步將大數(shù)據(jù)及其相關(guān)技術(shù)應(yīng)用于城市安全運(yùn)行、災(zāi)害預(yù)警、環(huán)境監(jiān)測(cè)、反恐、突發(fā)事件防范的相關(guān)研究[7-8]。深圳市利用視頻監(jiān)控、通信運(yùn)營(yíng)商、互聯(lián)網(wǎng)平臺(tái)、氣象、水文、海洋、地質(zhì)、交通、林業(yè)、危險(xiǎn)化學(xué)品等多方數(shù)據(jù)大數(shù)據(jù)，實(shí)現(xiàn)對(duì)重大隱患、風(fēng)險(xiǎn)的預(yù)警發(fā)布，提升安全生產(chǎn)事故預(yù)測(cè)預(yù)判、風(fēng)險(xiǎn)防控及應(yīng)急處置的能力[9-10]。天津開(kāi)展大數(shù)據(jù)產(chǎn)業(yè)建設(shè)，推動(dòng)大數(shù)據(jù)、云計(jì)算、物聯(lián)網(wǎng)等新一代信息技術(shù)深度應(yīng)用于本市消防安全工作[11]。重慶市接入40余個(gè)市級(jí)部門(mén)數(shù)據(jù)，建設(shè)一套支持多網(wǎng)絡(luò)、多終端的市情信息服務(wù)系統(tǒng)[12-13]。杭州市利用物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)將基礎(chǔ)設(shè)施、公共服務(wù)項(xiàng)目進(jìn)行數(shù)字化[14-15]，編制完成《杭州市城市數(shù)據(jù)大腦規(guī)劃》。廈門(mén)市利用“互聯(lián)網(wǎng)+”、物聯(lián)網(wǎng)和大數(shù)據(jù)，匯入公共服務(wù)單位、基礎(chǔ)設(shè)施單位核心部門(mén)的公共安全數(shù)據(jù)，建成政府信息資源目錄體系，建設(shè)完善大數(shù)據(jù)管理和服務(wù)平臺(tái)，建立統(tǒng)一的公共安全調(diào)度指揮平臺(tái)[16]。北京海淀區(qū)探索建立“條塊聯(lián)動(dòng)、平戰(zhàn)結(jié)合、資源整合、科技支撐”的市轄區(qū)縣城市運(yùn)行與應(yīng)急管理一體化模式[17-19]。

本文分析城市運(yùn)行和應(yīng)急管理業(yè)務(wù)對(duì)大數(shù)據(jù)等核心技術(shù)的需求，借鑒各城市和地區(qū)的經(jīng)驗(yàn)，結(jié)合北京市應(yīng)急管理現(xiàn)狀，提出城市運(yùn)行與應(yīng)急管理大融合的技術(shù)平臺(tái)架構(gòu)，分析其核心支撐技術(shù)，以及在應(yīng)對(duì)突發(fā)事件中的應(yīng)用模式，為城市公共安全各專項(xiàng)業(yè)務(wù)應(yīng)用提供數(shù)據(jù)共享、趨勢(shì)分析與預(yù)測(cè)、綜合風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估與防控等服務(wù)，以提高城市防災(zāi)減災(zāi)能力和安全防控水平。

2 城市運(yùn)行和應(yīng)急管理融合設(shè)計(jì)

2.1 問(wèn)題與需求分析

城市運(yùn)行和應(yīng)急管理是1個(gè)硬幣的2面，體現(xiàn)了應(yīng)急管理平戰(zhàn)結(jié)合的理念。當(dāng)前北京市在城市運(yùn)行和應(yīng)急管理上面臨著諸多亟待解決的挑戰(zhàn)與問(wèn)題。

1)城市運(yùn)行風(fēng)險(xiǎn)感知薄弱。城市運(yùn)行管理包括水、電、氣、熱等基礎(chǔ)設(shè)施和交通管理、環(huán)境等眾多子系統(tǒng)。近年來(lái)，經(jīng)過(guò)北京市公共安全物聯(lián)網(wǎng)示范工程后，城市運(yùn)行領(lǐng)域的風(fēng)險(xiǎn)監(jiān)測(cè)具有一定的基礎(chǔ)，但由于監(jiān)測(cè)點(diǎn)覆蓋的數(shù)量和范圍有限，路面塌陷、水管爆裂、道路積水等城市問(wèn)題仍時(shí)有發(fā)生。城市高風(fēng)險(xiǎn)點(diǎn)的精確辨識(shí)與排查治理等仍存在空白，亟需提升風(fēng)險(xiǎn)源頭防范能力，實(shí)現(xiàn)突發(fā)事件應(yīng)急管理關(guān)口前移。

