聶高眾 安基文 鄧 硯

(中國(guó)地震局地質(zhì)研究所，北京 100029)

0 引言

中國(guó)是世界上地震活動(dòng)最強(qiáng)烈、地震災(zāi)害最嚴(yán)重的國(guó)家之一。地震應(yīng)急在現(xiàn)有科技和經(jīng)濟(jì)條件下具有“較為現(xiàn)實(shí)、投入較少、見效較快、實(shí)效顯著”等優(yōu)點(diǎn)，因此受到世界各國(guó)的普遍重視。地震應(yīng)急的突出特點(diǎn)是時(shí)間緊迫、事關(guān)重大，并要求在震后盡量短的時(shí)間內(nèi)判斷災(zāi)情，擬定救災(zāi)方案，完成指揮決策，部署救援力量。因此，以地震應(yīng)急為目標(biāo)的災(zāi)情服務(wù)也需要快速、準(zhǔn)確和全面。

“地震應(yīng)急”的概念最初出現(xiàn)于1961年，日本在其頒布的《災(zāi)害對(duì)策基本法》中提出了“災(zāi)害應(yīng)急對(duì)策”的概念。在中國(guó)，最初出現(xiàn)在1986年出版的《地震對(duì)策》一書中。但是，“地震應(yīng)急”概念的正式確立是在1991年，于當(dāng)時(shí)國(guó)務(wù)院制定的《國(guó)內(nèi)破壞性地震應(yīng)急反應(yīng)預(yù)案》中勾畫出了“地震應(yīng)急”的總體內(nèi)容(中國(guó)地震局震災(zāi)應(yīng)急救援司，2004)。中國(guó)的“地震應(yīng)急”工作，經(jīng)過大震中學(xué)習(xí)的階段(邢臺(tái)地震到唐山大地震)、總結(jié)與反思地震應(yīng)急對(duì)策的階段(唐山大地震到瀾滄-耿馬地震)、“地震應(yīng)急”概念正式確立并推進(jìn)法制化的階段(20世紀(jì)90年代)以及進(jìn)入21世紀(jì)以來積極推進(jìn)地震應(yīng)急工作的階段等發(fā)展過程(中國(guó)地震局震災(zāi)應(yīng)急救援司，2004)，得到了長(zhǎng)足的進(jìn)步，并依托于中國(guó)經(jīng)濟(jì)與科技高速發(fā)展的大環(huán)境，迎來了飛速發(fā)展、趕超國(guó)際先進(jìn)水平的良好機(jī)遇。

中國(guó)地震應(yīng)急災(zāi)情服務(wù)面臨著各方需求:1)黨和政府執(zhí)政能力建設(shè)的需求;2)地震應(yīng)急救援和抗震救災(zāi)快速?zèng)Q策部署的需求;3)最大限度地減輕地震災(zāi)害損失的需求;4)國(guó)家地震應(yīng)急救援能力建設(shè)的需求;5)國(guó)際地震應(yīng)急救援的需求。

本文將對(duì)當(dāng)前地震應(yīng)急災(zāi)情服務(wù)的發(fā)展情況進(jìn)行總結(jié)，對(duì)中國(guó)地震應(yīng)急災(zāi)情服務(wù)中存在的問題進(jìn)行分析，進(jìn)而提出若干亟待實(shí)現(xiàn)的、可行的、務(wù)實(shí)的建議。

1 地震應(yīng)急災(zāi)情服務(wù)的體系結(jié)構(gòu)

地震應(yīng)急災(zāi)情服務(wù)包括災(zāi)情數(shù)據(jù)獲取、災(zāi)情信息提取、災(zāi)情上報(bào)與發(fā)布等3個(gè)部分，承擔(dān)地震發(fā)生之后72小時(shí)黃金救災(zāi)時(shí)段的情報(bào)供給任務(wù)，其過程覆蓋災(zāi)情從生成端(災(zāi)區(qū))到使用端(決策層與民眾)的整個(gè)流向，而服務(wù)流程也體現(xiàn)了情報(bào)學(xué)理論中“數(shù)據(jù)—信息—情報(bào)”的轉(zhuǎn)化關(guān)系(鄭彥寧等，2011)，即從海量地震災(zāi)情數(shù)據(jù)中提取災(zāi)情信息，并進(jìn)一步挖掘有用的災(zāi)情情報(bào)，最終服務(wù)于應(yīng)急指揮決策與社會(huì)民眾。

