江西省自然災(zāi)害風(fēng)險(xiǎn)隱患識別與管控系統(tǒng)(一期)設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)

王清和，劉業(yè)偉，陳 浩，汪國斌，季浩文，劉珮勛，江順淅

(1.江西省應(yīng)急管理科學(xué)研究院，江西 南昌 330001；2.江西省水利科學(xué)院，江西 南昌 330029;3.江西鄱水信息科技有限公司，江西 南昌 330029)

江西省地處長江中下游南岸，降雨豐沛、水系發(fā)達(dá)，邊緣群山環(huán)繞，中部丘陵起伏，北部平原坦蕩，形成了南窄北寬以鄱陽湖為底部的盆狀地形[1]，2020年江西省森林覆蓋率穩(wěn)定在63.1%。獨(dú)特氣候條件、地理環(huán)境、作物分布、江湖關(guān)系等因素導(dǎo)致江西省自然災(zāi)害多發(fā)頻發(fā)，多雨季節(jié)，山丘區(qū)山洪災(zāi)害、山體滑坡、泥石流多發(fā)，又因境內(nèi)山地、丘陵植被豐富，高溫少雨天氣極易發(fā)生森林火災(zāi)，加之境內(nèi)礦產(chǎn)資源豐富，易因采礦活動(dòng)引發(fā)地面沉陷及巖溶塌陷等地質(zhì)災(zāi)害。據(jù)統(tǒng)計(jì)，“十三五”期間，江西省共發(fā)生洪澇、風(fēng)雹、臺風(fēng)、干旱、低溫冷凍等自然災(zāi)害114次[2]。其中，山洪、地質(zhì)災(zāi)害具有突發(fā)性強(qiáng)、破壞性大、來勢兇猛等特性，已成為江西省災(zāi)害性最強(qiáng)、預(yù)警預(yù)報(bào)最難的自然災(zāi)害之一。例如，2006年“格美”臺風(fēng)重創(chuàng)江西中南部，受短時(shí)強(qiáng)降雨影響，多地山洪暴發(fā)，部分地區(qū)出現(xiàn)崩塌、滑坡、泥石流等地質(zhì)災(zāi)害，給當(dāng)?shù)亟?jīng)濟(jì)社會發(fā)展造成嚴(yán)重?fù)p失[3]。近10a來，我國開展了山洪災(zāi)害調(diào)查評價(jià)、洪水風(fēng)險(xiǎn)圖編制、地質(zhì)災(zāi)害風(fēng)險(xiǎn)調(diào)查等工作，但以上工作實(shí)施范圍有限，且未能從災(zāi)害鏈的角度，統(tǒng)籌區(qū)域各類資源，構(gòu)建風(fēng)險(xiǎn)識別、監(jiān)測預(yù)警及避險(xiǎn)轉(zhuǎn)移的防災(zāi)減災(zāi)實(shí)施行動(dòng)鏈。鑒于此，迫切需要從新時(shí)期防災(zāi)減災(zāi)救災(zāi)的需求出發(fā)，將單災(zāi)種數(shù)據(jù)與承災(zāi)體、綜合減災(zāi)資源融合，以全方位提升自然災(zāi)害的監(jiān)測預(yù)警、避險(xiǎn)轉(zhuǎn)移安置能力。

1 現(xiàn)狀分析

近年來，為提高防災(zāi)減災(zāi)抗災(zāi)能力，江西省相關(guān)涉災(zāi)部門開展了系列信息化系統(tǒng)建設(shè)，省水利廳建設(shè)了防汛抗旱指揮系統(tǒng)、山洪災(zāi)害監(jiān)測預(yù)警系統(tǒng)，省地震局建設(shè)了江西地震應(yīng)急指揮技術(shù)系統(tǒng)，省減災(zāi)備災(zāi)中心建設(shè)了減災(zāi)救災(zāi)應(yīng)急指揮信息平臺，省自然資源廳正在開展江西省地質(zhì)環(huán)境信息化項(xiàng)目建設(shè)。省應(yīng)急管理廳組織建設(shè)了江西省應(yīng)急管理綜合應(yīng)用平臺，該平臺依托省電子政務(wù)外網(wǎng)和政務(wù)云，整合了省應(yīng)急管理廳、省水利廳、省自然資源廳、省氣象局等有關(guān)單位的部分應(yīng)急管理信息化資源和業(yè)務(wù)，實(shí)現(xiàn)了跨部門和跨層級業(yè)務(wù)協(xié)同。由于江西省應(yīng)急管理廳組建僅3a左右，在業(yè)務(wù)工作中部分處室使用得仍為轉(zhuǎn)隸之前原部門的業(yè)務(wù)系統(tǒng)，但是各業(yè)務(wù)系統(tǒng)分散且獨(dú)立，未能真正實(shí)現(xiàn)應(yīng)急管理大融合，業(yè)務(wù)應(yīng)用支撐系統(tǒng)深度不足，具體問題表現(xiàn)如下。

