大數據背景下城市多維度風險預測及綜合減災能力建設

許紅霞 于涌川 閆健卓

（1.北京工業大學數字社區教育部工程研究中心，北京 100000；2.北京工業大學城市軌道交通北京實驗室，北京 100000）

隨著城市化的不斷發展，城市逐漸成為國家治理的重點，城市穩定成為維護國家穩定的關鍵。尤其是中大型城市，具有人口密集、流動性強、社會階層結構多元復雜、城市抗風險能力較弱等特點[1]，一旦出現較大的社會風險，如洪澇、地震等自然災害，危化泄露、爆炸等安全生產事件以及重大活動人流擠壓踩踏等突發事件，會產生區域性甚至全國性的影響。因此，城市風險的準確預測預警、有效防控治理是許多城市亟須考慮的一個現實問題。應重視應急管理、安全生產、防災減災救災、科技創新工作，要求牢固樹立“發展決不能以犧牲安全為代價”的紅線意識，堅持災害風險管理和綜合減災理念。在大數據時代背景下，大數據分析與挖掘、云計算、人工智能、區塊鏈等新一代信息技術在諸多領域得到廣泛應用，推動了城市風險預測和綜合減災的技術變革，為城市風險治理和減災能力提升提供了有效技術路徑。應強化應急管理裝備技術支撐，優化整合各類科技資源，推進應急管理科技自主創新，依靠科技提高應急管理的科學化、專業化、智能化與精細化水平，為城市風險治理和防災減災救災工作開啟了全面發展的新局面。

1 城市風險管理及救災能力現狀及問題

城市是現代社會發展的重要載體，已經成為人們經濟、文化、科技活動的中心。隨著城市規模性發展，自然災害、安全生產隱患、公共衛生突發事件等不可避免，如2014年“上海外灘踩踏事件”與2015年“天津濱海新區爆炸事故”等公共災難性事件，均造成嚴重的人員、經濟損失以及較差的社會影響力。因此，預判風險、把握風險走向、提前化解應對問題較為關鍵。國內學術界普遍認為，我國對危機事件應對的重視和研究始于2003年[2]，并逐步構建不同層次的應急管理預案和應急管理體系。2007年，全國人大通過了《中華人民共和國突發事件應對法》，從相關制度上規范突發事件應對工作原則和預防與應急準備、監測與預警、應急處置與救援、事后恢復與重建。

由于受認知的影響，我國應急管理預案和應急管理體系構建的重點均在“應急處置”階段，即突發事件發生或出現后的及時發現、快速處置[2]，對于事前預防和應急準備的風險治理則投入不足。此外，自然災害與生產安全事故防治的科技信息化支撐能力存在不足，無法滿足應急管理治理體系和能力現代化建設的需求，具體問題如下：

（1）信息基礎設施能力有待進一步提升。

目前，應急管理信息化需要的高速通信網絡、物聯感知、信息安全防護等基礎設施的建設尚不完善，難以滿足城市風險全域感知、全面監測、及時預警、安全可靠等業務的需要。

（2）業務系統缺乏統籌和融合。

目前城市運行及管理的各部門業務系統存在整體統籌不夠、技術架構不統一、信息共享程度不高等問題，對城市風險預測和綜合減災業務融合發展的支撐不夠。

（3）現代信息化技術應用程度不高。

目前的應急管理信息化系統主要基于傳統信息化手段建設，大數據背景下的新一代信息技術的應用不足，防災、減災、救災工作缺乏系統性、標準化基礎數據支撐，智能感知預警與防災救災減災指揮系統支撐能力亟待加強。

2 大數據背景下城市風險治理的技術策略

在深入研究和充分掌握城市風險生成、發展、影響的演化過程和規律的基礎上，將對“突發事件”的應急管理進一步擴展到“風險”的全鏈條管理[3]。若要健全風險防范化解機制，須堅持從源頭上防范化解重大安全風險，真正把問題解決在萌芽之時、成災之前，加強風險評估和監測預警，提升多災種和災害鏈綜合監管、風險早識別和預報預警能力，實施精準治理決策。