從數(shù)據(jù)獲取的角度，以震后災(zāi)情數(shù)據(jù)的掌握程度為標(biāo)尺，地震發(fā)生后的時(shí)間可以劃分為黑箱期、灰箱期和白箱期3個(gè)時(shí)段。黑箱期是指地震發(fā)生后到災(zāi)區(qū)的實(shí)際災(zāi)情數(shù)據(jù)第1次傳出之前的時(shí)間段，一般為地震發(fā)生后的幾個(gè)小時(shí);灰箱期是指實(shí)際災(zāi)情數(shù)據(jù)第1次傳出到80%的災(zāi)情數(shù)據(jù)被掌握到的時(shí)間段，一般為地震發(fā)生后的幾小時(shí)到幾天;而灰箱期之后的時(shí)段可稱為白箱期，這時(shí)的災(zāi)情數(shù)據(jù)把握程度＞80%，時(shí)間上一般是地震發(fā)生后的1天到幾十天。在決策學(xué)上普遍認(rèn)為，只有了解了一件事物60%～80%的信息(等同于本文的情報(bào))時(shí)，才可能做出基本正確的判斷和決策。就地震救災(zāi)而言，要做出正確的救災(zāi)決策、行動(dòng)方案、救援部署，也需要掌握60%～80%的災(zāi)情情報(bào)，即，只有到了災(zāi)情獲取灰箱期的后期或結(jié)束時(shí)，決策者才有條件做出基本準(zhǔn)確的決策，獲得較好的救災(zāi)效果(見表1)。

表1 災(zāi)情掌握程度對(duì)救災(zāi)決策及效果的影響Table 1 The impact of mastery level of disaster situation on the decision-making and efficiency of disaster relief

然而，決策者必須在震后很短的時(shí)間內(nèi)(通常是2～10小時(shí)內(nèi))做出救災(zāi)和救援決策并開始行動(dòng)。從表2可以看出震后被埋壓人員獲救生存率隨時(shí)間推移的變化。從震后第2天開始救援效率將大打折扣，因此必須抓住震后第1天的寶貴救援時(shí)間，爭(zhēng)取救出更多的幸存者。而要做到抓住震后第1天，扣除救援隊(duì)伍集結(jié)、調(diào)運(yùn)、部署、廢墟救援的時(shí)間，留給決策者思考救援決策的時(shí)間是很少的，也就是震后2～10小時(shí)。所以，加強(qiáng)震后0～2小時(shí)、2～10小時(shí)的災(zāi)情數(shù)據(jù)獲取是極其重要的。

基于以上理論、統(tǒng)計(jì)結(jié)果及實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)，地震應(yīng)急數(shù)據(jù)獲取應(yīng)分3個(gè)時(shí)段，分別具有不同的目的。震后0～2小時(shí)，災(zāi)區(qū)上報(bào)的災(zāi)情數(shù)據(jù)極少，屬于黑箱期。此時(shí)的數(shù)據(jù)獲取目的是，為政府應(yīng)急救援響應(yīng)提供量級(jí)基本可靠、空間范圍基本符合的決策依據(jù)，基本滿足地震災(zāi)害啟動(dòng)規(guī)模和總體救災(zāi)資源調(diào)動(dòng)等宏觀指揮決策的需求。震后2～10小時(shí)，災(zāi)區(qū)上報(bào)的災(zāi)情數(shù)據(jù)逐漸零散地增加，屬于黑箱期后期和灰箱期。此時(shí)的數(shù)據(jù)獲取目的是，協(xié)助各級(jí)抗震救災(zāi)指揮部在救援隊(duì)伍部署、救災(zāi)任務(wù)分配、重點(diǎn)救災(zāi)事項(xiàng)的確定等方面做出科學(xué)決策。震后10～72小時(shí)，災(zāi)情數(shù)據(jù)逐漸豐富，可以開展災(zāi)情數(shù)據(jù)現(xiàn)場(chǎng)獲取與處理工作。此時(shí)的數(shù)據(jù)獲取的目的是服務(wù)于救援行動(dòng)指揮、隊(duì)伍調(diào)度和災(zāi)民安置等。

