新技術(shù)助力

李璇

8月12日，北京市海淀區(qū)的水務(wù)人用上了一套趁手的“秘密武器”——“水務(wù)大腦”水旱災(zāi)害防御系統(tǒng)

加強應(yīng)急管理、提高應(yīng)對能力，是城市防洪排澇的關(guān)鍵一環(huán)。

在應(yīng)急管理部印發(fā)的《應(yīng)急管理信息化發(fā)展戰(zhàn)略規(guī)劃框架（2018-2022年）》中，明確提出“推動云計算、大數(shù)據(jù)、物聯(lián)網(wǎng)、人工智能、移動互聯(lián)、IPv6、虛擬現(xiàn)實（VR）、增強現(xiàn)實（AR）等新一代信息技術(shù)深度應(yīng)用，加強應(yīng)急管理技術(shù)創(chuàng)新、應(yīng)用創(chuàng)新、模式創(chuàng)新，不斷激發(fā)創(chuàng)新內(nèi)生動力、營造創(chuàng)新良好生態(tài)、拓寬創(chuàng)新發(fā)展途徑”。

近年來，新技術(shù)為洪澇監(jiān)測預(yù)警、易澇點查險搶險、應(yīng)急救援、災(zāi)后評估提供了智慧的力量，讓應(yīng)急管理的“防”與“救”有了更堅實的支撐。

那么，應(yīng)急管理體系中的新技術(shù)究竟在城市防洪排澇各階段起到了哪些作用？據(jù)此，北京師范大學(xué)減災(zāi)與應(yīng)急管理研究院院長、環(huán)境演變與自然災(zāi)害教育部重點實驗室主任張強接受了本刊記者的專訪。

預(yù)報新挑戰(zhàn)

《瞭望東方周刊》：新冠肺炎疫情為今年的防汛工作帶來了哪些挑戰(zhàn)？

張強：疫情期間，防汛工作在籌備檢查、人員調(diào)配、風(fēng)險控制三個方面面臨著全新的挑戰(zhàn)。

疫情之下，限制人員流動等原因?qū)Ω鞯亻_展防汛抗旱籌備檢查工作造成一定的影響，部分洪澇易發(fā)地的汛情預(yù)案編制、檢查工作開展、工作組調(diào)配派遣以及防汛工程修復(fù)維護均存在一定滯后效應(yīng)。

人工智能、智慧遙感、高性能云平臺、5G等技術(shù)的誕生為城市洪澇預(yù)測預(yù)警提供了新的機遇與挑戰(zhàn)。

此外，防汛期間可能會出現(xiàn)人群集聚風(fēng)險，致使防洪抗疫物資儲備、醫(yī)療衛(wèi)生后勤保障均面臨嚴峻挑戰(zhàn)。具體來說，疫情突發(fā)，部分省市仍未將“汛期防疫”納入應(yīng)急響應(yīng)預(yù)案，因而基層在具體編纂、補充改進上缺乏指導(dǎo)性，一旦啟動應(yīng)急響應(yīng)預(yù)案，易形成疫情防控薄弱點。

《瞭望東方周刊》：當(dāng)前我國城市洪澇預(yù)報還存在哪些不足？人工智能技術(shù)是否有助于提升城市洪澇預(yù)報的準(zhǔn)確性？

張強：總體來講，為了解決城市洪澇問題，國內(nèi)外學(xué)者在城市洪澇數(shù)值模擬方面展開了大量研究工作，已取得較為豐碩的研究成果。然而，由于城市區(qū)域產(chǎn)匯流過程十分復(fù)雜，我國目前的城市洪澇預(yù)報技術(shù)在基礎(chǔ)數(shù)據(jù)、模型構(gòu)建、模擬效率三個方面均存在一定的提升空間。

首先，海量精細化的基礎(chǔ)數(shù)據(jù)是準(zhǔn)確預(yù)報洪澇災(zāi)害的基石，當(dāng)前不同城市精細化下墊面特征及過往洪澇災(zāi)害特征數(shù)據(jù)資料由于測量范圍廣、自動化程度低等實際問題，搜集起來較為困難。

其次，盡管現(xiàn)有的城市洪澇模型原理大同小異，但普遍采用“地表-管網(wǎng)”排水概化模式。該模式與實際水流運動過程不符，讓計算結(jié)果難以反映實際洪澇過程。