2)應(yīng)急管理面臨著跨區(qū)域聯(lián)動(dòng)、業(yè)務(wù)能力急需提升的挑戰(zhàn)。突發(fā)或?yàn)?zāi)難事件的跨界性質(zhì)日漸增強(qiáng)，意味著跨界協(xié)作在應(yīng)急管理中越來(lái)越重要。災(zāi)害危害程度大、影響面廣、次生衍生、錯(cuò)綜復(fù)雜，超出單一城市行政區(qū)域邊界。“京津冀一體化”的國(guó)家戰(zhàn)略也對(duì)3地的突發(fā)事件協(xié)同處置與聯(lián)動(dòng)指揮提出了新的要求。例如，“京津冀”在應(yīng)急資源協(xié)同上，尤其是3地的基礎(chǔ)地圖在應(yīng)急時(shí)尚未能實(shí)現(xiàn)共享共用，當(dāng)發(fā)生交界域?yàn)?zāi)害或需要跨地區(qū)協(xié)調(diào)最近的應(yīng)急資源時(shí)，尚缺乏一體化可共享共用的重大危險(xiǎn)源與防護(hù)目標(biāo)、應(yīng)急物資、應(yīng)急隊(duì)伍、應(yīng)急資源數(shù)據(jù)和在此類數(shù)據(jù)基礎(chǔ)上的地圖分析與支撐手段。

3)“點(diǎn)多面廣”的相關(guān)應(yīng)急管理數(shù)據(jù)資源面臨匯聚整合和共享更新機(jī)制亟待完善的挑戰(zhàn)。現(xiàn)有的信息大多來(lái)源于少數(shù)政府部門(mén)，數(shù)據(jù)的時(shí)效性、實(shí)時(shí)性不高；而社會(huì)方面的資源獲取、整合少，難以滿足基于城市運(yùn)行和應(yīng)急管理對(duì)于信息全面性、豐富性的需求，此外，數(shù)據(jù)質(zhì)量(豐富性、可用性、一致性、更新機(jī)制等)也有待進(jìn)一步完善。因此，亟待按照統(tǒng)一的技術(shù)架構(gòu)梳理整合城市運(yùn)行和應(yīng)急管理所涉及到的各類數(shù)據(jù)資源。

4)新技術(shù)的應(yīng)用還需進(jìn)一步深入探索和不斷實(shí)踐，進(jìn)而給該領(lǐng)域帶來(lái)新的發(fā)展機(jī)遇。云計(jì)算、物聯(lián)網(wǎng)、移動(dòng)互聯(lián)網(wǎng)、大數(shù)據(jù)等新技術(shù)的發(fā)展為應(yīng)急系統(tǒng)在監(jiān)測(cè)預(yù)警與風(fēng)險(xiǎn)識(shí)別、信息收集與災(zāi)情統(tǒng)計(jì)、趨勢(shì)分析與綜合研判、指揮調(diào)度與輔助決策等方面提供了新的技術(shù)支撐手段，但如何使新技術(shù)更好地為城市運(yùn)行和應(yīng)急管理服務(wù)，尤其是應(yīng)用于城市管理者和城市各級(jí)職能部門(mén)的管理和決策，有待深入探索與研究。

針對(duì)以上需求和挑戰(zhàn)，面向城市運(yùn)行和應(yīng)急管理的關(guān)鍵技術(shù)研發(fā)和技術(shù)規(guī)范，重點(diǎn)需解決以下3方面問(wèn)題：

1)數(shù)據(jù)融合，形成應(yīng)急領(lǐng)域數(shù)據(jù)資源“大融合”的局面。

2)支撐平臺(tái)融合，利用城市統(tǒng)一的數(shù)據(jù)支撐平臺(tái)、云服務(wù)平臺(tái)，構(gòu)建數(shù)據(jù)和應(yīng)用系統(tǒng)的統(tǒng)一服務(wù)能力，促進(jìn)信息技術(shù)和數(shù)據(jù)資源高效利用。

3)應(yīng)用融合，通過(guò)“應(yīng)急一張圖”等相關(guān)應(yīng)用示范，創(chuàng)新應(yīng)急指揮平臺(tái)建設(shè)模式。

通過(guò)以上3個(gè)層面的融合，提升全市監(jiān)測(cè)預(yù)警與風(fēng)險(xiǎn)識(shí)別、信息收集與災(zāi)情統(tǒng)計(jì)、趨勢(shì)分析與綜合研判、指揮調(diào)度與輔助決策等技術(shù)支撐能力，在智能化技術(shù)支撐和應(yīng)用上實(shí)現(xiàn)突破。