近年來，在世界范圍內，對突發事件應急管理的研究出現重大轉變，由傳統的以事中應急處置為重點，轉移到強調事前預防和應急準備的工作模式，形成基于城市系統自身脆弱性的風險管理和風險治理[4]。利用災害事故大數據、數據挖掘和人工智能技術，開展智能化風險分析與預測預警研究是國際防災減災的發展趨勢。在重大災害事故防治方面，發達國家利用多信息融合傳感和抗環境氣氛干擾等相關技術，實現了事故風險的早期精準識別，生產安全事故預測預警模型可靠性大幅提升，已形成了高度集中、功能完善的國家級、行業級、區域級的統一監測預警體系，大幅降低了災害損失與人員傷亡率；利用其在遙感與GIS軟件領域及災害事故大數據方面的優勢，開發災害事故分析模型和軟件工具，研發了較為成熟的規模化、業務化運行的專業分析軟件，為世界各國廣泛應用[5-6]。

城市風險治理須主動順應科技信息化發展大勢，從傳統監管方式向運用信息化、數字化、智能化等現代高科技手段轉變[7]，強化互聯互通和信息共享，深化自然規律性研究、關聯性分析，建立高效科學的重大災害、事故防治與應急管理科技體系，實現重大災害與事故風險“超前感知、智能預警、精準防控、高效救援”，支撐實現防災減災救災體制機制“從注重災后救助向注重災前預防轉變，從應對單一災種向綜合減災轉變，從減少災害損失向減輕災害風險轉變”，運用現代科學管理方式提升應急管理效能。

3 城市多維度風險預測及綜合減災建設框架

面向自然災害、安全生產、城市安全運行、網絡輿情等重點領域，全面提升風險監測預警和綜合減災科技信息化水平，推進災害防治能力和防治體系現代化建設。強化數據治理系統建設，依托大數據支撐平臺，接入多渠道數據，對風險監測和綜合減災數據全方位獲取、全網絡匯聚、全維度整合，建立災害綜合態勢分析、風險監測預警、應急管理智能化決策等業務應用系統，滿足監控監測、研判預警、風險評估、決策支持、應急預案、物資調度等功能需求[8-9]。

3.1 建設全域覆蓋監測感知體系

（1）自然災害感知網絡建設。

接入地震檢測、森林防火、地質災害、防汛水情、氣象預報等自然災害感知數據，為自然災害的預警提供全面的數據支撐。其中，氣象監測需要接入雷達、云圖等數據資源和暴雨、雷電、地災等預警信息，對城市氣象災害實施有效監測。地震信息監測需要接入地震時間、地點、受災情況、救援情況等基礎感知信息。地質災害監測需要接入地質災害防治信息及地質災害監測數據，實現各點位參數的遠程實時監測。森林火情監測需要接入瞭望塔、紅外監控攝像頭、煙霧攝像頭、滅火水源監測等信息，監測森林防火感知信息。防汛水情監測需要接入河湖水情感知信息。

深化自然災害成因的研究，提出相應的災害感知網絡整合措施，推動全方位、立體化、無盲區動態監測的感知網絡，實現對自然災害的有效管控與及時救援。

（2）安全生產感知網絡建設。

接入危險化學品重大危險源存儲單元、煙花爆竹存儲倉庫等風險隱患感知數據。為企業安全生產、重大危險源存儲管控，提供全面的數據支撐。其中危險化學品監測數據接入生產數據、存儲數據、視頻數據、液位數據、壓力數據、溫度數據、可燃氣體數據，進行24 h不間斷實時在線監測，為危化品安全生產和企業重大危險源管理提供數據支撐。煙花爆竹監管數據接入存儲倉庫視頻監控、溫濕度監測、入侵檢測等感知數據和報警信息，實現對煙花爆竹批發和零售企業的日常監測。

（3）城市安全運行感知網絡建設。

接入大型建筑、大型公用設施、公共空間、軌道交通、地下管網及綜合管廊等的感知數據，實現對城市安全運行狀態的動態管控。

大型建筑安全監測接入橋梁、大型體育場館、大型綜合體的感知數據。大型公用設施安全監測接入大型公用設施、特種設備、變電站、燃氣門站、能源站、儲氣輸氣調配站的感知數據，實現消防設施運行、特種設備運行、燃氣泄漏、輸氣管網壓力、電弧監測等的實時監測。公共空間安全監測接入城市廣場街面、重點單位、公園等區域的視頻監控數據。軌道交通安全監測接入軌道交通內外環境采集的安全感知數據，實現對軌道交通建設與運營全生命周期的安全監測。地下管網及綜合管廊運行狀態監測接入燃氣管網及地下相鄰空間燃氣濃度、供水管網泄漏、排水管網氣體監測等監控數據，監控地下管網運行狀態。

