江西省自然灾害风险隐患识别与管控系统(一期)设计与实现

王清和，刘业伟，陈 浩，汪国斌，季浩文，刘珮勋，江顺淅

(1.江西省应急管理科学研究院，江西 南昌 330001；2.江西省水利科学院，江西 南昌 330029;3.江西鄱水信息科技有限公司，江西 南昌 330029)

江西省地处长江中下游南岸，降雨丰沛、水系发达，边缘群山环绕，中部丘陵起伏，北部平原坦荡，形成了南窄北宽以鄱阳湖为底部的盆状地形[1]，2020年江西省森林覆盖率稳定在63.1%。独特气候条件、地理环境、作物分布、江湖关系等因素导致江西省自然灾害多发频发，多雨季节，山丘区山洪灾害、山体滑坡、泥石流多发，又因境内山地、丘陵植被丰富，高温少雨天气极易发生森林火灾，加之境内矿产资源丰富，易因采矿活动引发地面沉陷及岩溶塌陷等地质灾害。据统计，“十三五”期间，江西省共发生洪涝、风雹、台风、干旱、低温冷冻等自然灾害114次[2]。其中，山洪、地质灾害具有突发性强、破坏性大、来势凶猛等特性，已成为江西省灾害性最强、预警预报最难的自然灾害之一。例如，2006年“格美”台风重创江西中南部，受短时强降雨影响，多地山洪暴发，部分地区出现崩塌、滑坡、泥石流等地质灾害，给当地经济社会发展造成严重损失[3]。近10a来，我国开展了山洪灾害调查评价、洪水风险图编制、地质灾害风险调查等工作，但以上工作实施范围有限，且未能从灾害链的角度，统筹区域各类资源，构建风险识别、监测预警及避险转移的防灾减灾实施行动链。鉴于此，迫切需要从新时期防灾减灾救灾的需求出发，将单灾种数据与承灾体、综合减灾资源融合，以全方位提升自然灾害的监测预警、避险转移安置能力。

1 现状分析

近年来，为提高防灾减灾抗灾能力，江西省相关涉灾部门开展了系列信息化系统建设，省水利厅建设了防汛抗旱指挥系统、山洪灾害监测预警系统，省地震局建设了江西地震应急指挥技术系统，省减灾备灾中心建设了减灾救灾应急指挥信息平台，省自然资源厅正在开展江西省地质环境信息化项目建设。省应急管理厅组织建设了江西省应急管理综合应用平台，该平台依托省电子政务外网和政务云，整合了省应急管理厅、省水利厅、省自然资源厅、省气象局等有关单位的部分应急管理信息化资源和业务，实现了跨部门和跨层级业务协同。由于江西省应急管理厅组建仅3a左右，在业务工作中部分处室使用得仍为转隶之前原部门的业务系统，但是各业务系统分散且独立，未能真正实现应急管理大融合，业务应用支撑系统深度不足，具体问题表现如下。

(1)未形成覆盖完整灾害防控过程数据链。地质、水利、地震、林业、气象等单灾风险信息、监测预警信息等业务系统数据分散且独立、数据共享不充分，并且单灾种数据未能与承灾体、综合减灾资源等融合，形成完整的灾害防控数据链。

(2)多灾种灾害综合风险趋势研判精度有待提高。针对山洪、地质等突出性较强的灾害，预警的时效性和精度待提高，尤其是考虑气象水文、下垫面要素等条件变化，气象-山洪-地质灾害综合风险趋势研判精度有待提高。

(3)避险转移及资源配置精准性有待提高。灾害发生后，较难实时掌握危险区群众最新避险转移动态，加之区域应急避险场所、物资多，资源配置时效性和精准性及现场救援指挥能力有待进一步提高。

根据国家统一部署[4]，全国于2020—2022年分年度开展第一次全国自然灾害综合风险普查工作，2020年为试点阶段，2021—2022年为全面普查阶段，其中江西省大余县、兴国县、瑞昌市3地被列为试点地区。此次普查首次实现我省水旱灾害、地质灾害、森林火灾、地震灾害、气象灾害等风险要素调查、风险评估区划和综合防治区划等全链条式普查，实现致灾要素、承灾体和综合减灾能力数据有机融合。因此，基于自然灾害综合风险普查、山洪灾害调查评价、地质灾害调查成果，通过融合致灾要素、承灾体、综合减灾资源等多源数据，构建覆盖山洪地质灾害风险管控全过程数据链，能有效提升灾害监测预警、避险转移的精准性。