(1)未形成覆蓋完整災(zāi)害防控過程數(shù)據(jù)鏈。地質(zhì)、水利、地震、林業(yè)、氣象等單災(zāi)風(fēng)險(xiǎn)信息、監(jiān)測預(yù)警信息等業(yè)務(wù)系統(tǒng)數(shù)據(jù)分散且獨(dú)立、數(shù)據(jù)共享不充分，并且單災(zāi)種數(shù)據(jù)未能與承災(zāi)體、綜合減災(zāi)資源等融合，形成完整的災(zāi)害防控?cái)?shù)據(jù)鏈。

(2)多災(zāi)種災(zāi)害綜合風(fēng)險(xiǎn)趨勢研判精度有待提高。針對山洪、地質(zhì)等突出性較強(qiáng)的災(zāi)害，預(yù)警的時(shí)效性和精度待提高，尤其是考慮氣象水文、下墊面要素等條件變化，氣象-山洪-地質(zhì)災(zāi)害綜合風(fēng)險(xiǎn)趨勢研判精度有待提高。

(3)避險(xiǎn)轉(zhuǎn)移及資源配置精準(zhǔn)性有待提高。災(zāi)害發(fā)生后，較難實(shí)時(shí)掌握危險(xiǎn)區(qū)群眾最新避險(xiǎn)轉(zhuǎn)移動(dòng)態(tài)，加之區(qū)域應(yīng)急避險(xiǎn)場所、物資多，資源配置時(shí)效性和精準(zhǔn)性及現(xiàn)場救援指揮能力有待進(jìn)一步提高。

根據(jù)國家統(tǒng)一部署[4]，全國于2020—2022年分年度開展第一次全國自然災(zāi)害綜合風(fēng)險(xiǎn)普查工作，2020年為試點(diǎn)階段，2021—2022年為全面普查階段，其中江西省大余縣、興國縣、瑞昌市3地被列為試點(diǎn)地區(qū)。此次普查首次實(shí)現(xiàn)我省水旱災(zāi)害、地質(zhì)災(zāi)害、森林火災(zāi)、地震災(zāi)害、氣象災(zāi)害等風(fēng)險(xiǎn)要素調(diào)查、風(fēng)險(xiǎn)評估區(qū)劃和綜合防治區(qū)劃等全鏈條式普查，實(shí)現(xiàn)致災(zāi)要素、承災(zāi)體和綜合減災(zāi)能力數(shù)據(jù)有機(jī)融合。因此，基于自然災(zāi)害綜合風(fēng)險(xiǎn)普查、山洪災(zāi)害調(diào)查評價(jià)、地質(zhì)災(zāi)害調(diào)查成果，通過融合致災(zāi)要素、承災(zāi)體、綜合減災(zāi)資源等多源數(shù)據(jù)，構(gòu)建覆蓋山洪地質(zhì)災(zāi)害風(fēng)險(xiǎn)管控全過程數(shù)據(jù)鏈，能有效提升災(zāi)害監(jiān)測預(yù)警、避險(xiǎn)轉(zhuǎn)移的精準(zhǔn)性。

2 總體設(shè)計(jì)

