应急指挥地理信息系统的设计与实现

廖 微， 王少华 ， 彭向军， 戴 健

（1.北京油料研究所 北京 102300；2.北京超图软件股份有限公司 北京 100015）

在应急管理中，应急地理信息系统发挥着越来越重要的作用，应急地理信息系统以地理信息技术为基础，结合地理信息技术、遥感技术和卫星定位技术等优势，充分利用地理信息系统空间查询分析能力和直观生动的信息展现能力[1-3]为应急指挥决策提供强有力的信息支持。

应急指挥地理信息系统为应急指挥提供完善的空间信息的支持，系统将各级部门的地理空间相关信息资源，以“地理信息系统”为容器建立起一个包罗万象的“应急信息资料库”，为作业人员提供准确、快速、全面的应急信息支持；应急指挥地理信息系统为应急指挥提供空间分析的辅助决策支持，基于地形特征及应急资源的空间分布，采用特定的分析模型和算法[3]，实现可视域分析、通视分析、淹没分析、化学物品扩散分析等分析，为辅助决策提供科学可靠的依据。在系统运行使用中应提供分析模型的扩展机制，不断根据实际应用需求增强分析和辅助决策功能；应急指挥地理信息系统为应急指挥提供流程化、图形化、实时化的信息处置支持，通过信息化的手段实现对处置过程的流程引导，减少处置过程发生疏漏的可能性；同时以二三维标绘图[4]、动态推演的方式来展现应急处置方案，与视频、北斗系统集成，实现实时态势信息的图上展现，最终为指挥决策提供一种可视化的指挥决策信息展示与流转工具。

1 应急指挥地理信息系统设计需求分析

根据业务需求，应急指挥地理信息系统的功能主要包括多源数据集合、基本地理空间数据查询浏览、应急指挥日常准备工作、应急指挥辅助决策和系统运行管理5个方面。

1）多源空间数据的集成需求。应急指挥地理信息系统为应急指挥管理人员提供统一的基础数据管理工具，通过该工具实现各类影像、地形、矢量数据的统一导入，能够对数据进行括配准、建立空间索引[5]、快速显示风格设置及空间数据快速发布等操作。

2）基本地理空间数据查询浏览需求。基于二三维电子地图实现空间位置信息定位导航、空间查询、空间分析量算、地图整饬、地图打印、地图标注等功能。

3）应急指挥日常准备工作需求。日常准备工作包括应急资料的录入、数据更新、应急预案的制作管理、应急处置流程的定制、应急指挥标绘图的制作管理和应急分析模型的扩充等五个方面。

4）应急指挥辅助决策需求。在应急处置过程中进行事件周边环境分析、社会信息空间分析、灾害预测分析，实现对决策指挥流程的引导，以图形化、动态推演等方式展现事件处置过程，通过与外部信息系统的集成实现视频、位置信息的实时显示及实时指挥调度。

5）应急指挥系统运行管理需求。为确保应急指挥系统持续有效运行，需提供安全控制和配置工具，实现用户权限管理、应用界面定制管理、系统日志管理和系统备份恢复等功能。

2 系统总体架构

2.1 应急指挥地理信息系统架构

在安全保密规范和业务执行规范的约束下，应急指挥地理信息系统总体设计由运行环境设计、应用支撑、应急信息资源汇聚平台、管理维护系统、应急指挥应用系统和应用终端等6个层次构成。应急指挥地理信息系统总体架构设计如图1所示。

2.2 应急指挥信息资源汇聚平台

应急指挥信息资源汇聚平台主要由数据和服务构成。平台中的数据主要由基础地理空间数据[6]、应急指挥业务数据和应急指挥相关专题数据构成（如图2所示）。

图1 应急指挥地理信息系统体系架构图Fig.1 Framework of emergency command GIS

图2 应急指挥系统数据库总体结构图Fig.2 Data general structure of emergency command GIS

基础地理空间数据包括了基础测绘数据、遥感影像数据高清遥感影像数据和基础地理空间矢量数据，、导航数据、标准地名地址数据、高精度地形数据。主要作为二三维可视化和空间查询分析的支撑，数据量较大，数据更新周期较长。

应急指挥业务数据是应急地理信息系统的核心业务数据，主要包括应急资源库、应急预案库、专家库、案例库、知识库等应急指挥辅助决策所需要的核心业务数据。

应急指挥相关专题数据是通过协调或直接接入到专业应急专题数据，包括实时定位数据、社会统计数据，以及部队、地震、气象、人防、公安等行业的应急专题数据。

在大量基础数据和应急数据的基础上，系统基于SuperMap GIS的SuperMap iServer服务式GIS平台，针对应急业务构建应急指挥地理信息系列服务 （应急辅助分析服务、应急资源采集服务、拓扑分析服务等等），采用面向服务架构（Service-Oriented Architecture，简称 SOA）建立起了应急指挥信息服务总线，通过应急指挥信息服务总线实现了核心运行模块在不同应用终端的组合复用。

2.3 应急指挥应用

应急指挥应用是应急指挥地理信息系统的核心功能模块，主要包括应急资源管理子系统、应急预案管理子系统和应急指挥辅助决策子系统。

应急资源管理子系统主要应用于日常应急准备工作中，使用者可以基于二三维电子地图录入指挥决策和指挥调度所需的空间信息，包括重点应急资源、应急案例、视频监控点等应急资源信息的录入。

应急预案管理子系统应急预案的主要用于针对可能发生的重大突发事件制作处置预案。

应急指挥辅助决策子系统主要服务与重大事件的指挥决策过程。通过本系统打开应急处置预案，可使用预案中预先定义好的流程来引导事件的处置过程，并在处置过程职能调用各种空间查询分析功能，提供应急必须的资料和信息，避免处置过程出现重大疏漏。

2.4 应用终端

应急指挥地理信息系统应用终端定义了系统运行或信息流转涉及到的硬件设备。应急指挥地理信息系统主要运行指挥大屏、IDB和PC指挥终端上。通过特定的安全接入设备和通信设备，系统可接入视频监控图形、应急信息，可连接通信设备进行视频、语音通信。

2.5 系统运行环境设计与实现

考虑到应急指挥地理信息系统具有较高的安全需求，应急指挥地理信息系统运行于与外界物理隔离的网络环境，在需要接入外界信息时，可安全接入设备与专用网络连接[8]。应急指挥地理信息系统运行环境总体上可分为服务端、应用端和接入端3个部分，如图3所示。

应急指挥地理信息系统服务端由基础空间数据库服务器、空间服务发布服务器、应急资源数据库服务器和应急指挥辅助决策服务构成。

应急指挥地理信息系统应用端是系统使用者发生直接交互的计算机设备，应用端设备主要包括管理维护终端、应急处置终端、显示大屏、IDB、打印机/绘图仪。

应急指挥地理信息系统接入端主要用于接入应急指挥所需的外部信息，如应急信息、通信调度信息和视频监控图像信息。

3 结束语

图3 应急指挥地理信息系统运行架构设计图Fig.3 Design buleprint of emergency command geographical information system operation

应急指挥地理信息系统需要结合应急管理的需求，通过直观高效的展示方式对国家或城市的应急突发事件进行指挥管理，辅助应急指挥人员实时掌握周边应急资源态势，快速制定有效的应对措施，实现与其他业务系统协调统一，确保在应急指挥过程中起着核心支撑作用。下步将考虑结合时空大数据技术，满足应急指挥地理信息系统高性能处理需求。

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