近年來，隨著科學(xué)技術(shù)的發(fā)展，能夠在震后0～72小時(shí)內(nèi)獲取的數(shù)據(jù)種類越來越多，數(shù)據(jù)量越來越大。為了盡快地從中提取有效的信息，首先需要整理與匯總多源數(shù)據(jù);其次需要快速處理各種來源的原始數(shù)據(jù)，初步過濾無效數(shù)據(jù)，同時(shí)將有用的數(shù)據(jù)調(diào)整和轉(zhuǎn)換到適用于信息分析與識(shí)別的狀態(tài);最后采用快捷高效的算法，識(shí)別、提取與展示災(zāi)情信息。地震應(yīng)急服務(wù)的信息提取階段將針對(duì)震后應(yīng)急不同階段的災(zāi)情信息需求，利用基于地震動(dòng)參數(shù)的地震影響范圍快速評(píng)估技術(shù)，基于行業(yè)物聯(lián)網(wǎng)、社會(huì)監(jiān)控信息源及其他社會(huì)信息源的災(zāi)情判斷技術(shù)，基于離散上報(bào)數(shù)據(jù)的災(zāi)情推漫、海量多源災(zāi)情數(shù)據(jù)的接入、自動(dòng)匯集、清洗和快速抽取與快速自分類入庫技術(shù)，地震災(zāi)情信息的快速標(biāo)注技術(shù)，動(dòng)態(tài)災(zāi)情分布圖與災(zāi)情信息專題圖快速生成技術(shù)等，形成多種災(zāi)情信息產(chǎn)品，為抗震救災(zāi)工作提供快速、可靠、直觀的災(zāi)情信息支撐。

地震應(yīng)急災(zāi)情服務(wù)的對(duì)象包括決策部門和社會(huì)民眾。所提取的災(zāi)情信息會(huì)通過各自專有的信息通道，分別上報(bào)到相應(yīng)的地方?jīng)Q策部門、專業(yè)部門以及決策支持部門等?？梢姡煌块T所獲得的信息很可能互不相同，而又可以相輔相成。為了獲得準(zhǔn)確、全面的災(zāi)情情報(bào)，地方部門、支撐部門、行業(yè)部門等需要聯(lián)動(dòng)，交流與共享信息與情報(bào)。最終會(huì)形成科學(xué)、準(zhǔn)確、全面的災(zāi)情情報(bào)，并上報(bào)到負(fù)責(zé)指揮應(yīng)急救援行動(dòng)的上級(jí)部門-中央決策部門，給指揮決策的制定提供堅(jiān)實(shí)的依據(jù)。地震應(yīng)急中，災(zāi)區(qū)民眾是急需了解地震災(zāi)情的一個(gè)群體，他們需要自救，更是可以作為現(xiàn)場(chǎng)救援力量，開展最為及時(shí)的應(yīng)急救援工作。而準(zhǔn)確的災(zāi)情信息是避免盲目、無效的救援行動(dòng)，高效利用有限的救援力量與資源的保障。災(zāi)情信息的及時(shí)準(zhǔn)確的發(fā)布，可以使社會(huì)民眾正確地了解到災(zāi)情的發(fā)展，激起國(guó)內(nèi)民眾的愛國(guó)熱情，引起國(guó)際社會(huì)的廣泛關(guān)注，繼而獲得國(guó)內(nèi)外的有力支援。面對(duì)不同的對(duì)象，災(zāi)情服務(wù)的內(nèi)容會(huì)有所不同:對(duì)決策者需要提供受災(zāi)范圍與強(qiáng)度、損失值、交通情況等比較全面的信息與情報(bào);對(duì)災(zāi)區(qū)民眾需要提供可避難場(chǎng)所的位置與路線或逃難路徑、死難者集中掩埋的位置等信息;而對(duì)非災(zāi)區(qū)民眾與國(guó)際社會(huì)需要提供震害損失情況、物資短缺情況與需求等信息，因此需要區(qū)別對(duì)待。災(zāi)情上報(bào)與發(fā)布主要可以通過基于網(wǎng)絡(luò)的遠(yuǎn)程多方災(zāi)情聯(lián)動(dòng)會(huì)商技術(shù)、應(yīng)急處置方案自動(dòng)生成技術(shù)、災(zāi)情發(fā)布模式與平臺(tái)等實(shí)現(xiàn)。

地震應(yīng)急災(zāi)情服務(wù)的數(shù)據(jù)獲取、信息提取以及災(zāi)情上報(bào)與發(fā)布等3個(gè)部分前后緊密聯(lián)系在一起，形成了從數(shù)據(jù)到情報(bào)的一個(gè)完整的信息流。地震應(yīng)急災(zāi)情服務(wù)的基礎(chǔ)是不同時(shí)段的多源災(zāi)情數(shù)據(jù)的快速獲取，目標(biāo)是給應(yīng)急指揮決策與社會(huì)民眾的震害響應(yīng)提供信息與情報(bào)依據(jù)，而實(shí)現(xiàn)方法則是一系列災(zāi)情信息提取技術(shù)與以決策支持為表現(xiàn)的情報(bào)挖掘技術(shù)，并由此構(gòu)成整個(gè)地震應(yīng)急災(zāi)情服務(wù)體系(見圖1)。

表2 被埋壓人員救出時(shí)間與救活率的統(tǒng)計(jì)關(guān)系Table 2 Statistical relationship between the rescue time and the survival rate of the buried victims

圖1 地震應(yīng)急災(zāi)情服務(wù)的體系結(jié)構(gòu)Fig.1 Architecture of earthquake emergency disaster service.