2.2 城市運(yùn)行與應(yīng)急管理技術(shù)平臺(tái)設(shè)計(jì)

從技術(shù)發(fā)展理念角度上，可以用智慧安全城市的概念來(lái)融合綜合運(yùn)行與應(yīng)急管理2個(gè)方面，即利用公共安全科學(xué)技術(shù)、新一代信息和通信技術(shù)，構(gòu)建城市安全管理和風(fēng)險(xiǎn)主動(dòng)防控新模式；開(kāi)展風(fēng)險(xiǎn)隱患的全方位物聯(lián)網(wǎng)監(jiān)測(cè)、評(píng)估與精細(xì)化治理，打造全方位、立體化的城市公共安全網(wǎng)；同時(shí)，在管理機(jī)制上，創(chuàng)新公共安全管理和服務(wù)模式，提升城市安全發(fā)展與管理水平。

從城市安全的業(yè)務(wù)角度上，應(yīng)急管理的環(huán)節(jié)包含了預(yù)防與應(yīng)急準(zhǔn)備、監(jiān)測(cè)與預(yù)警、應(yīng)急處置與救援、事后恢復(fù)與重建4個(gè)方面的全流程，其中城市運(yùn)行包含在預(yù)防與應(yīng)急準(zhǔn)備、監(jiān)測(cè)與預(yù)警2個(gè)環(huán)節(jié)中。而城市運(yùn)行數(shù)據(jù)，如水、電、氣、熱、交通、環(huán)境、氣象等數(shù)據(jù)，是城市應(yīng)急處置與救援、事后恢復(fù)與重建的重要支撐性數(shù)據(jù)。因此，設(shè)計(jì)城市安全運(yùn)行及應(yīng)急管理技術(shù)平臺(tái)架構(gòu)，需要統(tǒng)籌考慮如何為應(yīng)急管理各環(huán)節(jié)提供支撐，提升城市安全保障的科學(xué)化水平。

從技術(shù)應(yīng)用的角度，城市運(yùn)行與應(yīng)急管理技術(shù)平臺(tái)整體按照“感、傳、知、用”的思路來(lái)建立從數(shù)據(jù)來(lái)源采集、傳輸匯聚、數(shù)據(jù)融合分析預(yù)警到終端決策應(yīng)用的技術(shù)體系，城市運(yùn)行與應(yīng)急管理業(yè)務(wù)深度融合的城市運(yùn)行與應(yīng)急管理技術(shù)平臺(tái)架構(gòu)包括感知層、數(shù)據(jù)層、支撐層、應(yīng)用層及展示層，如圖1所示。

1)在感知層，統(tǒng)一開(kāi)展風(fēng)險(xiǎn)隱患的全方位物聯(lián)網(wǎng)監(jiān)測(cè)、評(píng)估與精細(xì)化治理。首先，開(kāi)展城市風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估，進(jìn)行行業(yè)、區(qū)域和綜合風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估，在此基礎(chǔ)上進(jìn)行風(fēng)險(xiǎn)源和風(fēng)險(xiǎn)隱患排查工作，預(yù)先進(jìn)行風(fēng)險(xiǎn)排除、登記和全量管理；其次，對(duì)于城市安全運(yùn)行監(jiān)測(cè)、對(duì)風(fēng)險(xiǎn)源和防護(hù)目標(biāo)進(jìn)行監(jiān)測(cè)，確保應(yīng)急救援隊(duì)伍和保障物資的充足和數(shù)據(jù)更新；再次，將城市運(yùn)行和應(yīng)急管理相結(jié)合，建立實(shí)時(shí)的風(fēng)險(xiǎn)源監(jiān)測(cè)、監(jiān)控和管理系統(tǒng)，在突發(fā)事件發(fā)生時(shí)能夠與應(yīng)急管理部門(mén)進(jìn)行實(shí)時(shí)交互和協(xié)同工作，在應(yīng)急處置時(shí)能夠提供分析研判、協(xié)同會(huì)商、指揮調(diào)度、任務(wù)跟蹤和現(xiàn)場(chǎng)處置指導(dǎo)。

