引言

进入21世纪以来,我国已发生2次8级以上巨震,1次是2001年的昆仑山8.1级地震,由于发生在无人区,损失较小;另1次就是举世震惊的2008年5月12日的四川汶川8.0级强烈地震,造成了巨大的人员伤亡和前所未有的经济损失。研究认为,未来我国大陆可能发生7.0级以上地震的可能性较大,甚至有发生8.0级以上特大地震的危险,未来震情形势不容乐观,我国绝大多数省、自治区和直辖市都面临严重的潜在地震灾害威胁。通过对汶川8.0级特大地震的深刻总结与反思,地震应急指挥系统暴露出了很多问题,如:地震预警系统缺失、灾情信息获取困难、应急救援协调指挥沟通不畅等等,地震紧急救援能力和应急指挥能力亟待进一步提高。汶川地震应急中所发现的这些问题,不仅需要从法律、法规、机制方面加以研究和解决,更需要建立解决问题的具体技术手段,包括:地震安全信息服务、地震预警系统、灾情快速获取系统、应急联动协同系统和救援指挥系统,只有在建立相关法律法规的同时,建立功能完备的技术支持体系,才能在未来避免同样问题的发生。

为迅速响应、高效应对包括破坏性地震在内的各类突发公共事件,我国确定了党委领导、政府负责、部门联动、军地协作、社会参与的应急管理体制,形成了统一指挥、功能齐全、反应灵敏、运转高效的应急机制,在有效应对非典、洪涝、低温冰冻等灾害中发挥了重要作用。“十五”期间建成的国务院抗震救灾指挥部技术系统和31个省的抗震救灾指挥部技术系统,虽然已初步构成了地震应急指挥技术系统的内部框架,并实现了部分应急指挥功能(姜立新等,2003a)。但是,从整个应急指挥体系的角度看,目前我国的地震应急指挥技术系统还是一个“指挥孤岛”,即仅仅是在一个点上建设了一些软硬件系统和指挥场所,而应急指挥系统所必须的“信息触角”、“部门联动”、“专家协同”等功能基本属于空白,与国家对地震应急工作的整体要求差距甚大。当前,国家应急体系已形成以政府应急办为前台、各类应急指挥机构为后台的联动协同的公共应急新格架。为适应这一重大变化,地震应急必须走向联动协同,着重解决好前后方、部门间、军地间的联动问题,解决好所涉单位、部门专家团队的实时协同问题。建立健全各级地震应急指挥机构与同级政府公共应急平台间的衔接和协调关系,实现多部门间的协同应对,这是国家公共应急体系发展的要求,也是地震应急救援领域建设与发展的紧迫任务之一,这样可切实提高政府应对地震灾害事件的管理能力和协同能力(姜立新等,2003b)。

1 地震应急指挥协同需求分析

地震发生后,按照地震应急预案,必须在30分钟之内为有关部门提供信息,因此要求具备以下两点应急联动能力:一是在震后15分钟内启动并接通国家应急平台;二是震后30分钟内启动并接通各个指挥部成员单位和其他相关应急指挥机构。同时需要对地震灾情进行快速处理,以便在短时间内向指挥部提供应急决策建议,特别是对一些重点目标或重要设施的行动处置建议。这就需要各相关专业部门协同开展评估和处置,因此必须实现以下两点协同评估能力:一是在震后30分钟内建立协同工作关系;二是在震后1小时内完成初次协同评估和协同决策(姜立新,2005;苗崇刚等,2004)。

汶川特大地震应急救援和抗震救灾实践表明,我国应对巨大地震灾害的各项准备工作仍有许多薄弱环节亟待加强,各部门之间缺乏有效的沟通机制和联动协同能力,单打独斗现象较为普遍。面对汶川地震近40万km2的地震灾区,救援队伍调度、灾害现场责任制、灾情信息沟通、基础数据交换、水库堰塞湖抢险、滑坡泥石流抢险、灾害损失评估、救灾物资发放、通信资源的统一使用等诸多事项,在震后初期表现得较为无序,救援场面较为混乱,救援指挥工作缺乏统一部署和有效的部门间协调,直到后期才逐步纳入统一管理的轨道(帅向华等,2009a;2009b)。

通过联动协同机制的建立,将进一步提升国家地震巨灾紧急动员能力、协同联动能力、应急救援能力和组织保障能力,建立健全部门联动、军地协作、上下协同应对巨灾的体制和机制,切实提升地震应急、紧急救援、抗震救灾、评估分析和恢复重建等组织保障能力,加速各地、各级和地震现场应急指挥技术系统建设,构建科学统一的地震应急指挥协同平台,加强部门、军地、社会应急救援协同演练和保障能力建设等。地震应急指挥协同平台是在地震应急基础数据库基础上,针对政府指挥、联动协同、救援决策、灾区救灾、国际救援等多种需求,分别进行处理和加工,形成各种应急救援信息服务产品,并为地震应急联动服务提供技术支撑(帅向华等,2011)。

2 地震应急指挥协同技术平台构成

地震应急指挥协同技术平台由国家协同控制节点、专家协同工作单元和地震专业机构协同单元三个层次结构组成,在国务院抗震救灾指挥部建立国家地震应急协同工作控制节点,管理各协同单元和省级指挥中心和国家抗震救灾指挥部之间的地震协同应急功能。应急指挥与协同应用系统是该平台的基础,由国家地震应急协同工作控制节点、区域地震应急协同节点、行业专家协同工作单元和地震专业机构协同工作单元组成(图1)。

