淺析環(huán)境應(yīng)急管理信息系統(tǒng)設(shè)計(jì)

吳義波

（廣東省環(huán)境信息中心，廣東 廣州 510000）

環(huán)境保護(hù)是重要的民生問(wèn)題，是促進(jìn)我國(guó)社會(huì)經(jīng)濟(jì)和城市生態(tài)環(huán)境的可持續(xù)發(fā)展的重要舉措。但在城市經(jīng)濟(jì)發(fā)展過(guò)程中，由于自然因素或人類違法環(huán)境法規(guī)的社會(huì)活動(dòng)等行為，容易在短時(shí)間內(nèi)發(fā)展突發(fā)環(huán)境事件，不僅會(huì)造成較大范圍的生態(tài)環(huán)境破壞和社會(huì)財(cái)產(chǎn)的損失，而且突發(fā)環(huán)境事件也是社會(huì)矛盾集中爆發(fā)的導(dǎo)火索，若沒(méi)有進(jìn)行有效的控制，很可能引發(fā)群體性事件，嚴(yán)重影響社會(huì)的和諧穩(wěn)定。因此，建立環(huán)境應(yīng)急管理信息系統(tǒng)就顯得十分必要了。環(huán)境應(yīng)急管理信息系統(tǒng)主要是通過(guò)信息化技術(shù)手段來(lái)對(duì)突發(fā)環(huán)境事件進(jìn)行信息管理、事態(tài)預(yù)測(cè)和應(yīng)急決策的系統(tǒng)，能夠?yàn)闆Q策者提供科學(xué)的、合理的應(yīng)急處理方案和指揮調(diào)度信息化解決方案，并為事件的后期處理提供必要的保障。

1 系統(tǒng)需求

某地區(qū)成立了環(huán)境應(yīng)急機(jī)構(gòu)，環(huán)境監(jiān)察局自動(dòng)監(jiān)控中心開(kāi)始投入使用，初步建立起環(huán)境應(yīng)急事件反應(yīng)體系。但是，由于缺乏有效的信息化系統(tǒng)的支持，在實(shí)際的應(yīng)用中，存在不少問(wèn)題。如現(xiàn)場(chǎng)信息報(bào)送不及時(shí)、不準(zhǔn)確、不完整；信息的綜合處理能力不夠強(qiáng)，過(guò)多的依靠人力來(lái)完成事故的分析、評(píng)測(cè)等。因此，為進(jìn)一步加強(qiáng)環(huán)境應(yīng)急響應(yīng)能力，提高突發(fā)環(huán)境事件的處置水平，做到迅速反應(yīng)、積極處置，能夠及時(shí)為應(yīng)急指揮決策提供科學(xué)合理的技術(shù)支持，因此，該局建設(shè)了環(huán)境應(yīng)急管理信息系統(tǒng)，以達(dá)到事故響應(yīng)的高效、及時(shí)、準(zhǔn)確、科學(xué)。

2 系統(tǒng)建設(shè)目標(biāo)

環(huán)境應(yīng)急管理信息系統(tǒng)是結(jié)合信息化技術(shù)手段來(lái)應(yīng)對(duì)突發(fā)環(huán)境事件的綜合性的信息管理、事態(tài)預(yù)測(cè)、應(yīng)急決策系統(tǒng)。它的目標(biāo)一是要建立內(nèi)容豐富的信息資源網(wǎng)絡(luò)；利用自動(dòng)化監(jiān)控和數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)、多媒體技術(shù)、地理信息系統(tǒng)、遙感技術(shù)和網(wǎng)絡(luò)技術(shù)，及時(shí)、準(zhǔn)確、全面地顯示和記錄信息。在緊急情況發(fā)生時(shí)，可以快速地通過(guò)視頻、聲音、電子地圖了解事態(tài)的發(fā)展?fàn)顩r。二是建立面向應(yīng)急處理的信息管理系統(tǒng):建立危險(xiǎn)物品信息庫(kù)；利用先進(jìn)的軟件和數(shù)據(jù)庫(kù)技術(shù)，建立危險(xiǎn)預(yù)警、接警、出警機(jī)制；建立現(xiàn)場(chǎng)信息采集機(jī)制、污染物擴(kuò)散模型、輔助決策模型，輔助領(lǐng)導(dǎo)快速作出科學(xué)決策以及實(shí)施應(yīng)急行動(dòng)。