2)在數(shù)據(jù)層，統(tǒng)一構(gòu)建城市應(yīng)急管理大數(shù)據(jù)平臺(tái)。制定全市公共安全大數(shù)據(jù)標(biāo)準(zhǔn)規(guī)范，包括元數(shù)據(jù)規(guī)范、目錄規(guī)范、數(shù)據(jù)編碼規(guī)范、數(shù)據(jù)交換共享規(guī)范、信息資源集中與分布式存儲(chǔ)和服務(wù)技術(shù)規(guī)范、多源數(shù)據(jù)融合技術(shù)規(guī)范等。以全市基礎(chǔ)信息資源為基礎(chǔ)，結(jié)合部門(mén)、區(qū)、專項(xiàng)應(yīng)急信息資源，形成市應(yīng)急大數(shù)據(jù)，包括基礎(chǔ)數(shù)據(jù)、主題數(shù)據(jù)和部門(mén)數(shù)據(jù)。全市基礎(chǔ)信息資源包括物聯(lián)網(wǎng)數(shù)據(jù)、政務(wù)數(shù)據(jù)、社會(huì)數(shù)據(jù)、互聯(lián)網(wǎng)數(shù)據(jù)、人口數(shù)據(jù)、法人單位數(shù)據(jù)、地理信息數(shù)據(jù)和宏觀經(jīng)濟(jì)數(shù)據(jù)等。各區(qū)、各部門(mén)、各專項(xiàng)的數(shù)據(jù)包括應(yīng)急主題數(shù)據(jù)、應(yīng)急部門(mén)數(shù)據(jù)和應(yīng)急基礎(chǔ)數(shù)據(jù)。同時(shí)，與“京津冀”應(yīng)急信息數(shù)據(jù)融合，形成城市運(yùn)行與應(yīng)急管理大數(shù)據(jù)。

圖1 城市運(yùn)行與應(yīng)急平臺(tái)架構(gòu)Fig.1 Architecture design of urban safety operation and emergency management platform

3)在支撐層，統(tǒng)一提供空間分析和可視化所需的電子地圖(地理信息系統(tǒng))、三維建筑信息系統(tǒng)(BIM)、多方協(xié)同標(biāo)繪支持和數(shù)據(jù)展示支撐能力。支撐層基于市級(jí)共性支撐平臺(tái)之上，充分利用政務(wù)云，以政務(wù)云作為系統(tǒng)的有效支撐，構(gòu)建應(yīng)急新技術(shù)應(yīng)用的共性支撐平臺(tái)，包括智慧應(yīng)急聯(lián)動(dòng)應(yīng)用支撐平臺(tái)、應(yīng)急大數(shù)據(jù)管理平臺(tái)、人工智能及機(jī)器學(xué)習(xí)平臺(tái)、”應(yīng)急一張圖”平臺(tái)、委辦局應(yīng)用接入管理平臺(tái)等。

4)在應(yīng)用層，統(tǒng)一設(shè)計(jì)“平時(shí)”城市運(yùn)行的安全物聯(lián)網(wǎng)實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)系統(tǒng)和“戰(zhàn)時(shí)”城市綜合應(yīng)急指揮2大體系。為實(shí)現(xiàn)應(yīng)急相關(guān)數(shù)據(jù)資源在地圖上的定位、可視化、空間分析等能力，需構(gòu)建“應(yīng)急管理一張圖”，實(shí)現(xiàn)應(yīng)急管理數(shù)據(jù)的可視化、時(shí)空分析，并為應(yīng)急管理提供統(tǒng)一的空間信息支撐能力。在城市運(yùn)行領(lǐng)域包括燃?xì)夤芫W(wǎng)安全監(jiān)測(cè)、供水管網(wǎng)安全監(jiān)測(cè)、城市綜合防汛、危化品監(jiān)測(cè)監(jiān)控、消防綜合監(jiān)管、道路交通綜合監(jiān)測(cè)、水環(huán)境安全保障、綜合網(wǎng)格群防群治等多個(gè)應(yīng)用平臺(tái)。在城市綜合應(yīng)急指揮方面，包括市級(jí)綜合運(yùn)行管理及應(yīng)急指揮平臺(tái)、專項(xiàng)應(yīng)急指揮平臺(tái)、委辦局/區(qū)級(jí)應(yīng)急指揮系統(tǒng)、基層單位應(yīng)急指揮系統(tǒng)以及“京津冀”協(xié)同應(yīng)急指揮平臺(tái)等。