2 地震應(yīng)急災(zāi)情服務(wù)的現(xiàn)狀

現(xiàn)代航天、電子、通訊、互聯(lián)網(wǎng)、精密工業(yè)等很多領(lǐng)域的飛速發(fā)展給震后災(zāi)情數(shù)據(jù)獲取工作帶來了更多的渠道，由此而來的多源災(zāi)情數(shù)據(jù)也給應(yīng)急工作提出了快速處理和識(shí)別的技術(shù)要求。災(zāi)情信息與情報(bào)不僅要為指揮決策服務(wù)，還要為媒體、民眾等各層次的對(duì)象提供多渠道的、多元化的、標(biāo)準(zhǔn)化的服務(wù)，以保證救災(zāi)行動(dòng)的聯(lián)動(dòng)性、協(xié)同性和透明性。下面介紹地震應(yīng)急災(zāi)情服務(wù)技術(shù)在國(guó)內(nèi)外的發(fā)展情況。

2.1 國(guó)內(nèi)外發(fā)展情況

2.1.1 災(zāi)情數(shù)據(jù)獲取技術(shù)進(jìn)展

震后0～2小時(shí)屬于災(zāi)情獲取的黑箱期，災(zāi)情數(shù)據(jù)獲取主要利用臺(tái)網(wǎng)、互聯(lián)網(wǎng)等多種途徑收集地震參數(shù)與烈度及其他災(zāi)情數(shù)據(jù)。美國(guó)、日本等已在整個(gè)國(guó)家或部分地區(qū)布設(shè)了密集的強(qiáng)震觀測(cè)臺(tái)網(wǎng)，并開始了地震動(dòng)強(qiáng)度(烈度)的速報(bào)。20世紀(jì)90年代以來，美國(guó)在人口密集的城市區(qū)域布設(shè)了6 000個(gè)最新的強(qiáng)地面運(yùn)動(dòng)觀測(cè)臺(tái)，組建了ANNS(Advanced National Seismic System)臺(tái)網(wǎng)(Jill et al.，2003)，同時(shí)利用先進(jìn)的通信和數(shù)據(jù)處理技術(shù)，實(shí)現(xiàn)了觀測(cè)數(shù)據(jù)快速傳遞、共享。利用該臺(tái)網(wǎng)的地震動(dòng)觀測(cè)加速度資料，在地震后5～10分鐘即可快速獲取最初的地震震動(dòng)圖(Shakemap)。中國(guó)大陸及臺(tái)灣省等地，也已在部分地區(qū)布設(shè)了密集的強(qiáng)震觀測(cè)臺(tái)網(wǎng)。目前在臺(tái)灣，震后1分鐘便可得知臺(tái)灣各地的烈度資料。互聯(lián)網(wǎng)是一種重要的地震災(zāi)情數(shù)據(jù)獲取途徑。歐盟、美國(guó)等較早地發(fā)展了相應(yīng)的系統(tǒng)來監(jiān)控互聯(lián)網(wǎng)的相關(guān)信息，為應(yīng)急等相關(guān)政府決策提供先期預(yù)警等信息支持。例如，美國(guó)地質(zhì)調(diào)查局建立了社區(qū)烈度調(diào)查系統(tǒng)(David et al.，2005)，以網(wǎng)絡(luò)問卷調(diào)查的形式收集震情數(shù)據(jù)。國(guó)內(nèi)目前比較著名的有方正智思輿情輔助決策支持系統(tǒng)(北大方正技術(shù)研究院，2005)。它有效地解決了政府部門以傳統(tǒng)的人工方式對(duì)輿情監(jiān)測(cè)的實(shí)施難題，但在災(zāi)情數(shù)據(jù)的關(guān)鍵詞檢索標(biāo)準(zhǔn)、空間定位等方面還基本處于空白。

