“大数据”应用于地震应急的新进展——手机热力图机器人全国地震值班系统

姚 迪

“大数据”应用于地震应急的新进展
——手机热力图机器人全国地震值班系统

姚 迪

在信息技术日新月异、大数据技术风起云涌、信息生成机制发生革命性变化的背景下，分析我国震后灾情获取面临的困境，探讨手机热力图在地震应急中的应用。本文以浙江省地震局手机热力图国内地震值班系统的研发与应用为例, 详述其之于地震应急救援的可喜前景,同时也指出该系统尚有技术提升空间和细节改善需求。

大数据 地震应急 手机热力图

1 为什么需要大数据

高效的救灾行动必须依靠政府正确的救灾决策，而政府的救灾决策则取决于政府对灾情的认知程度。因此，灾情信息是政府抗震救灾的重要决策依据。作为防震减灾工作的主管部门，地震局有责任和义务去及时获取灾情，及时分析判断，及时提取出有助于抗震救灾决策的关键信息，真正起到政府参谋助手的作用。

汶川地震后，我国地震应急形成了“应急准备、震时响应、应急处置、恢复重建”的四阶段工作模式。其中震时响应是指震后2小时内的决策过程，即在 0－2小时内快速持续获取灾情，分析判断灾情，拟定救灾方案，完成指挥决策，部署救援力量。可见，响应是否得当是应急行动有效与否的基础，我们需要的以地震应急为目标的灾情服务应当尽可能地精准、及时和全面。

但是，震时响应阶段往往正处于“黑箱期”。即由于灾区通信、交通不畅或中断，灾情的统计与上报需要一定的时间，完整的灾情获取十分困难，甚至无法和灾区取得联系。因此，黑箱期灾情获取的途境就是必须通过不依赖灾区上报的手段去获取灾情。而现有的快速评估系统只能依靠经验模型进行快速计算，这种计算的结果往往不能准确快速地获得极灾区位置和范围、极灾区烈度、人员伤亡情况、重大次生灾害分布、建筑物破坏等。换言之，我们迫切需要发展其他的监控或监测手段间接地去获取灾情。

“大数据”时代的到来，为发展新的灾情信息快速获取技术、为提高震后应急决策的科学性和精准性提供了历史性机遇。

热力图研讨会

2 大数据应用之手机热力图全国地震值班系统

也立即将大数据思维应用到地震应急的相关研究中，开发了一些跨行业大数据灾情获取技术，不断弥补传统手段的不足，缩短黑箱期。一是利用通讯基站，移动基站的静默是重要的灾情标志；地震发生时，强烈的震动可能会对基站的光纤、设备、机房等设施造成一定的损坏，从而影响基站的正常运行，导致基站退服。在震后10分钟，移动通讯运营商就可以确定退服基站的位置和分布。二是利用网络舆情信息。震后，灾区内或受影响的灾区周边区域的民众会大量在微博、QQ群、论坛上发布地

互联网发展以后，加上科技方面的发展，数据成为新的生产资料，计算能力成为新的生产力。正如《大数据时代》所言“人类从依靠自身判断做决定到依靠数据做决定的转变，是大数据做出的最大贡献之一。”

地震应急专家们震消息和他所知道的灾情信息，通过这种信息的及时收集和分析，可以有效了解灾区局部的灾情，通过一定的技术分析来推测灾区灾情的总体概况。但是这两者之于地震部门的困境是与相关部门的信息共享举步维艰，运营商不能给我们开放后台信息，比如：发帖人的IP地址等。

在此背景下，浙江省地震局按照“两个坚持、三个转变”的新要求，充分利用杭州互联网+产业发展高地的优势，锐意创新，手机热力图全国地震值班系统应运而生。

什么是热力图？就是利用获取的手机数据，定位该区域的用户数量，通过用户数量渲染地图颜色，实现实时展示该地区人口密度。热力图其实就是手机数量的分布图，当然代表那个时刻的该地区的人流，所以热力图也叫“人口热力图”。

临安4.2级地震前后5分钟手机人流热力图

热力图之于地震应急会带来什么？浙江省地震局早在2014年就开始酝酿展开研讨，目标是通过热力图来提供震区人员地震前后多时间节点的实时动态变化，特别是大震巨灾时由于基站退服（地震烈度≥Ⅷ）造成的人流分布数据缺失，快速圈定重灾区实时人口分布，为政府决策和灾难救援提供重要的参考信息。实现思路是大数据+移动互联网+人流热力图分析。