5)在展示層，統(tǒng)一構(gòu)建展示應(yīng)用模式，如根據(jù)政府領(lǐng)導(dǎo)決策支持的需要，設(shè)計(jì)“領(lǐng)導(dǎo)駕駛艙”，實(shí)現(xiàn)對(duì)城市運(yùn)行和各個(gè)應(yīng)急管理領(lǐng)域的大數(shù)據(jù)管理及量化分析，通過(guò)關(guān)鍵指標(biāo)、關(guān)鍵數(shù)據(jù)、態(tài)勢(shì)匯總和統(tǒng)計(jì)分析等反應(yīng)城市運(yùn)行和重大事件應(yīng)對(duì)的總體態(tài)勢(shì)。同時(shí)，根據(jù)應(yīng)急相關(guān)各主要委辦局的指揮人員、調(diào)度人員、值班值守、現(xiàn)場(chǎng)應(yīng)急等人員的實(shí)際工作需要，還應(yīng)提供基于桌面、移動(dòng)辦公等場(chǎng)合下的應(yīng)用界面。

2.3 新型城市安全運(yùn)行與應(yīng)急管理支撐技術(shù)

城市安全運(yùn)行與應(yīng)急管理的融合平臺(tái)以城市物聯(lián)網(wǎng)傳感器為源頭，實(shí)現(xiàn)多源異構(gòu)大數(shù)據(jù)的融合，針對(duì)城市風(fēng)險(xiǎn)做到精準(zhǔn)識(shí)別和風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估，對(duì)其進(jìn)行監(jiān)測(cè)監(jiān)控、預(yù)測(cè)預(yù)警分析，并提出決策建議。城市安全運(yùn)行與應(yīng)急管理平臺(tái)要推動(dòng)物聯(lián)網(wǎng)、移動(dòng)互聯(lián)網(wǎng)、云計(jì)算、大數(shù)據(jù)、人工智能和虛擬現(xiàn)實(shí)/增強(qiáng)現(xiàn)實(shí)等新技術(shù)在城市運(yùn)行與應(yīng)急管理領(lǐng)域的場(chǎng)景落地和實(shí)際應(yīng)用，推動(dòng)移動(dòng)終端及移動(dòng)互聯(lián)網(wǎng)在應(yīng)急管理中的應(yīng)用，提升移動(dòng)指揮和移動(dòng)協(xié)同的能力。

圍繞北京市等超大城市及其區(qū)域應(yīng)急特征，其主要支撐技術(shù)可以總結(jié)為“六大核心支撐技術(shù)和兩大協(xié)同體系”，即多源異構(gòu)大數(shù)據(jù)融合集成技術(shù)、城市綜合風(fēng)險(xiǎn)識(shí)別與評(píng)估技術(shù)、物聯(lián)網(wǎng)監(jiān)測(cè)監(jiān)控分析技術(shù)、預(yù)測(cè)預(yù)警與信息發(fā)布技術(shù)、應(yīng)急智能決策支持技術(shù)、“應(yīng)急一張圖”技術(shù)(見(jiàn)圖2)，以及“京津冀協(xié)同應(yīng)急體系”和“空天地一體化應(yīng)急裝備體系”。

“六大核心支撐技術(shù)”包括：

1)多源異構(gòu)大數(shù)據(jù)融合集成。推動(dòng)大數(shù)據(jù)治理體系的完善，建立城市運(yùn)行和應(yīng)急管理領(lǐng)域的大數(shù)據(jù)。一是構(gòu)建應(yīng)急資源目錄，梳理北京應(yīng)急大數(shù)據(jù)體系，依托大數(shù)據(jù)技術(shù)，實(shí)現(xiàn)政務(wù)資源、行業(yè)資源、社會(huì)資源、互聯(lián)網(wǎng)資源的充分匯聚和共享，為北京應(yīng)急管理提供數(shù)據(jù)支撐服務(wù)；二是以城市運(yùn)行和應(yīng)急管理大數(shù)據(jù)為基礎(chǔ)，構(gòu)建城市安全大數(shù)據(jù)分析模型和城市安全運(yùn)行指標(biāo)體系，涉及城市日常安全運(yùn)行、重大危險(xiǎn)源、重要防護(hù)目標(biāo)等，科學(xué)、準(zhǔn)確刻畫(huà)城市運(yùn)行態(tài)勢(shì)，形成應(yīng)急管理智能輔助決策能力；三是推動(dòng)公共安全大數(shù)據(jù)匯聚管理、共享交換、分析應(yīng)用和展示技術(shù)，使用大數(shù)據(jù)可視化等技術(shù)手段，形成“領(lǐng)導(dǎo)駕駛艙”的應(yīng)用模式，為不同層次用戶提供便捷的人機(jī)交互、信息認(rèn)知和系統(tǒng)操作模式。

圖2 城市運(yùn)行與應(yīng)急管理核心支撐技術(shù)Fig.2 Core technologies of urban operation and emergency management platform