2 总体设计

2.1 总系统概述

江西省自然灾害风险隐患识别与管控系统(本文简称“总系统”)聚焦江西水旱灾害、地质灾害、森林火灾、地震灾害、气象灾害等主灾种，深度融合致灾要素、承灾体、综合减灾资源等多源数据，构建覆盖自然灾害风险管控全过程数据链，最终为精准研判灾害形势、精准发布预警信息、精准避险有效实施、精准救援快速开展提供辅助支撑。

总系统采取“分步实施、分级应用”的方式建设，按照全省一张网、一张图、全灾种、大应急的顶层设计，从业务应用需求分析入手，全面推进自然灾害防治与应急管理的深度融合，运用大数据、人工智能等先进技术，通过利用江西省应急管理综合应用平台提供数据支撑，以GIS平台提供底图及相关地图服务为支撑，实现自然灾害信息汇聚、自然灾害“一张图”、风险态势智能分析、预报预警、信息发布、转移安置等自然灾害防治业务流程。

2.2 一期系统设计

江西省自然灾害风险隐患识别与管控系统(一期)(本文简称“一期系统”)为总系统的第一期建设系统。一期系统结合自然灾害综合风险普查、山洪灾害调查和地质灾害调查等成果，以瑞昌市和大余县为实施范围，针对江西多发频发的山洪灾害和地质灾害，接入气象、水利、自然资源等专业监测系统各类数据，融合致灾要素、承灾体、综合减灾资源等多源数据，构建覆盖山洪地质灾害风险管控全过程数据链，为山洪地质灾害精准监测预警和避险转移支撑。

一期系统作为江西省应急管理综合应用平台大框架下的子应用之一，与应急管理管理厅各内部系统及相关单位系统交互数据通过应急管理综合应用平台的数据治理系统进行交互。一期系统框架包括全面的基础信息接入、高效的网络传输、强大的数据资源中心、完善的应用支撑服务和丰富的应用展现系统，形成从前端接入到后端应用的全过程信息化处理。一期系统架构如图1所示。

3 功能设计

一期系统在充分整合大余和瑞昌市第一次全国自然灾害综合风险普查数据成果基础上，针对山洪、地质2类灾害，主要包括风险一张图、风险趋势分析、避险转移分析、风险管控、数据查询、统计分析及系统管理模块，功能如图2所示。

3.1 风险一张图

风险一张图利用EGIS平台中的基础地理图作为地图服务支撑，展示山洪灾害和地质灾害隐患点、监测预警、风险趋势等信息，包括监测要素、专题图层、气象预警、汛情综报、山洪灾害预警与站点预警子模块。

(1)监测要素。系统汇集了大余和瑞昌市山洪、地质灾害危险区人口房屋、安置点、转移路线及自然灾害风险普查获取的承灾体、综合减灾资源、救援力量和综合减灾示范单位创建中“一牌、两图、三清单”等数据，实现各个要素在作业底图上的分布情况可视化，通过列表和查询2种方式精确查找定位每个地图要素。

图1 系统架构

图2 系统功能结构

(2)专题图层。包括气象监测专题、山洪灾害专题、洪水风险专题、地质灾害专题，每个专题内针对专题主题设置不同的叠加图层。例如，气象监测专题包括实况天气、平均气温、点降水及面降水。

(3)气象预警。实时接入江西省气象预警，并且在作业底图上实现预警可视化，并根据登录账户所在市县，推荐重点预警内容。气象预警分为红、橙、黄、蓝4个等级，展示气象预警相关统计信息。

(4)汛情通报。根据时间、行政区划、降雨标准进行筛选，生成雨情、河道水情、水库水情及预测数据的降雨量、水位的文字描述。根据筛选的时间范围可以生成24h的水雨情通报文件。

(5)山洪灾害预警。基于递进式山洪灾害风险预警模式模型[5]，接入短临降雨预报及关联监测站实时雨量数据，实现对山洪灾害危险区精准预警，并在底图上闪烁，为决策者提供时间、雨量、转移级别等关键信息。