3 系統(tǒng)結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)

環(huán)境應(yīng)急管理信息系統(tǒng)由計(jì)算機(jī)局域網(wǎng)絡(luò)、各類環(huán)境專業(yè)數(shù)據(jù)庫(kù)、地理信息系統(tǒng)、車載無(wú)線數(shù)據(jù)傳輸系統(tǒng)、視頻實(shí)時(shí)傳輸及大屏幕顯示系統(tǒng)、輔助決策系統(tǒng)等多個(gè)子系統(tǒng)組成。

系統(tǒng)結(jié)構(gòu)的第一層是現(xiàn)場(chǎng)信息接收、環(huán)境突發(fā)事件數(shù)據(jù)查詢、應(yīng)急指揮調(diào)度，用于收發(fā)事件信息、各方面協(xié)同指揮調(diào)度；第二層是事件數(shù)據(jù)信息處理、數(shù)據(jù)分析，為決策人提供輔助決策；第三層是數(shù)據(jù)支持，即具體的環(huán)境專業(yè)數(shù)據(jù)庫(kù)、數(shù)據(jù)事物處理過(guò)程、網(wǎng)絡(luò)協(xié)議、接口等的技術(shù)層。

圖1 數(shù)據(jù)集成流程

4 系統(tǒng)設(shè)計(jì)路線

環(huán)境應(yīng)急管理信息系統(tǒng)基于GIS及高分辨率衛(wèi)星遙感影像，以涉及環(huán)境應(yīng)急事件的各類數(shù)據(jù)庫(kù)及功能模塊為核心（包括環(huán)境背景數(shù)據(jù)庫(kù)、空間數(shù)據(jù)庫(kù)、環(huán)境應(yīng)急專項(xiàng)數(shù)據(jù)庫(kù)、氣體污染物動(dòng)態(tài)擴(kuò)散模型、水體污染物動(dòng)態(tài)擴(kuò)散模型、指揮決策等功能模塊），結(jié)合現(xiàn)場(chǎng)應(yīng)急監(jiān)測(cè)車的視頻采集設(shè)備提供的視頻信息，在終端為決策者提供全面、準(zhǔn)確、動(dòng)態(tài)的事件信息。

（1）系統(tǒng)的開(kāi)發(fā)嚴(yán)格遵循國(guó)家環(huán)境信息化標(biāo)準(zhǔn)規(guī)范，采用開(kāi)放性框架體系，支持B/S模式。

（2）采用GIS作為系統(tǒng)的基礎(chǔ)平臺(tái)，實(shí)現(xiàn)空間與非空間信息資源的有效整合，能以二維圖形化的方式表現(xiàn)環(huán)境應(yīng)急事件發(fā)生的時(shí)空分布情況、事故演變狀況。

（3）系統(tǒng)采用關(guān)系數(shù)據(jù)庫(kù)SQLSERVER2005以及對(duì)空間數(shù)據(jù)支持良好的ArcSDE來(lái)實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)中不同類型數(shù)據(jù)的有效存儲(chǔ)、維護(hù)和管理，提供統(tǒng)一的數(shù)據(jù)存取接口，實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)的發(fā)布、交換與訪問(wèn)機(jī)制。

（4）系統(tǒng)平臺(tái)與應(yīng)急反應(yīng)指揮車的GPS定位、無(wú)線數(shù)據(jù)傳輸、現(xiàn)場(chǎng)視頻采集設(shè)備進(jìn)行整合（由平臺(tái)提供公共服務(wù)接口），全方位獲取實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)，真實(shí)反映事件的進(jìn)展?fàn)顟B(tài)，為決策者提供可靠的信息。

（5）系統(tǒng)整體結(jié)構(gòu)體現(xiàn)出層次化與模塊化，使得開(kāi)發(fā)過(guò)程分步、有序完成，對(duì)于今后的修改與完善也將帶來(lái)便利。