2)城市綜合風(fēng)險(xiǎn)識(shí)別與評(píng)估。建立安全生產(chǎn)、消防、地震、森林防火等各個(gè)領(lǐng)域風(fēng)險(xiǎn)的評(píng)估模型和指標(biāo)體系，實(shí)現(xiàn)對(duì)單領(lǐng)域風(fēng)險(xiǎn)的評(píng)估分析。針對(duì)相互之間有關(guān)聯(lián)性、易耦合、能引發(fā)次生衍生災(zāi)害的突發(fā)事件，按照事故之間的關(guān)系，建立綜合的風(fēng)險(xiǎn)智能分析模型和指標(biāo)體系，為大規(guī)模、復(fù)雜條件下的風(fēng)險(xiǎn)防控提供模型支撐。利用機(jī)器學(xué)習(xí)等技術(shù)，通過(guò)實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)不斷學(xué)習(xí)與訓(xùn)練，實(shí)現(xiàn)對(duì)風(fēng)險(xiǎn)分析模型的自動(dòng)優(yōu)化、風(fēng)險(xiǎn)智能預(yù)測(cè)等智能化應(yīng)用，智能生成風(fēng)險(xiǎn)防控措施。

3)城市風(fēng)險(xiǎn)監(jiān)測(cè)預(yù)警物聯(lián)網(wǎng)。構(gòu)建覆蓋城市的物聯(lián)網(wǎng)監(jiān)測(cè)預(yù)警體系，建立覆蓋全層級(jí)、全業(yè)務(wù)、全流程的災(zāi)害監(jiān)測(cè)預(yù)警系統(tǒng)，實(shí)現(xiàn)對(duì)單個(gè)或耦合災(zāi)害進(jìn)行監(jiān)測(cè)、預(yù)警和防控。加強(qiáng)城市生命線、交通、水和大氣環(huán)境、防汛、消防等領(lǐng)域物聯(lián)網(wǎng)監(jiān)測(cè)技術(shù)，開(kāi)發(fā)城市運(yùn)行體征監(jiān)控、風(fēng)險(xiǎn)隱患監(jiān)測(cè)防控、風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估與預(yù)測(cè)預(yù)警等綜合應(yīng)用系統(tǒng)，為各級(jí)應(yīng)急管理部門(mén)提供應(yīng)用支撐。

4)災(zāi)害預(yù)測(cè)預(yù)警與信息發(fā)布。建立重大災(zāi)害的物理模型，利用人工智能、BIM等技術(shù)研究多災(zāi)種耦合及次生衍生災(zāi)害演化模擬模型，實(shí)現(xiàn)災(zāi)害發(fā)展趨勢(shì)分析、事故影響后果分析、次生衍生災(zāi)害分析、災(zāi)情損失分析等能力，加強(qiáng)對(duì)自然災(zāi)害、事故災(zāi)難、公共衛(wèi)生和社會(huì)安全事件的分析研判和監(jiān)測(cè)預(yù)警。整合各部門(mén)預(yù)警信息發(fā)布業(yè)務(wù)，加強(qiáng)預(yù)警精準(zhǔn)發(fā)布技術(shù)的研究與應(yīng)用，實(shí)現(xiàn)對(duì)災(zāi)害影響區(qū)的靶向發(fā)布，對(duì)預(yù)警責(zé)任人和公眾的差異化響應(yīng)提醒，創(chuàng)新預(yù)警信息發(fā)布機(jī)制，暢通預(yù)警信息發(fā)布渠道，提高預(yù)警信息傳遞實(shí)效。

5)應(yīng)急智能決策支持。針對(duì)不同對(duì)象、不同階段、災(zāi)害場(chǎng)景的多災(zāi)種災(zāi)害，為應(yīng)急處置方案的制定提供支撐。依據(jù)災(zāi)害類型以及災(zāi)變演化場(chǎng)景，針對(duì)災(zāi)害現(xiàn)場(chǎng)信息、相關(guān)知識(shí)案例等信息，利用多源數(shù)據(jù)融合技術(shù)下的災(zāi)害數(shù)據(jù)深度挖掘分析，智能生成針對(duì)不同災(zāi)害場(chǎng)景/決策階段，同時(shí)涵蓋災(zāi)害信息、災(zāi)害風(fēng)險(xiǎn)防控建議、處置決策建議、資源保障建議、赴現(xiàn)場(chǎng)工作組輔助決策建議等內(nèi)容的輔助決策處置方案，為救援處置提供決策支撐。