2.1 總系統(tǒng)概述

江西省自然災(zāi)害風(fēng)險(xiǎn)隱患識別與管控系統(tǒng)(本文簡稱“總系統(tǒng)”)聚焦江西水旱災(zāi)害、地質(zhì)災(zāi)害、森林火災(zāi)、地震災(zāi)害、氣象災(zāi)害等主災(zāi)種，深度融合致災(zāi)要素、承災(zāi)體、綜合減災(zāi)資源等多源數(shù)據(jù)，構(gòu)建覆蓋自然災(zāi)害風(fēng)險(xiǎn)管控全過程數(shù)據(jù)鏈，最終為精準(zhǔn)研判災(zāi)害形勢、精準(zhǔn)發(fā)布預(yù)警信息、精準(zhǔn)避險(xiǎn)有效實(shí)施、精準(zhǔn)救援快速開展提供輔助支撐。

總系統(tǒng)采取“分步實(shí)施、分級應(yīng)用”的方式建設(shè)，按照全省一張網(wǎng)、一張圖、全災(zāi)種、大應(yīng)急的頂層設(shè)計(jì)，從業(yè)務(wù)應(yīng)用需求分析入手，全面推進(jìn)自然災(zāi)害防治與應(yīng)急管理的深度融合，運(yùn)用大數(shù)據(jù)、人工智能等先進(jìn)技術(shù)，通過利用江西省應(yīng)急管理綜合應(yīng)用平臺提供數(shù)據(jù)支撐，以GIS平臺提供底圖及相關(guān)地圖服務(wù)為支撐，實(shí)現(xiàn)自然災(zāi)害信息匯聚、自然災(zāi)害“一張圖”、風(fēng)險(xiǎn)態(tài)勢智能分析、預(yù)報(bào)預(yù)警、信息發(fā)布、轉(zhuǎn)移安置等自然災(zāi)害防治業(yè)務(wù)流程。

2.2 一期系統(tǒng)設(shè)計(jì)

江西省自然災(zāi)害風(fēng)險(xiǎn)隱患識別與管控系統(tǒng)(一期)(本文簡稱“一期系統(tǒng)”)為總系統(tǒng)的第一期建設(shè)系統(tǒng)。一期系統(tǒng)結(jié)合自然災(zāi)害綜合風(fēng)險(xiǎn)普查、山洪災(zāi)害調(diào)查和地質(zhì)災(zāi)害調(diào)查等成果，以瑞昌市和大余縣為實(shí)施范圍，針對江西多發(fā)頻發(fā)的山洪災(zāi)害和地質(zhì)災(zāi)害，接入氣象、水利、自然資源等專業(yè)監(jiān)測系統(tǒng)各類數(shù)據(jù)，融合致災(zāi)要素、承災(zāi)體、綜合減災(zāi)資源等多源數(shù)據(jù)，構(gòu)建覆蓋山洪地質(zhì)災(zāi)害風(fēng)險(xiǎn)管控全過程數(shù)據(jù)鏈，為山洪地質(zhì)災(zāi)害精準(zhǔn)監(jiān)測預(yù)警和避險(xiǎn)轉(zhuǎn)移支撐。

一期系統(tǒng)作為江西省應(yīng)急管理綜合應(yīng)用平臺大框架下的子應(yīng)用之一，與應(yīng)急管理管理廳各內(nèi)部系統(tǒng)及相關(guān)單位系統(tǒng)交互數(shù)據(jù)通過應(yīng)急管理綜合應(yīng)用平臺的數(shù)據(jù)治理系統(tǒng)進(jìn)行交互。一期系統(tǒng)框架包括全面的基礎(chǔ)信息接入、高效的網(wǎng)絡(luò)傳輸、強(qiáng)大的數(shù)據(jù)資源中心、完善的應(yīng)用支撐服務(wù)和豐富的應(yīng)用展現(xiàn)系統(tǒng)，形成從前端接入到后端應(yīng)用的全過程信息化處理。一期系統(tǒng)架構(gòu)如圖1所示。

3 功能設(shè)計(jì)