第三，模型的模擬效率對提升城市洪澇實時預(yù)報能力尤為重要，想要提升城市洪澇的精細化模擬效率，勢必對計算機的性能及算法的計算效率具有極高的要求。目前的模型仍存在著諸如計算效率提升不夠、模型運算不穩(wěn)定等技術(shù)壁壘，仍然不能滿足實際應(yīng)用的需求。

另外，將人工智能應(yīng)用于城市洪澇預(yù)報是當(dāng)前較為前沿并極具挑戰(zhàn)性的研究領(lǐng)域。在變化環(huán)境下，城市水文過程的統(tǒng)計特征常表現(xiàn)為非線性、隨機性和時變性。

傳統(tǒng)模型參數(shù)校準(zhǔn)常依賴于人為校準(zhǔn)，致使實時預(yù)測大范圍的城市洪水過程具有較大局限性，而人工智能技術(shù)基于歷史海量多源異構(gòu)數(shù)據(jù)及強大的計算能力，在復(fù)雜高維的城市場景中超越了傳統(tǒng)城市水文模型，相信能夠得到更實時有效的預(yù)測結(jié)果，有助于提升城市洪澇預(yù)報的時效性及準(zhǔn)確性。

破除信息壁壘

《瞭望東方周刊》：新技術(shù)在提升應(yīng)急響應(yīng)效率上有哪些體現(xiàn)？

張強：城市洪澇應(yīng)急響應(yīng)階段，智慧遙感、人工智能等技術(shù)發(fā)揮了重要作用。

例如，通過穩(wěn)定的北斗衛(wèi)星及時整體觀察汛情，指揮中心可以及時預(yù)警，推測汛情進一步發(fā)展并且做出指示。北斗衛(wèi)星足夠穩(wěn)定，不受天氣和地形等因素的限制，提升了水文數(shù)據(jù)預(yù)報的準(zhǔn)確性和接收的暢通性，為預(yù)警工作提供數(shù)據(jù)保障。

此外，汛情突發(fā)性強，波及范圍廣，單純靠人工巡查全面了解汛情實時情況較為困難，再加上惡劣環(huán)境下，人眼較難充分了解地形，無法保證監(jiān)測安全性。在這樣的情形下，人工智能機器人可為防汛勘測、巡邏，監(jiān)控水位線等工作提供智慧決策支持，把檢測結(jié)果實時通知到指揮中心和現(xiàn)場人員的手機上，指揮中心和工作人員也可通過AI機器人遠程查看現(xiàn)場的情況，提高了防汛巡查工作的效率。

7月21日，江西省九江市彭澤縣芙蓉墩鎮(zhèn)的芙蓉河內(nèi)堤，科研人員用三維電阻率成像系統(tǒng)判斷堤壩內(nèi)隱患（李鑫/攝）

《瞭望東方周刊》：城市內(nèi)澇治理，為什么跨部門合作很重要？

張強：從承災(zāi)體（包含道路交通與市民等）、孕災(zāi)環(huán)境（包含城市排水條件與氣象要素等）與致災(zāi)機理（降水產(chǎn)流量顯著大于城市排水能力）三方面分析，城市內(nèi)澇會進一步衍生出“內(nèi)澇-交通中斷”“內(nèi)澇-房屋浸泡”“內(nèi)澇-廠房浸泡-生產(chǎn)活動中斷”等一系列次生災(zāi)害鏈。為了將城市內(nèi)澇對城市系統(tǒng)的影響降到最低，各級政府應(yīng)當(dāng)以當(dāng)?shù)氐姆姥纯购抵笓]部為核心，聯(lián)合氣象、交通運輸與應(yīng)急管理等部門形成聯(lián)合指揮部，第一時間實現(xiàn)“雨情”“工情”與“災(zāi)情”信息的共享、進而快速做出應(yīng)急響應(yīng)。

《瞭望東方周刊》：各部門之間要如何應(yīng)對信息壁壘問題？

張強：在應(yīng)對城市洪澇方面，信息壁壘通常會存在于政府職能部門之間、政府與城市居民之間，而消除這種信息壁壘最有效的方法就是實現(xiàn)城市洪澇信息的快速準(zhǔn)確發(fā)布。

就政府職能部門之間的信息壁壘而言，政府部門可通過優(yōu)化應(yīng)對城市洪澇的響應(yīng)機制與應(yīng)急預(yù)案，建立健全城市洪澇災(zāi)情信息鏈的傳遞機制，實現(xiàn)政府部門間災(zāi)情信息的快速共享，進而保證決策者可以全面快速地做出應(yīng)急響應(yīng)決策。