6)“應(yīng)急一張圖”。“應(yīng)急一張圖”是應(yīng)急管理中實(shí)時(shí)態(tài)勢(shì)感知的系統(tǒng)，收集、共享和顯示跨部門(mén)協(xié)作的應(yīng)急多維信息，以及對(duì)事件的響應(yīng)情況，連通應(yīng)急各有關(guān)部門(mén)、機(jī)構(gòu)、救援力量和多個(gè)指揮部，實(shí)現(xiàn)實(shí)時(shí)態(tài)勢(shì)信息的互通共享，從而保障聯(lián)合應(yīng)對(duì)、協(xié)同應(yīng)急。“應(yīng)急一張圖”在統(tǒng)一大數(shù)據(jù)平臺(tái)的支持下，以地圖為核心，實(shí)時(shí)地更新和完善突發(fā)事件情況數(shù)據(jù)、資源調(diào)度情況數(shù)據(jù)、現(xiàn)場(chǎng)環(huán)境數(shù)據(jù)等，生成應(yīng)急綜合態(tài)勢(shì)感知和信息共享圖。在北京市研發(fā)“應(yīng)急一張圖”，使其成為全市統(tǒng)一的應(yīng)急支撐平臺(tái)，服務(wù)于各級(jí)應(yīng)急相關(guān)單位，統(tǒng)一的“應(yīng)急一張圖”能夠統(tǒng)一應(yīng)急資源的圖上展示，統(tǒng)一相關(guān)的技術(shù)規(guī)范、數(shù)據(jù)規(guī)范和業(yè)務(wù)規(guī)范，進(jìn)而為專項(xiàng)、委辦局和區(qū)縣提供統(tǒng)一的應(yīng)急基礎(chǔ)地圖服務(wù)，實(shí)現(xiàn)應(yīng)急資源信息的共享和可視化指揮。

“兩大協(xié)同體系”包括：

1)“京津冀”一體化協(xié)同體系。從“京津冀”城市群的特點(diǎn)來(lái)看，重大災(zāi)害事故、森林火災(zāi)、重大活動(dòng)(國(guó)慶、重大賽事、國(guó)際高峰論壇等)、突發(fā)急性傳染病等，都對(duì)區(qū)域應(yīng)急協(xié)同提出了要求。“京津冀”已經(jīng)在區(qū)域應(yīng)急合作機(jī)制上有很多合作，但為實(shí)現(xiàn)區(qū)域應(yīng)急高度協(xié)同和應(yīng)急處置的高度協(xié)同，還需要在技術(shù)上提供支撐。

例如，從地圖融合來(lái)看，亟需實(shí)現(xiàn)“京津冀”應(yīng)急底圖融合，實(shí)現(xiàn)應(yīng)急資源統(tǒng)一空間化和可視化，實(shí)現(xiàn)3地基于“應(yīng)急一張圖”的協(xié)同指揮。建設(shè)“京津冀一張圖”，對(duì)北京、天津和河北的地理信息底圖進(jìn)行融合，對(duì)3地坐標(biāo)系進(jìn)行統(tǒng)一；將“京津冀”應(yīng)急隊(duì)伍、應(yīng)急資源、應(yīng)急裝備、防護(hù)目標(biāo)、危險(xiǎn)源等應(yīng)急基礎(chǔ)數(shù)據(jù)在統(tǒng)一的地圖上實(shí)現(xiàn)共享共用；建立“京津冀”協(xié)同應(yīng)急管理系統(tǒng)，對(duì)于“京津冀”共同處置的空氣重污染、長(zhǎng)輸管線、危化品運(yùn)輸、森林防火、跨域水系污染、重大活動(dòng)等相關(guān)專題進(jìn)行建設(shè)。

2)空天地一體化裝備協(xié)同體系。從北京市歷次災(zāi)害特點(diǎn)來(lái)看，既有防汛內(nèi)澇、森林火災(zāi)、地質(zhì)災(zāi)害等尺度較大的災(zāi)害，也有各類如央視大火、大興火災(zāi)等城市火災(zāi)，同時(shí)還有危化品運(yùn)輸和交通事故等移動(dòng)風(fēng)險(xiǎn)源，亟需加強(qiáng)空天地一體化的應(yīng)急裝備創(chuàng)新，形成從指揮中心到現(xiàn)場(chǎng)，從空天遙感、無(wú)人機(jī)到地面的一體化信息采集傳輸網(wǎng)絡(luò)，通過(guò)移動(dòng)指揮車、小型移動(dòng)應(yīng)急平臺(tái)、單兵移動(dòng)終端等在內(nèi)的裝備高度協(xié)同作戰(zhàn)能力。