图 1 协同单元构成图 Fig. 1Structure of collaborative work units

应急指挥与协同应用平台以地震行业专网、国家电子政务专网、互联网等为信息通道,在国务院抗震救灾指挥部地震应急指挥技术系统平台(“十五”已建成)的基础上,充分利用各行业专业数据库、专业分析系统、专业分析模型,建立一个针对国务院抗震救灾指挥部与专家单元和专业地震机构之间的开放的信息交互、协同工作平台和工作关系,为地震灾情评估和应急救援提供专家协同支撑。整个技术系统由协同专用网段、视频会议、信息压缩和加解密、信息汇总与协同控制、协同安全管理、协同调度、国家中心协同控制管理软件、协同单元接入、专业机构协同软件构成。其总体结构如图2所示。

图 2 协同工作支撑子系统结构示意图 Fig. 2System structure of supporting subsystems for collaborative work
3 应用支撑系统设计

应用支撑系统主要包括网络应用数据压缩机、数据加解密机、网络交换机、视屏会议终端、IP电话、图形显示投影设备、协同安全控制模块、系统汇总与协同总控模块、协同调度模块、系统管理服务器和协同响应工作站。其中需要特别说明的是,国家中心的网络应用数据压缩机采用统一规划、统一共享原则,各应用系统使用统一的网络应用数据压缩机。国家中心涉及两套网络,分别为地震行业网和国家政务外网,因此,需要在两个网络出口分别部署网络应用数据压缩机;国家中心的数据加解密机采用统一规划、统一共享原则,国家中心各应用系统使用统一的数据加解密机。其基本工作技术流程如图3所示。

图 3 协同应用支撑系统工作技术流程图 Fig. 3Flowchart of supporting system for collaborative application
4 协同工作应用系统设计

协同工作应用系统主要包括3个专业应用软件:国家中心协同控制管理软件、专家协同工作单元专业软件、专业地震机构地震应急协同工作单元专业软件。

(1)国家中心协同控制管理软件设计

国家中心协同控制管理系统实现国家中心内部协同环境以及与外部协同单元的协同互操作、协同调度和协同过程的记录,为地震应急期间提供协同工作技术支撑。该系统包括以下5个部分:系统管理、协同评估数据集成与定向传送、协同应用记录管理、协同数据库管理、协同信息分析。体系结构设计如图4所示。

(2)专家协同工作单元软件设计

针对地震灾害评估与决策过程中的业务需求,建设行业专家协同工作单元,汇集相关的行业专家和专业方法/模型/知识;在统一的网络基础、数据资源和协同工作软件的支持下,同相关部门建立密切的信息交换和沟通渠道,在灾害发生的不同阶段,会同相关行业专家开展地震灾害损失评估(图5)。

(3)专业地震机构地震应急协同工作单元软件

以地震行业专网为信息通道,在国务院抗震救灾指挥部地震应急指挥技术系统平台的基础上,充分利用地震专业机构的专业数据库、专业分析系统、专业分析模型,建立一个开放的信息交互、协同工作平台和工作关系,为地震灾情评估和应急救援提供专家协同支撑(图6)。

5 终端系统及接口设计

协同工作子系统的终端系统是各个协同单位,包括专家协同工作单元和地震专业协同机构工作单元,同时还兼顾区域抗震救灾指挥部。接口涉及音频、视频、SMS、计算机信号、音视频等,其中SMS属于软硬件一体的接口控制,由各专业设备厂商提供服务,而计算机信号通过数据总线方式进行信息协同(图7)。

6 讨论

地震是一个突发性灾种、涉及面广、破坏性强,抗震救灾是全社会共同面对的问题,而不是一个部门、一个地区、一个行业或一种技术能够解决的,这就需要在一个共同的环境下进行协同配合,各部门必须相互支援、统一调度指挥和协同行动,才能有效地开展抗震救灾工作(张百成等,2005)。鉴于目前我国部门和行业管理体制存在部门分割、行业分割等现状,必须通过政府的有效协调,建立围绕国家和省级抗震救灾指挥部的多部门联动协同机制和信息沟通与数据交换渠道,一旦发生重大破坏性地震,才可以形成前后方一体、多部门一体、全社会一体的协同抗震救灾局面,避免各自为政、相互孤立、信心沟通不畅的困境。通过联动协同机制的建立,将进一步提升国家地震巨灾紧急动员能力、协同联动能力、应急救援能力和组织保障能力(姜立新等,2011),建立健全部门联动、军地协作、上下协同应对巨灾的体制和机制,切实提升地震应急、紧急救援、抗震救灾、评估分析和恢复重建等组织保障能力,加速各地、各级和地震现场应急指挥技术系统建设,构建科学统一的地震应急指挥平台,加强部门、军地、社会应急救援协同演练和保障能力建设等。

图 4 协同应用体系结构设计图 Fig. 4Structure design of collaborative application
图 5 专家协同工作单元数据流程和系统逻辑结构 Fig. 5Data flow and logical structure of expert’s collaborative application unit
图 6 专业地震机构地震应急协同工作系统体系结构图 Fig. 6Structure of the earthquake emergency collaborative work system for earthquake emergency management departments
图 7 终端系统及接口设计 Fig. 7Diagram of terminal system and interface design
参考文献
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