大數(shù)據(jù)在智慧城市應急管理中的應用

滕 碩

（國鐵物資有限公司，北京100060）

0 引 言

國內(nèi)進行大數(shù)據(jù)應用晚于歐美一些國家，早期人們已經(jīng)把大數(shù)據(jù)運用到應急管理中，并取得積極成效，而國內(nèi)相關研究比較匱乏。本文從大數(shù)據(jù)的內(nèi)涵方面進行論證，利用大數(shù)據(jù)的實踐案例進行歸納，希望對中國大數(shù)據(jù)在智慧城市應急管理中的應用和研究提供思路和方法［1］。

1 大數(shù)據(jù)的內(nèi)涵與特征

大數(shù)據(jù)是一種數(shù)據(jù)集合，可通過四大特征來定義：海量的數(shù)據(jù)、繁多的數(shù)據(jù)類型、數(shù)據(jù)流轉速度快、低價值密度［2］。大數(shù)據(jù)區(qū)別于使用軟件工具進行的數(shù)據(jù)集合，在獲取、存儲、管理和分析等事項規(guī)模已經(jīng)遠超傳統(tǒng)數(shù)據(jù)庫的模式。在面對海量數(shù)據(jù)沖擊時，快速化這一突出特征使大數(shù)據(jù)進一步優(yōu)化了傳統(tǒng)的數(shù)據(jù)與信息處理方法，提高信息系統(tǒng)的響應速度和運用效率，優(yōu)化管理中的環(huán)節(jié)，為科學決策提供準確的依據(jù)［3］。

2 大數(shù)據(jù)技術與應急系統(tǒng)的關聯(lián)

大數(shù)據(jù)相關技術的不斷發(fā)展，給社會、企業(yè)管理帶來了大量新的管理模式，數(shù)據(jù)時代涌現(xiàn)出的海量數(shù)據(jù)對智慧應急管理的創(chuàng)新提出了新的要求。目前，應急管理的突出問題在于信息的有效利用能力不足，應急管理中沒有運用大數(shù)據(jù)為其服務，智慧城市建設中政府部門縱向進行系統(tǒng)建設存在信息共享困難、部門之間協(xié)同難度大等問題。城市管理者可以通過構建智慧城市應急管理平臺整合各委辦局數(shù)據(jù)資源，通過對城市發(fā)展、居民生活緊密相連的各方面進行監(jiān)測，實現(xiàn)城市管理中的感知能力，實現(xiàn)實時、動態(tài)的綜合控制，更好地發(fā)揮各委辦局之間的協(xié)作能力。從系統(tǒng)全方位的角度，對城市的綜合效益和長遠效益進行全面、深入的分析，在城市管理中提供分析決策支持以便及時發(fā)現(xiàn)和預測問題。政府應建立相關的應急預案和快速反應機制，在突發(fā)事件的事前預防、事件響應、事中控制和事后處理過程中，應急指揮和應用協(xié)同進行聯(lián)動，保護公眾財產(chǎn)生命安全，促進社會健康和諧發(fā)展，消除“信息孤島”的瓶頸，實現(xiàn)政府各委辦局之間的數(shù)據(jù)共享與融合［4］。

智慧城市應急管理平臺通過整合各委辦局數(shù)據(jù)，進行開放的集成軟件系統(tǒng)服務，與智能應用系統(tǒng)建立垂直通道，建立平臺系統(tǒng)高效、實時、共享、準確的信息流，從而實現(xiàn)城市各層次的信息資源共享；橫向的跨部門和跨地域的信息共享和協(xié)作應用，可通過各種業(yè)務組件的組裝來實現(xiàn)，最終達到資源共享、協(xié)同合作管理、應用聚合的目的。

3 基于大數(shù)據(jù)的應急平臺設計

3.1 系統(tǒng)架構

平臺采用SOA體系架構，自下而上分為6個層次，依次為環(huán)境基礎設施、IT基礎設施、數(shù)據(jù)及圖像支撐層、應用支撐、應用層、訪問層。系統(tǒng)體系架構如圖1所示。

圖1 系統(tǒng)體系架構圖Fig.1 System architecture diagram

環(huán)境基礎設施是提供應急業(yè)務所需的活動場所，其中包括應急指揮中心、應急值班室、應急指揮車和機房。IT基礎環(huán)境設施提供軟件系統(tǒng)運行所需的網(wǎng)絡、服務器、存儲、通訊調度設備、集中控制系統(tǒng)、圖像監(jiān)控系統(tǒng)、大屏控制系統(tǒng)、視頻會議系統(tǒng)、音響廣播系統(tǒng)。數(shù)據(jù)及圖像支持層是應急平臺系統(tǒng)運行的數(shù)據(jù)基礎，包括基礎信息庫、突發(fā)事件庫、預案庫、地理信息庫、文檔庫、知識庫、圖像庫和人員庫；同時可以提供天網(wǎng)視頻及社會視頻監(jiān)控圖像的接入、存儲服務［5］等系統(tǒng)運行及系統(tǒng)產(chǎn)生的各類數(shù)據(jù)。應用支撐層中的基礎中間件包括：CTI中間件、應用服務器中間件和消息中間件；其中業(yè)務基礎平臺分為地理空間服務、業(yè)務流程定制、系統(tǒng)運行監(jiān)控和移動應用支撐。應用層直接面對用戶，分為綜合應急管理平臺、移動應急處置系統(tǒng)、移動協(xié)同通訊系統(tǒng)、公眾應急系統(tǒng)和應急綜合展現(xiàn)門戶系統(tǒng)。訪問層是用戶通過電腦、手機、平板等移動終端訪問各種應用的服務。