2.4 基于專題的應(yīng)用模式

突發(fā)事件的特殊性、涉及內(nèi)容的多面性決定了各突發(fā)事件所涉的數(shù)據(jù)內(nèi)容各有差異，而面臨決策時(shí)如何根據(jù)事件特征分析提取最有效、最關(guān)鍵的信息極為重要。采用專題應(yīng)用，可以根據(jù)某類突發(fā)事件，以專題為單位深度整合事件相關(guān)部門(mén)數(shù)據(jù)和實(shí)時(shí)信息，如氣象、水利、市政、交通、公安等，實(shí)現(xiàn)信息最大化、最有效利用，實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)專題可視、預(yù)測(cè)專題分析、專題會(huì)商。以北京為例，可以建立的專題包括：

1)防汛專題。應(yīng)用物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)對(duì)全市降雨量、橋下積水點(diǎn)、大中型水庫(kù)出入庫(kù)量和主要道路交通流量等進(jìn)行實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)，應(yīng)用雷達(dá)圖監(jiān)測(cè)降雨發(fā)展趨勢(shì)，整合基礎(chǔ)信息資源，加強(qiáng)對(duì)受強(qiáng)降雨威脅對(duì)象的重點(diǎn)關(guān)注。提供全市降雨趨勢(shì)預(yù)測(cè)、實(shí)時(shí)降雨量監(jiān)測(cè)、交通實(shí)況、地質(zhì)災(zāi)害分布、防汛力量部屬、排水情況等實(shí)時(shí)信息，為防汛科學(xué)決策提供支撐服務(wù)。

2)掃雪鏟冰專題。實(shí)時(shí)監(jiān)控部分環(huán)路、重點(diǎn)路段和路口、高速公路等的路面積水、積雪、結(jié)冰情況，接入高速路視頻圖像信息，結(jié)合交通流量等信息，動(dòng)態(tài)監(jiān)控影響道路交通的風(fēng)險(xiǎn)因素，進(jìn)一步提高交通管控和突發(fā)事件應(yīng)對(duì)能力。

3)城市生命線實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)專題。依托城市運(yùn)行監(jiān)測(cè)平臺(tái)，實(shí)時(shí)掌握水、電、氣、熱等城市生命線系統(tǒng)計(jì)劃、調(diào)度、存量運(yùn)行信息，及時(shí)提供預(yù)警信息。

4)軌道交通安全專題。重點(diǎn)針對(duì)大客流沖擊、極端天氣和治安防范等開(kāi)展示范應(yīng)用，及時(shí)掌握部分地鐵車站的站前廣場(chǎng)、主要地下?lián)Q乘站和重點(diǎn)區(qū)域車站的實(shí)時(shí)信息，提高地面交通與軌道交通的協(xié)調(diào)聯(lián)動(dòng)水平，降低大客流沖擊造成的影響，提升軌道交通安全運(yùn)營(yíng)水平。

3 結(jié)論

本文從北京市應(yīng)急管理的現(xiàn)狀出發(fā)，統(tǒng)籌智慧安全城市、綜合應(yīng)急及新型信息技術(shù)，對(duì)城市運(yùn)行與應(yīng)急管理技術(shù)架構(gòu)與應(yīng)用模式進(jìn)行初步探索。

1)依托城市安全運(yùn)行體系，全面感知城市風(fēng)險(xiǎn)隱患和災(zāi)害事故，是實(shí)現(xiàn)城市“平時(shí)”監(jiān)測(cè)預(yù)警與“戰(zhàn)時(shí)”應(yīng)急管理有機(jī)結(jié)合，保障城市運(yùn)行安全的重要切入點(diǎn)。

2)大數(shù)據(jù)技術(shù)在城市運(yùn)行監(jiān)測(cè)中的應(yīng)用，直接或間接地影響到應(yīng)急管理的過(guò)程和結(jié)果。城市運(yùn)行與應(yīng)急管理的有機(jī)結(jié)合將更充分地發(fā)揮數(shù)據(jù)的作用，更大限度地節(jié)約公共資源，更高效地發(fā)揮應(yīng)急管理的作用。

3)綜合國(guó)內(nèi)外應(yīng)急管理與新技術(shù)應(yīng)用現(xiàn)狀，提出了基于大數(shù)據(jù)的城市運(yùn)行和應(yīng)急管理有機(jī)結(jié)合的總體設(shè)計(jì)思路和業(yè)務(wù)架構(gòu)設(shè)計(jì)，并針對(duì)性地制定了城市安全運(yùn)行與應(yīng)急管理平臺(tái)的建設(shè)內(nèi)容，以期為城市安全運(yùn)行與應(yīng)急管理工作提供借鑒。