(6)站点预警。基于实时雨量与水位数据，综合利用气象、水文、水利、地质等监测站点实时监测数据，实现对山洪地质灾害的监测预警。

3.2 风险趋势分析

风险趋势分析侧重灾害的预测与灾害过程分析、影响分析。包括降雨预测、山洪灾害风险预测与洪水风险分析。

(1)降雨预测。基于逐小时降雨雨量，监测24h累计降雨情况，利用插值算法点数据到面数据的转化，实现基于县级的面降雨图斑，方便决策者掌握降雨分布情况。

(2)山洪风险预测。基于气象短临(1、3h)降雨格点预报值关联分析，实现最小预警单元为乡镇级及以下的山洪气象风险预警，1h气象预报空间精度最高可达1km×1km，能显著提高山洪灾害风险预警空间分辨率。

(3)洪水风险分析。包括洪水风险分析计算及预设频率的仿真淹没过程模拟。用户在实时水情数据的基础上，设置相关参数、模拟开始时间和结束时间、预报时长、降雨数据和抢险条件后，进行洪水模拟计算，分析洪水风险信息。在计算的同时同步进行洪水淹没状态展示。系统内置不同频率的洪水风险，可以对整个洪水的淹没过程进行模拟，可视化洪水的影响范围，分析洪水的影响结果。

3.3 避险转移分析

避险转移分析着重为灾害之后的避险转移过程提供技术支撑，包括避险转移要素、避险转移专题图层与缓冲区分析。

(1)避险转移要素。全面展示区域救援力量、救援装备物资、医疗卫生机构、避险场所(安置点)等要素分布，并结合区域的风险趋势情况，实现对区域避险转移要素的科学配置。

(2)避险转移专题图层。将灾害危险区与避险场所(安置点)进行关联，并提供2种转移路线：山洪地质灾害调查评价成果避险转移路线和地图导航路线。

(3)缓冲区分析。对任意危险区、灾害点、预警点设立任意半径圆形缓冲区，按救援到达时间对缓冲区内任意点位可配置的救援物资力量分类统计，并生成相应的转移路线规划。

3.4 风险管控

包括风险一张表、预警信息关联、风险预案管理及相关模块。

(1)风险一张表。对自然灾害综合风险普查成果数据、系统智能识别预警数据进行统一管理，提供多条件筛选及查询。收录灾害隐患点、危险区管控清单，风险隐患防控责任人清单，灾害救助责任人清单及脆弱人群数据库等。

(2)预警信息管理。预警信息管理分为信息发布、信息审核、信息反馈。信息发布可以编辑预警信息，通过人员通讯录选择相关的负责人进行预警信息的短信下发；预警信息须经审核后方能发布，信息审核通过手机短信下发，接收信息人员填写实际反馈信息，达到信息跟踪的目的。

(3)风险预案管理。实现对各灾害预案的管理。自动生成预案文件，设置预案触发条件，达到预警之后系统智能推荐预案相关章节内容，包括相关灾害处理措施、应急响应(要求、发布、指挥)、组织责任体系、相关责任人员等。

3.5 数据查询

数据查询模块实现对系统内水利、地质、气象、救援物资队伍、避难场所等各类信息的查询，提供多条件筛选查询功能。

3.6 统计分析

统计分析模块以表格或者图表的形式对系统数据进行统计分析，目前设置救灾人口统计、预警信息统计、隐患统计、避险转移人员信息统计等。

3.7 系统管理

管理和维护着系统运行的基础参数和数据，包括用户信息管理、市县人员通讯录、角色权限设置、操作日志管理、菜单管理及数据字典管理。

4 结语

江西省自然灾害风险隐患识别与管控系统(一期)以瑞昌市和大余县为试点，以山洪灾害和地质灾害为业务切入点，深度融合气象、水文、水利、地质等单灾种和承灾体、综合减灾能力等多源数据，切实延长了灾害风险防控数据链，通过风险一张图、风险趋势分析、避险转移分析、风险管控、数据查询、统计分析及系统管理等功能为山洪地质灾害精准监测预警和避险转移提供有效支撑。由于自然灾害综合风险普查工作尚未完成，今后还可结合区域自然灾害风险区划及防治区划成果，进一步提高避险转移精度。