（4）網絡輿情感知網絡建設。

接入輿情監測數據，第一時間掌握網絡輿論動態，對關注事件或線索進行持續追蹤和多維分析，全面掌握輿情動態，正確進行輿論引導。

3.2 建設先進強大的大數據支撐體系

（1）豐富完善應急管理數據資源池。

接入應急管理、安全生產、防災減災救災相關業務系統數據，集成企業臺賬數據、監管業務數據、物聯監測數據、監控視頻圖像數據、政策制度數據、應急檔案管理數據等，形成應急管理基礎數據庫。整合地理信息數據、社會普查數據和互聯網數據、補充衛星遙感信息數據，依托大數據支撐環境，匯聚其他部門共享交換數據，對數據進行融合、集成。建設自然災害類、應急指揮類、政務管理類等應急主題數據庫，監測預警、監督管理、指揮救援、決策支持等業務專題數據庫，形成應急管理數據資源池，支撐各類數據驅動的智慧化應急管理應用的構建。

（2）建設應急管理數據支撐平臺。

通過數據管控平臺、數據共享交換平臺、數據可視化平臺以及數據挖掘分析能力建設，強化應急管理新一代信息化基礎設施建設。構建數據管控平臺，實現數據溯源、版本控制、質量管理，實現數據資產全生命周期管理。完善數據共享交換平臺，獲取所需要的跨部門、跨層級數據資源，實現感知網數據、企業數據、應急指揮數據、社會和互聯網數據的可配置接入。完善大數據可視化平臺，實現數據的多維度可視化分析、管理，為突發事件現場處置、森林滅火和防汛等工作提供場景展示服務。

以數據為驅動，通過多維度數據關聯挖掘，發現數據內在聯系，為災害綜合態勢分析、風險監測、研判預警、風險評估、決策支持、應急預案、物資調度等業務系統提供知識發現能力，實現應急管理、安全生產以及防災減災救災的智慧化。

3.3 建設風險預測及綜合減災智能應用體系

針對不同領域的風險監測和綜合減災業務需求，建設智能化全業務應用系統，包括災害綜合風險監測系統，開展對自然災害、安全生產事故、城市安全風險的監測，形成災害綜合風險監測一張圖。

（1）災害綜合預測預警系統，基于一張圖開展不同時段、不同災種的災害綜合風險形勢分析，具體包括風險形勢分析、災害趨勢分析、多災種群發分析和災害比對分析等功能。

（2）災害綜合風險評估系統，利用災損預測模型對災害后果進行分析，具體包括風險區劃分析、動態風險分析、推演仿真和協同會商研判等功能。

（3）災害風險防控系統，實現風險信息智能生成、風險防控方案、信息靶向推送等功能。

（4）救災物資管理與調度系統，通過數據共享機制，實現各部門應急物資、儲備庫、隊伍、裝備等信息的動態更新和統一匯聚，支持救災物資管理全過程數字化管理。

（5）災后評估與災情信息統計系統，綜合評估災發地及周邊受災情況，統計救災物資的消耗損耗情況，生成災情分析報告。

（6）重大活動綜合風險監測預警系統，基于災害和綜合風險監測預警背景下，為重大活動風險管控與應急提供保障服務。

（7）安全生產重大安全風險監測預警信息化系統，實現基于大數據的綜合風險模型運算、安全風險等級判定、預警發布信息審批、重大風險管控措施和效果反饋評判等功能。

（8）基層防災減災能力評估系統，基于數據構建社區防災減災能力評估指標體系，結合指標權重，對各社區防災減災能力進行評估。

4 結語

城市風險引發的危害具有全面性、突發性、連鎖性等特征，其防控和治理不能簡單從一個方面入手，應從多災種和災害鏈監測預警、綜合減災方面全面考慮。借助大數據、人工智能等新型基礎設施，提出城市多維度風險預測和綜合減災體系建設框架，自底向上通過面向自然災害、安全生產、城市安全運行、網絡輿情的全域覆蓋監測感知網絡，應急管理數據資源池和大數據支撐平臺、風險監測和綜合減災全業務智能化應用，從技術上支持了目前城市風險治理向注重災前預防和綜合減災的轉變，提升城市應急管理智能化水平。