5 系統(tǒng)數(shù)據(jù)庫(kù)設(shè)計(jì)

根據(jù)環(huán)境管理工作的實(shí)際情況以及環(huán)境突發(fā)事件應(yīng)急管理的需要，系統(tǒng)建立環(huán)境背景數(shù)據(jù)庫(kù)、環(huán)境應(yīng)急專項(xiàng)數(shù)據(jù)庫(kù)及全市范圍的空間數(shù)據(jù)庫(kù)。

5.1 數(shù)據(jù)庫(kù)存儲(chǔ)邏輯

因?yàn)橄到y(tǒng)以GIS為基礎(chǔ)，根據(jù)空間數(shù)據(jù)的結(jié)構(gòu)特征，在數(shù)據(jù)組織方面采取如下措施:

（1）空間數(shù)據(jù)采用ArcSDE實(shí)現(xiàn)空間數(shù)據(jù)的存儲(chǔ)與管理。

（2）環(huán)境背景數(shù)據(jù)庫(kù)等非空間信息數(shù)據(jù)庫(kù)采用關(guān)系數(shù)據(jù)庫(kù)SQLServer2005實(shí)現(xiàn)存儲(chǔ)，并按照樹(shù)狀結(jié)構(gòu)建立索引，通過(guò)地理編碼與空間數(shù)據(jù)實(shí)現(xiàn)連接；

泄漏曲線的測(cè)定：稱取5 g預(yù)處理的樹(shù)脂，濕法裝柱，用一定濃度的花色苷溶液進(jìn)行吸附，流出液用接收器接收，每10 mL收集一次流份，測(cè)定其濃度，當(dāng)流出液的濃度達(dá)到上樣液濃度的 1/10時(shí)認(rèn)為已經(jīng)有花色苷類物質(zhì)透過(guò)，停止上樣，繪制泄漏曲線。

（3）基于GML的優(yōu)越性，系統(tǒng)通過(guò)GML文件實(shí)現(xiàn)空間數(shù)據(jù)與非空間數(shù)據(jù)的動(dòng)態(tài)集成。

5.2 數(shù)據(jù)庫(kù)集成設(shè)計(jì)

在環(huán)境應(yīng)急事件中，往往涉及多個(gè)方面的數(shù)據(jù)信息，但在數(shù)據(jù)的使用過(guò)程中，又要做到數(shù)據(jù)的統(tǒng)一調(diào)配，因此必須把相關(guān)的數(shù)據(jù)信息進(jìn)行集成。但由于數(shù)據(jù)屬性存在差異，需要對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行協(xié)調(diào)處理與集成。在該系統(tǒng)中數(shù)據(jù)庫(kù)集成與整合的流程如圖1所示，大致包括數(shù)據(jù)提取、數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換和數(shù)據(jù)入庫(kù)與更新。

5.3 數(shù)據(jù)庫(kù)內(nèi)容設(shè)計(jì)

系統(tǒng)內(nèi)數(shù)據(jù)庫(kù)的具體建設(shè)內(nèi)容包括:

（1）遙感影像:包括全市范圍多光譜合成的真彩色高分辨率遙感正射影像數(shù)據(jù)、全市范圍多光譜合成的遠(yuǎn)紅外高分辨率遙感正射影像數(shù)據(jù)；

（2）環(huán)境背景數(shù)據(jù)庫(kù):人口分布、森林綠地資源、飲用水源、環(huán)境監(jiān)測(cè)、污染源、建設(shè)項(xiàng)目、環(huán)境監(jiān)察、排污申報(bào)、在線監(jiān)控等方面數(shù)據(jù)；

（3）環(huán)境突發(fā)事件專題數(shù)據(jù)庫(kù):環(huán)境突發(fā)事件實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)、現(xiàn)場(chǎng)視頻等多媒體數(shù)據(jù)、專家知識(shí)庫(kù)等，具體包括以下信息。