一期系統(tǒng)在充分整合大余和瑞昌市第一次全國自然災(zāi)害綜合風(fēng)險(xiǎn)普查數(shù)據(jù)成果基礎(chǔ)上，針對山洪、地質(zhì)2類災(zāi)害，主要包括風(fēng)險(xiǎn)一張圖、風(fēng)險(xiǎn)趨勢分析、避險(xiǎn)轉(zhuǎn)移分析、風(fēng)險(xiǎn)管控、數(shù)據(jù)查詢、統(tǒng)計(jì)分析及系統(tǒng)管理模塊，功能如圖2所示。

3.1 風(fēng)險(xiǎn)一張圖

風(fēng)險(xiǎn)一張圖利用EGIS平臺中的基礎(chǔ)地理圖作為地圖服務(wù)支撐，展示山洪災(zāi)害和地質(zhì)災(zāi)害隱患點(diǎn)、監(jiān)測預(yù)警、風(fēng)險(xiǎn)趨勢等信息，包括監(jiān)測要素、專題圖層、氣象預(yù)警、汛情綜報(bào)、山洪災(zāi)害預(yù)警與站點(diǎn)預(yù)警子模塊。

(1)監(jiān)測要素。系統(tǒng)匯集了大余和瑞昌市山洪、地質(zhì)災(zāi)害危險(xiǎn)區(qū)人口房屋、安置點(diǎn)、轉(zhuǎn)移路線及自然災(zāi)害風(fēng)險(xiǎn)普查獲取的承災(zāi)體、綜合減災(zāi)資源、救援力量和綜合減災(zāi)示范單位創(chuàng)建中“一牌、兩圖、三清單”等數(shù)據(jù)，實(shí)現(xiàn)各個(gè)要素在作業(yè)底圖上的分布情況可視化，通過列表和查詢2種方式精確查找定位每個(gè)地圖要素。

圖1 系統(tǒng)架構(gòu)

圖2 系統(tǒng)功能結(jié)構(gòu)

(2)專題圖層。包括氣象監(jiān)測專題、山洪災(zāi)害專題、洪水風(fēng)險(xiǎn)專題、地質(zhì)災(zāi)害專題，每個(gè)專題內(nèi)針對專題主題設(shè)置不同的疊加圖層。例如，氣象監(jiān)測專題包括實(shí)況天氣、平均氣溫、點(diǎn)降水及面降水。

(3)氣象預(yù)警。實(shí)時(shí)接入江西省氣象預(yù)警，并且在作業(yè)底圖上實(shí)現(xiàn)預(yù)警可視化，并根據(jù)登錄賬戶所在市縣，推薦重點(diǎn)預(yù)警內(nèi)容。氣象預(yù)警分為紅、橙、黃、藍(lán)4個(gè)等級，展示氣象預(yù)警相關(guān)統(tǒng)計(jì)信息。

(4)汛情通報(bào)。根據(jù)時(shí)間、行政區(qū)劃、降雨標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行篩選，生成雨情、河道水情、水庫水情及預(yù)測數(shù)據(jù)的降雨量、水位的文字描述。根據(jù)篩選的時(shí)間范圍可以生成24h的水雨情通報(bào)文件。

(5)山洪災(zāi)害預(yù)警。基于遞進(jìn)式山洪災(zāi)害風(fēng)險(xiǎn)預(yù)警模式模型[5]，接入短臨降雨預(yù)報(bào)及關(guān)聯(lián)監(jiān)測站實(shí)時(shí)雨量數(shù)據(jù)，實(shí)現(xiàn)對山洪災(zāi)害危險(xiǎn)區(qū)精準(zhǔn)預(yù)警，并在底圖上閃爍，為決策者提供時(shí)間、雨量、轉(zhuǎn)移級別等關(guān)鍵信息。

(6)站點(diǎn)預(yù)警。基于實(shí)時(shí)雨量與水位數(shù)據(jù)，綜合利用氣象、水文、水利、地質(zhì)等監(jiān)測站點(diǎn)實(shí)時(shí)監(jiān)測數(shù)據(jù)，實(shí)現(xiàn)對山洪地質(zhì)災(zāi)害的監(jiān)測預(yù)警。

3.2 風(fēng)險(xiǎn)趨勢分析

風(fēng)險(xiǎn)趨勢分析側(cè)重災(zāi)害的預(yù)測與災(zāi)害過程分析、影響分析。包括降雨預(yù)測、山洪災(zāi)害風(fēng)險(xiǎn)預(yù)測與洪水風(fēng)險(xiǎn)分析。