我们寻找到热心公益的杭州个推公司提供强大的手机位置大数据源。

我们与杭州远眺公司联合开发人口热力图机器人全国地震值班系统。远眺公司主要采用了时间统计特性研究和空间运动特性研究的分析方法，构建相应动力学模型来探索这些统计特性背后的动力学机制。

目前，该系统技术上相对成熟，可以实现：一是人流热力图。可以查看每个区域的人流热力图，实时掌握区域人流密度情况。二是热力图回放。查看在不同时间点的热力图变化，可以比对地震前后的人流变化情况。三是热力图自动生成。系统对接EQIM系统，试运行期间，当国内3.0级以上地震发生，EQIM正式发布后10秒内人口热力分布图自动触发生成截图。

2017年1月12日，手机热力图机器人全国地震值班系统正式运行，至2017年7月11日16时，共进行182次全国3.0级及以上地震的值班，机器人性能稳定，并在一些地震应急中进行了尝试性应用，表现良好，反响不错。在4月12日临安4.2级地震发生后，该系统立即形成震前震后5分钟两张人流热力图，得出重要结论，震中无人、5公里半径只有1000人，属于人员稀少地区，为浙江局地震应急指挥与决策提供了智力支持和技术保障。8月8日21时19分四川省阿坝州九寨沟县7.0级地震发生后，该系统于21时37分（台网中心正式测定报告发出后10秒）即产出第一幅热力图产品（震前5分钟人口热力图），21时39分第二张（震后5分钟人口热力图）产品产出。按照程序规则，当发生7.0-7.4级地震时，机器人自动在热力图上标示出以震中为圆心的60公里半径圆（经验统计约相当于地震烈度VII度及以上区域）及30公里半径圆，并给出相应范围内的人口数量。

九寨沟7.0级地震前后5分钟手机人流热力图

3 热力图地震值班系统的应用前景

手机热力图全国地震值班系统推出以来，我局已经分别与青海省地震局、宁夏地震局等签署了手机人流热力图值班系统服务合作协议，就共同致力于热力图开发充满信心。

我们认为，手机热力图机器人全国地震值班系统之于地震应急救援主要有以下七个方面的应用前景。

一是该系统可以快速修正人口数据，判断灾区真实的人口分布情况。

二是根据震前震后热力图产出对比分析人口分布差异，可判断出人员的疏散方向和疏散区域，得出人员的集中区域，继而判断出极重灾区位置。可解决汶川地震出现的极震区与震中不重合造成的灾情判断困难的问题。

三是针对我国东部地区中小有感地震应急，能快速圈定地震有感范围、极灾区和成灾区范围、为政府快速确定应急响应级别提供技术支持。

四是可以勾画地震影响图（定量）。

五是根据热力图动态变化确定重点救援目标，如出现热力图不随时间演化的区域，即重点救援目标指引。如若能实现精确定位到个体，便可进一步预估伤亡数量，并预测救援物资和人员需求。

六是根据热力图动态变化快速判断道路是否畅通。从而快速生成最佳路径，引导救援队伍。

七是根据震前震后热力图产出对比人口的流动轨迹，形成流动模式，这对于人道主义救援和灾后重建意义重大。

浙江青海开展手机人流热力图值班系统服务合作

4 问题与建议

手机热力图机器人全国地震值班系统应用于地震应急救援的前景令人振奋，但是必须看到这一切前景实现的前提是必须在有人区，且利用智能设备的有人区。同时，由国内经济社会发展不平衡的现状决定，东南部地区应用效果必强于西北部。多震省份与少震弱震区对该系统的需要也不尽相同，需要系统按需进一步产出差异化产品。

尽管该系统在理论技术上已经较成熟，但是在向全国推广而言，尚有很多技术细节有待规范，许多技术应用有待挖掘，比如系统信息的产出方式、失效等规范设定，系统信息的及时共享与发布的路径统一等。

该系统本质上体现的是时间点的对比和变化趋势，呈现出人口总体的行为特征，因此即使精度进一步提高，在重点目标救援上的准确率也不会太高；但是另一方面，是否可以充分利用这种人群差异化的行为特征选择培养潜在的热心公益人群，激发个体参与灾情传递的热情，形成政府与公众灾情信息融合共生的良性生态，给救灾减灾工作注入了源源不绝的新鲜血液。

作者单位：浙江省地震局