危險(xiǎn)源信息:包括企業(yè)名稱、企業(yè)地理位置、危險(xiǎn)源種類、名稱、位置、數(shù)量等；

相關(guān)危險(xiǎn)品信息；

告警與預(yù)警信息:包括告警與預(yù)警事件的名稱、類別、時(shí)間、緊急度、事件發(fā)生空間位置、事件影響的空間范圍等；

環(huán)境污染事件信息:環(huán)境污染事件的名稱、類別、性質(zhì)、演變歷史（包括污染影響的空間范圍的演變史）；

處置措施信息:措施的名稱、類別、時(shí)間、地點(diǎn)、結(jié)果等；

河流與氣象信息:流速、流量、流向、水溫、降水、風(fēng)力、風(fēng)向、氣溫、時(shí)間、地點(diǎn)等；

應(yīng)急人員信息:包括指揮人員、專家、環(huán)境監(jiān)測(cè)人員、輔助人員等的姓名、性別、工作單位、職務(wù)、職稱、居住地點(diǎn)、聯(lián)系方式等；

應(yīng)急物資信息:類別、數(shù)量、存放地點(diǎn)等；

應(yīng)急設(shè)施信息:類別、數(shù)量、位置等；

以往應(yīng)急事件及救險(xiǎn)的實(shí)例與演習(xí)實(shí)例、應(yīng)急預(yù)案等。

6 系統(tǒng)軟件平臺(tái)主要功能

（1）系統(tǒng)根據(jù)環(huán)境突發(fā)事件嚴(yán)重性、緊急程度和可能波及的范圍進(jìn)行四級(jí)預(yù)警表示，預(yù)警級(jí)別由低到高，顏色依次為綠色、黃色、橙色、紅色。并根據(jù)事態(tài)的發(fā)展情況和采取措施的效果，對(duì)預(yù)警顏色進(jìn)行升級(jí)、降級(jí)或解除；

（2）污染擴(kuò)散發(fā)生時(shí)，系統(tǒng)根據(jù)實(shí)地采集的氣象數(shù)據(jù)（如風(fēng)速、風(fēng)向、河流流速、流量）進(jìn)行多個(gè)時(shí)間段的模擬，用圖形效果顯示污染的擴(kuò)散過(guò)程，并根據(jù)需要顯示預(yù)警區(qū)面積、居住人口等相關(guān)信息，以及出現(xiàn)緊急事件時(shí)需要疏散的人口數(shù)量、逃生路線、污染區(qū)內(nèi)敏感區(qū)域及區(qū)域負(fù)責(zé)人聯(lián)系方式等信息；

（3）根據(jù)相關(guān)數(shù)據(jù)快速生成事故現(xiàn)場(chǎng)環(huán)境質(zhì)量模型并提供應(yīng)急專題地圖，以便使決策者直觀地了解污染物的空間和時(shí)間分布情況，為最終做出正確的調(diào)度與指揮方案提供技術(shù)保障；

（4）根據(jù)環(huán)境事故實(shí)際狀況快速生成應(yīng)急處置方案，提供向?qū)綉?yīng)急指揮功能，供決策者參考。

結(jié)語(yǔ)

在城市環(huán)境保護(hù)過(guò)程中，通過(guò)環(huán)境應(yīng)急管理信息系統(tǒng)的開(kāi)發(fā)和應(yīng)用，可以進(jìn)一步提高地區(qū)環(huán)境突發(fā)事件的處理水平，并且系統(tǒng)通過(guò)綜合分析相關(guān)數(shù)據(jù)庫(kù)中的知識(shí)和數(shù)據(jù)，可以將分析結(jié)果以圖像或模型的形式呈現(xiàn)在決策人員面前，為決策者提供一個(gè)直觀的、科學(xué)的應(yīng)急處理方案，同時(shí)也為環(huán)境突發(fā)事件后期的處理提供了必要的保障。

[1]賀延偉，劉鵬剛.化工園區(qū)突發(fā)事件應(yīng)急管理信息系統(tǒng)研究 [J].安全與環(huán)境工程.2012（02）.

[2]袁浩川，劉應(yīng).突發(fā)事件應(yīng)急管理信息系統(tǒng)建設(shè)研究[J].管理觀察，2011（01）.