而對于政府與城市居民之間的信息壁壘，政府需要通過政務(wù)公開平臺，災(zāi)情信息發(fā)布平臺，新聞媒體等渠道，高效準(zhǔn)確地向市民通報城市洪澇災(zāi)情，并及時宣傳政府部門應(yīng)對城市洪澇的相關(guān)決策信息。此外，政府部門也應(yīng)該在災(zāi)前以街道辦事處、居委會為單位，堅決做好災(zāi)害信息與防災(zāi)能力的宣講工作，切實有效地提高城市居民的應(yīng)急防災(zāi)能力。

《瞭望東方周刊》：對公眾來說，新技術(shù)能夠在避險方面提供哪些幫助？

張強：人工智能、智慧遙感、高性能云平臺、5G等技術(shù)的誕生為城市洪澇預(yù)測預(yù)警提供了新的機遇與挑戰(zhàn)。

在內(nèi)澇智能監(jiān)測方面，應(yīng)用基于深度學(xué)習(xí)技術(shù)的城市內(nèi)澇過程監(jiān)測方法能夠長期實時監(jiān)控內(nèi)澇點積水過程，迅速采集到海量圖像、視頻信息數(shù)據(jù)，快速識別內(nèi)澇監(jiān)測點積水過程的圖像信息，自動提取不同時刻、不同地點圖像中積水的面積和邊界特征信息，準(zhǔn)確獲取各內(nèi)澇點的積水特征，為安全監(jiān)測城市內(nèi)澇等高危工作提供強有力的技術(shù)支持。

人工智能技術(shù)能夠較為精準(zhǔn)地預(yù)測洪水在何時何地發(fā)生及其致災(zāi)的嚴重程度，并將這些信息納入數(shù)字地圖公共警報。這些信息未來可以基于5G技術(shù)，通過智慧地圖快速實時傳輸給公眾，從而有效地幫助公眾避開危險區(qū)域及抵達安全區(qū)域，使其精準(zhǔn)快速地避險。

政府部門也可以與企事業(yè)單位相結(jié)合， 通過物聯(lián)網(wǎng)， 大數(shù)據(jù)與云計算， 智能物流等新技術(shù)保證災(zāi)后恢復(fù)重建的高效進行。

《瞭望東方周刊》：新技術(shù)能為災(zāi)后恢復(fù)重建階段提供哪些助益？

張強：災(zāi)后恢復(fù)重建是一項關(guān)系到民生的系統(tǒng)性工程。7月17日，中共中央政治局常務(wù)委員會會議指出，要精心謀劃災(zāi)后恢復(fù)重建，及時下?lián)芫葹?zāi)獎金，調(diào)運救災(zāi)物資，盡快恢復(fù)災(zāi)區(qū)生產(chǎn)生活秩序，及時搶修水電、交通、通信等基礎(chǔ)設(shè)施，組織帶領(lǐng)受災(zāi)群眾恢復(fù)生產(chǎn)、重建家園。

為了高效完成這項艱巨任務(wù)，我們需要做好災(zāi)后恢復(fù)重建工作的系統(tǒng)性管理與優(yōu)化，具體到新技術(shù)的運用，政府部門可以通過將遙感與虛擬現(xiàn)實技術(shù)結(jié)合，在重建區(qū)規(guī)劃階段充分考慮區(qū)域災(zāi)害發(fā)生風(fēng)險，實現(xiàn)不同重建區(qū)與災(zāi)害發(fā)生風(fēng)險的疊加分析與3D場景重建，進而輔助規(guī)劃部門優(yōu)化選址決策，將重建區(qū)建立在風(fēng)險相對最低的區(qū)域，避免重復(fù)受災(zāi)。

另外，政府部門也可以與企事業(yè)單位相結(jié)合，通過物聯(lián)網(wǎng)，大數(shù)據(jù)與云計算，智能物流等新技術(shù)來智能識別各地區(qū)災(zāi)后重建的資源需求，實現(xiàn)重建物資與需求的智能配置，進而基于智能物流分揀技術(shù)達成重建物資的高效調(diào)度與分配、優(yōu)化配置重建資源，保證災(zāi)后恢復(fù)重建的高效進行。

福建省泉州市有關(guān)部門工作人員使用帶有視頻系統(tǒng)的機器人檢測地下排水管網(wǎng)