系統(tǒng)服務器端使用基于Java技術開發(fā)的J2EE應用系統(tǒng)體系結構，其不依賴于具體操作系統(tǒng)，可以在Windows、Unix和Linux上運行，具有良好的跨平臺性，便于工作的維護和部署。該系統(tǒng)采用了一系列基于Java的標準，使用第三方制造商提供的中間件產(chǎn)品，可以在各種硬件平臺、操作系統(tǒng)、Web Server平臺上進行方便的移植。

3.2 大數(shù)據(jù)在應急管理中的應用

從危機管理的角度來看，控制和應對應急事件大致可以分為事前、事中與事后3個階段。事前有準備，有預見、有預警、有預案；事中有快速反應的指揮調度、應急決策；事后有修補、完善機制［6］。

針對原有應急聯(lián)動系統(tǒng)中各環(huán)節(jié)相互脫離的問題，綜合應急決策，系統(tǒng)地分析了綜合應急全生命周期。其中包括：應急準備、應急預警、應急響應中與評估重建環(huán)節(jié)，以及各階段中智慧城市大數(shù)據(jù)信息資源的地位與價值。

應急準備階段是智慧城市應急響應全生命周期的起源，功能是將城市多源、海量且異構的信息資源邏輯集中起來，利用大數(shù)據(jù)技術為后續(xù)各環(huán)節(jié)的應急信息資源規(guī)劃、調度、組合與分析處理，提供數(shù)據(jù)基礎。

首先，城市信息資源的管理與服務是將各種類型的資源歸一化編碼，消除信息資源表達的不一致性，通過統(tǒng)一的語法表達機制，實現(xiàn)各類資源的標準化描述與表達；其次，擴展城市信息資源目錄系統(tǒng)，通過標準的網(wǎng)絡目錄服務注冊接口，將各類標準化表達的資源注冊到目錄系統(tǒng)中，保證城市目錄系統(tǒng)所綁定的數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)的可用性，即可用于存儲各類資源的元數(shù)據(jù)信息或信息資源本身；再經(jīng)由網(wǎng)絡目錄服務的注冊服務，實現(xiàn)各類資源的發(fā)布，即任何利益相關者都可以通過網(wǎng)絡目錄服務所提供的資源發(fā)現(xiàn)接口，實現(xiàn)各類資源的發(fā)現(xiàn)與獲取；最后各類城市信息資源實現(xiàn)歸一化表達、標注化發(fā)布，從而實現(xiàn)資源共享。

應急預警階段主要用于預測并告警城市災害事件的發(fā)生。因此，在整個應急響應全生命周期中扮演著不可或缺的一環(huán)。

應急響應階段發(fā)生于應急預警之后，主要用于實時處理各類應急事件，其職能包括城市信息資源協(xié)同規(guī)劃和實時處理。當城市災害事件發(fā)生時，要對該異常時間進行探測并感知；其次，當該異常事件處于傳感器實時觀測時，通過傳感器告警服務，將該異常事件告知相關人員；再次，當異常事件被探測到后，產(chǎn)生應急事件響應需求，將應急事件任務分解，從而保證細粒度異常事件的可完成性、即時性應急響應；最后，根據(jù)異常事件的狀況，啟動城市信息資源的規(guī)劃與調度，將各類適應于實時觀測該異常事件的傳感器資源進行優(yōu)化布局，或協(xié)同各種滿足于解決該異常事件的存檔信息資源進行合理調配。當各類信息資源都得到規(guī)劃與調度后，將其產(chǎn)生的數(shù)據(jù)資源接入到應急響應處理中心；其次，通過標準的數(shù)據(jù)獲取接口，自主獲取并加載該數(shù)據(jù)資源到應急響應處理系統(tǒng)。由于各類資源數(shù)據(jù)的本源不同，因此要通過資源同化與融合操作；最后將一體化融合、時空配準和精度同化后的異構信息資源通過分析處理，得到最后的應急決策，有助于相關人員進行高效的應急決策。

評估重建階段是整個應急響應全生命周期中的最后一環(huán)，其職能是用于災害評估、災害恢復重建與調整新的平衡等。在該階段中，城市異構信息資源扮演的角色是存檔分析。當災害事件發(fā)生后，城市各部門都會更新相關的信息資源。因此，首先要收集、利用并綜合分析這些信息資源，最快、最準與最真實地評估該災害事件帶來的損失；其次通過分析的相關結果，指導災后的恢復重建；最后相關的決策部門對該災害事件進行總體研究與分析，調整新的平衡。

4 結束語

利用大數(shù)據(jù)進行智慧城市應急管理建設，能對各類突發(fā)事件應急準備、監(jiān)測預警、處置救援、恢復重建工作的職責權力進行有效規(guī)范和監(jiān)管。應急準備通過數(shù)據(jù)客觀衡量應急保障資源、應急預案建設和管理工作情況，落實相關部門的責任；監(jiān)測預警要規(guī)范和做好全市應急突發(fā)事件值守報送、預警發(fā)布工作，跟蹤和記錄應急突發(fā)事件值守報送過程，對突發(fā)事件的誤報、遲報、漏報、瞞報等情況進行分析，以及預警發(fā)布及時性和準確性；處置救援要實現(xiàn)對突發(fā)事件響應處置的全過程數(shù)據(jù)記錄，利用應急指揮過程回放、現(xiàn)場歷史視頻回看等手段，全面評估突發(fā)事件的應急處置的及時性、科學性、合理性［7］。