(1)降雨預(yù)測。基于逐小時(shí)降雨雨量，監(jiān)測24h累計(jì)降雨情況，利用插值算法點(diǎn)數(shù)據(jù)到面數(shù)據(jù)的轉(zhuǎn)化，實(shí)現(xiàn)基于縣級的面降雨圖斑，方便決策者掌握降雨分布情況。

(2)山洪風(fēng)險(xiǎn)預(yù)測。基于氣象短臨(1、3h)降雨格點(diǎn)預(yù)報(bào)值關(guān)聯(lián)分析，實(shí)現(xiàn)最小預(yù)警單元為鄉(xiāng)鎮(zhèn)級及以下的山洪氣象風(fēng)險(xiǎn)預(yù)警，1h氣象預(yù)報(bào)空間精度最高可達(dá)1km×1km，能顯著提高山洪災(zāi)害風(fēng)險(xiǎn)預(yù)警空間分辨率。

(3)洪水風(fēng)險(xiǎn)分析。包括洪水風(fēng)險(xiǎn)分析計(jì)算及預(yù)設(shè)頻率的仿真淹沒過程模擬。用戶在實(shí)時(shí)水情數(shù)據(jù)的基礎(chǔ)上，設(shè)置相關(guān)參數(shù)、模擬開始時(shí)間和結(jié)束時(shí)間、預(yù)報(bào)時(shí)長、降雨數(shù)據(jù)和搶險(xiǎn)條件后，進(jìn)行洪水模擬計(jì)算，分析洪水風(fēng)險(xiǎn)信息。在計(jì)算的同時(shí)同步進(jìn)行洪水淹沒狀態(tài)展示。系統(tǒng)內(nèi)置不同頻率的洪水風(fēng)險(xiǎn)，可以對整個(gè)洪水的淹沒過程進(jìn)行模擬，可視化洪水的影響范圍，分析洪水的影響結(jié)果。

3.3 避險(xiǎn)轉(zhuǎn)移分析

避險(xiǎn)轉(zhuǎn)移分析著重為災(zāi)害之后的避險(xiǎn)轉(zhuǎn)移過程提供技術(shù)支撐，包括避險(xiǎn)轉(zhuǎn)移要素、避險(xiǎn)轉(zhuǎn)移專題圖層與緩沖區(qū)分析。

(1)避險(xiǎn)轉(zhuǎn)移要素。全面展示區(qū)域救援力量、救援裝備物資、醫(yī)療衛(wèi)生機(jī)構(gòu)、避險(xiǎn)場所(安置點(diǎn))等要素分布，并結(jié)合區(qū)域的風(fēng)險(xiǎn)趨勢情況，實(shí)現(xiàn)對區(qū)域避險(xiǎn)轉(zhuǎn)移要素的科學(xué)配置。

(2)避險(xiǎn)轉(zhuǎn)移專題圖層。將災(zāi)害危險(xiǎn)區(qū)與避險(xiǎn)場所(安置點(diǎn))進(jìn)行關(guān)聯(lián)，并提供2種轉(zhuǎn)移路線：山洪地質(zhì)災(zāi)害調(diào)查評價(jià)成果避險(xiǎn)轉(zhuǎn)移路線和地圖導(dǎo)航路線。

(3)緩沖區(qū)分析。對任意危險(xiǎn)區(qū)、災(zāi)害點(diǎn)、預(yù)警點(diǎn)設(shè)立任意半徑圓形緩沖區(qū)，按救援到達(dá)時(shí)間對緩沖區(qū)內(nèi)任意點(diǎn)位可配置的救援物資力量分類統(tǒng)計(jì)，并生成相應(yīng)的轉(zhuǎn)移路線規(guī)劃。

