地震現場應急指揮調度系統的建設與應用

鄭立夫，譚慶全，康現棟，羅桂純

(北京市地震局，北京 100080)

0 引言

北京地處華北平原、山西和張家口-渤海三大地震帶交匯處，活動斷裂發育，一旦發生大地震，將會引發嚴重的災害。如果有迅速可靠的地震現場調查和通訊手段來及時掌握震情災情,就可在最短時間內積極組織、實施搶險救災行動，這是有效減輕地震災害損失的一種重要途徑[1-3]。

目前，地震現場的應急通訊保障措施、災情信息的快速獲取與上報方式是制約應急工作效率的主要因素。雖然，地震應急現場通訊系統已配置了多種方案[4-5]，但同時滿足語音、數據和視頻傳輸條件的系統都存在著成本高，裝卸、移動不方便、操作復雜、智能化程度低等缺陷，未形成統一的調度管理模式，信息傳遞效率低下[6-7]。基于此，搭建一套集“實時視頻、指揮調度、GIS地理信息、多媒體信息采集、災情統計分析”于一體，系統、專業地解決地震應急指揮調度與災情快速收集評估的平臺具有重要的現實意義。地震現場應急指揮調度系統是地震應急工作中的一個重要支撐平臺，前方的災情信息和后方的救災決策都需以此為平臺進行交換，從而保障地震應急處置的有序進行。

1 系統介紹

地震現場應急指揮調度系統是一套充分運用云端服務來進行應急指揮調度與災情快速收集評估的實用化系統。其基于移動智能終端設備，采用3G/4G移動通信網絡、Wi-Fi無線通信網絡或便攜式海事衛星通信網絡，融合實時音視頻傳輸、GIS地理信息、MM多媒體信息采集、IM即時信息互動、Push信息推送等先進技術，為地震應急部門建立起功能全面、反應靈敏、運轉高效的地震應急指揮體系，有效提高對地震事件的應對能力。

該系統可實現前方現場工作隊實時的情況反饋、調查結果的即時展示、人員的點對點指揮等功能。同時，還能為后方指揮部迅速提供地震現場烈度、房屋破壞、生命線損失等調查信息，并可對信息進行瀏覽、刪改、匯總和導出。現場工作終端內置集成了災情上報、地震災害調查、互聯網地圖、即時溝通等工具，可即時生成相應調查點的報告，減少調查人員的工作量。該系統在2017-2018年完成研發與部署，目前已投入穩定的在線運行，開發出一套直觀的現場視頻通訊、準確高效的指揮調度、專業立體的調查匯總、靈活多變的溝通互動的地震應急工作新模式。

2 系統設計與組成

北京市地震局從震后開展的應急工作出發，建立了一套涵蓋前方現場工作隊與后方指揮中心交互協同的工作機制，由現場終端、指揮調度平臺和指揮管理平臺3部分組成。同時，與已有的其他系統相互銜接，實現了硬件和數據流的互訪共享。(見第42頁圖1)。

(1) 地震現場移動終端。

包括手持設備(專用終端、智能手機、平板電腦)和安裝在設備上的應急通訊軟件。地震發生后，現場工作人員需攜帶移動終端抵達現場，開展調查工作。應用終端即可填寫災情急報、房屋調查、地震災害調查等表格，自動獲取調查點經緯度及附帶拍攝的圖片、錄像和錄音數據，實時上傳至指揮調度平臺服務器，使應急指揮中心快速清晰地了解現場災情。應急指揮中心評估人員再根據回傳的調查點數據繪制地震烈度圖，基于地理信息系統(GIS)實時顯示已完成的現場災害損失調查點分布位置，繪制災情分布圖及救災進展態勢圖，供指揮部決策使用。

圖1 地震現場應急指揮調度系統組成Fig.1 Composition of emergency command and dispatch system at earthquake site

(2) 地震現場應急指揮調度平臺。

系統采用分層設計原則，包括用戶、應用、業務、數據和支撐層五層架構模式。其中，按照不同的權限級別和使用領域，分為終端、管理和其他用戶。業務層主要實現實時視頻直播、災情錄入、信息分享和信息推送等業務功能，管理模式靈活、易于擴展。數據和支撐層包括消息中間件、數據庫管理系統和業務基礎平臺等軟硬件模塊，以保障平臺穩定、高效地運行，滿足地震應急工作中的數據交換和共享。系統的架構模式如圖2所示。

(3) 指揮管理平臺。

平臺與指揮中心的音視頻、輔助決策和數據可視化系統進行銜接，一方面將現場返回的信息進行表達與展示，另一方面向現場終端推送相關指揮決策信息。通過指揮調度、發布公告和文件推送的功能，指揮中心對現場工作隊員的現場應急工作進行指揮和傳達命令。指揮調度，即指揮中心通過視頻直播、位置定位和軌跡回放實時查看現場視頻、應急工作人員和車輛的當前位置和歷史行進路線，輔助指揮人員決策；發布公告是指揮中心根據查看到的現場情況，通過音頻通話、視頻通話、公告通知等形式實現向現場終端一對一、一對多的命令下達，調度現場應急處置工作；文件推送是應急指揮中心實時向現場終端一對一、一對多的推送文檔、圖片、視頻和錄音文件，包括行政區圖、交通圖、歷史地震分布圖、生命線工程分布圖、震情趨勢意見、余震信息、烈度初判圖的震區基礎工作資料和應急指揮中心抗震救災工作文件。

圖2 地震現場應急指揮調度系統架構圖Fig.2 Structure of emergency command and dispatching system at earthquake site

3 地震實例與應用

2019年4月14日，北京市懷柔區發生3.0級地震。北京市地震局立即派出地震現場工作隊開展應急工作，現場災評組攜帶移動終端趕赴震中。由于地震發生在海拔較高、地形復雜的懷柔山區，導致現場調查工作開展較難。按照傳統的工作方式，指揮中心無法在第一時間獲得災情數據，需要等待全部隊員返回后才能進行現場調查資料的匯總分析,無法及時下達現場工作指令。

在此次災情調查過程中，工作隊在到達現場后，利用移動終端上的軟件向應急指揮調度平臺服務器傳回了調查點的位置(地理經緯度+行政村)、震害情況(文字描述+現場照片)、初判烈度等內容。隨著調查的深入，調查點及震害情況均實時顯示在指揮平臺上；同時，移動端的視頻通話功能將現場工作組與當地政府部門領導討論地震災害評估調查方案的聲音、畫面傳輸至后方指揮中心(見第43頁圖3)，再通過指揮管理平臺集成的音視頻、輔助決策等系統完成了前后方意見資料的交互和指揮長的指揮調度；最終，此次地震應急工作進展迅速，取得圓滿成功。

4 結語

北京市地震局的地震現場應急指揮調度系統，是一套集成了地震應急指揮調度、通訊保障、災情快速收集與匯總等功能的系統，具有設備便攜、功能齊全、工作高效等特點。其建立了前后方信息傳輸與數據共享的統一平臺，實現了震后災情調查快速匯總上報、烈度圖分析與產出、災害評估數據處理、視頻直播、通訊保障等功能的統一管理，在地震事件應急處置中具有較重要的應用價值。實踐證明，該系統在北京海拔高、地形復雜、信號弱的山區中進行地震災害調查、地震烈度調查時，仍然可以發揮較大作用。在后續的工作中，還需要在災情信息自動匯總與可視化表達、救災進展態勢圖自動繪制等方面繼續優化和完善，以進一步提高系統的實用價值。

圖3 現場與指揮中心視頻連線畫面Fig.3 Video connection screen between the site and the command center