3.4 風(fēng)險(xiǎn)管控

包括風(fēng)險(xiǎn)一張表、預(yù)警信息關(guān)聯(lián)、風(fēng)險(xiǎn)預(yù)案管理及相關(guān)模塊。

(1)風(fēng)險(xiǎn)一張表。對自然災(zāi)害綜合風(fēng)險(xiǎn)普查成果數(shù)據(jù)、系統(tǒng)智能識別預(yù)警數(shù)據(jù)進(jìn)行統(tǒng)一管理，提供多條件篩選及查詢。收錄災(zāi)害隱患點(diǎn)、危險(xiǎn)區(qū)管控清單，風(fēng)險(xiǎn)隱患防控責(zé)任人清單，災(zāi)害救助責(zé)任人清單及脆弱人群數(shù)據(jù)庫等。

(2)預(yù)警信息管理。預(yù)警信息管理分為信息發(fā)布、信息審核、信息反饋。信息發(fā)布可以編輯預(yù)警信息，通過人員通訊錄選擇相關(guān)的負(fù)責(zé)人進(jìn)行預(yù)警信息的短信下發(fā)；預(yù)警信息須經(jīng)審核后方能發(fā)布，信息審核通過手機(jī)短信下發(fā)，接收信息人員填寫實(shí)際反饋信息，達(dá)到信息跟蹤的目的。

(3)風(fēng)險(xiǎn)預(yù)案管理。實(shí)現(xiàn)對各災(zāi)害預(yù)案的管理。自動(dòng)生成預(yù)案文件，設(shè)置預(yù)案觸發(fā)條件，達(dá)到預(yù)警之后系統(tǒng)智能推薦預(yù)案相關(guān)章節(jié)內(nèi)容，包括相關(guān)災(zāi)害處理措施、應(yīng)急響應(yīng)(要求、發(fā)布、指揮)、組織責(zé)任體系、相關(guān)責(zé)任人員等。

3.5 數(shù)據(jù)查詢

數(shù)據(jù)查詢模塊實(shí)現(xiàn)對系統(tǒng)內(nèi)水利、地質(zhì)、氣象、救援物資隊(duì)伍、避難場所等各類信息的查詢，提供多條件篩選查詢功能。

3.6 統(tǒng)計(jì)分析

統(tǒng)計(jì)分析模塊以表格或者圖表的形式對系統(tǒng)數(shù)據(jù)進(jìn)行統(tǒng)計(jì)分析，目前設(shè)置救災(zāi)人口統(tǒng)計(jì)、預(yù)警信息統(tǒng)計(jì)、隱患統(tǒng)計(jì)、避險(xiǎn)轉(zhuǎn)移人員信息統(tǒng)計(jì)等。

3.7 系統(tǒng)管理

管理和維護(hù)著系統(tǒng)運(yùn)行的基礎(chǔ)參數(shù)和數(shù)據(jù)，包括用戶信息管理、市縣人員通訊錄、角色權(quán)限設(shè)置、操作日志管理、菜單管理及數(shù)據(jù)字典管理。

4 結(jié)語

江西省自然災(zāi)害風(fēng)險(xiǎn)隱患識別與管控系統(tǒng)(一期)以瑞昌市和大余縣為試點(diǎn)，以山洪災(zāi)害和地質(zhì)災(zāi)害為業(yè)務(wù)切入點(diǎn)，深度融合氣象、水文、水利、地質(zhì)等單災(zāi)種和承災(zāi)體、綜合減災(zāi)能力等多源數(shù)據(jù)，切實(shí)延長了災(zāi)害風(fēng)險(xiǎn)防控?cái)?shù)據(jù)鏈，通過風(fēng)險(xiǎn)一張圖、風(fēng)險(xiǎn)趨勢分析、避險(xiǎn)轉(zhuǎn)移分析、風(fēng)險(xiǎn)管控、數(shù)據(jù)查詢、統(tǒng)計(jì)分析及系統(tǒng)管理等功能為山洪地質(zhì)災(zāi)害精準(zhǔn)監(jiān)測預(yù)警和避險(xiǎn)轉(zhuǎn)移提供有效支撐。由于自然災(zāi)害綜合風(fēng)險(xiǎn)普查工作尚未完成，今后還可結(jié)合區(qū)域自然災(zāi)害風(fēng)險(xiǎn)區(qū)劃及防治區(qū)劃成果，進(jìn)一步提高避險(xiǎn)轉(zhuǎn)移精度。