由于有了之前2小時(shí)的準(zhǔn)備時(shí)間，震后2～10小時(shí)的數(shù)據(jù)獲取可以采用衛(wèi)星遙感、無人機(jī)遙感等多種空間對(duì)地觀測(cè)方式。世界上很多國(guó)家都有不少研究機(jī)構(gòu)從事地震災(zāi)情遙感快速獲取等方面的研究工作。美國(guó)通過其分布全球的數(shù)百顆衛(wèi)星，能夠在15分鐘內(nèi)獲取世界上任何一個(gè)地點(diǎn)的實(shí)時(shí)圖像，而歐洲通過與美國(guó)的衛(wèi)星共享計(jì)劃，可以在1小時(shí)內(nèi)獲取歐洲任何地點(diǎn)的圖像，繼而進(jìn)行圖像處理與災(zāi)情的提取。在國(guó)內(nèi)，盡管遙感震害評(píng)估已成為地震行業(yè)的傳統(tǒng)評(píng)估手段之一，得到廣泛應(yīng)用，但是震后2～10小時(shí)內(nèi)，中國(guó)相關(guān)部門或人員無法得到衛(wèi)星遙感數(shù)據(jù)。小飛機(jī)由于其靈活快速、便于機(jī)動(dòng)、圖像清晰、獲取方便、處理相對(duì)簡(jiǎn)單，時(shí)效性有所保證的優(yōu)勢(shì)，在國(guó)外10小時(shí)內(nèi)的地震災(zāi)情獲取渠道中占據(jù)了重要位置。近年來，中國(guó)地震局開始引入無人機(jī)技術(shù)。中國(guó)在無人機(jī)圖像自動(dòng)拼接方面已有長(zhǎng)足進(jìn)展，但是災(zāi)情的自動(dòng)、快速提取方面還是空白，基本靠人工手段，未來需要在智能化判讀方面進(jìn)行突破。Lidar(Light Detection And Ranging)具有自動(dòng)化程度高、受天氣影響小、數(shù)據(jù)生產(chǎn)周期短、精度高等特點(diǎn)。利用機(jī)載Lidar可以實(shí)時(shí)獲取精度在5～10cm的地物三維特征，繼而可以迅速完成建/構(gòu)筑物的破壞評(píng)價(jià)。利用機(jī)載Lidar的高精度地表數(shù)據(jù)可以快速、大范圍地進(jìn)行地震災(zāi)區(qū)地震構(gòu)造精細(xì)定量探查，迅速確定發(fā)震斷層和極震區(qū)，而中國(guó)在這方面還處于空白狀態(tài)。令人欣慰的是，目前國(guó)內(nèi)已有僅19kg重的機(jī)載Lidar(精度略低一些)，可以安裝在無人機(jī)上，擴(kuò)展Lidar的使用范圍，同時(shí)又可以大大降低使用成本。

震后10～72小時(shí)，信息采集隊(duì)伍已經(jīng)可以進(jìn)入到災(zāi)區(qū)現(xiàn)場(chǎng)進(jìn)行實(shí)地災(zāi)情觀察和分析，主要利用便攜式移動(dòng)裝備與現(xiàn)場(chǎng)調(diào)查的手段進(jìn)行數(shù)據(jù)采集。近年來國(guó)際上不少學(xué)者致力于地震現(xiàn)場(chǎng)的災(zāi)情快速獲取方法研究，并取得了一定的研究成果。例如:日本工學(xué)院大學(xué)和日本國(guó)立消防災(zāi)害研究所聯(lián)合研制了用于災(zāi)情現(xiàn)場(chǎng)信息采集的支持系統(tǒng)(Disaster Information Collection Support System，DICSS)(Shibayama et al.，2008)。該系統(tǒng)提供災(zāi)情現(xiàn)場(chǎng)的地理信息，通過GPS定位使用者的地理位置，利用自組網(wǎng)實(shí)現(xiàn)使用者之間的通信和信息共享。“十五”期間，地震系統(tǒng)研制開發(fā)了基于手機(jī)的“地震應(yīng)急現(xiàn)場(chǎng)震害調(diào)查系統(tǒng)”，可協(xié)助災(zāi)情調(diào)查人員記錄災(zāi)情。但當(dāng)時(shí)的設(shè)計(jì)沒有考慮將記錄好的災(zāi)情實(shí)時(shí)傳回后方基地和后方抗震救災(zāi)指揮部，災(zāi)情的實(shí)時(shí)性得不到保證，在災(zāi)情分析中沒有起到應(yīng)有的作用。針對(duì)地震現(xiàn)場(chǎng)大量廢墟的災(zāi)情快速探查，美國(guó)研制了“陸地勇士”系統(tǒng)，包括智能頭盔系統(tǒng)和全球定位系統(tǒng)接收機(jī)，用于對(duì)大量廢墟進(jìn)行尋人搜救的先期快速探查。車載實(shí)景攝影測(cè)量技術(shù)已被引入國(guó)內(nèi)，并得到較快發(fā)展，但如何實(shí)時(shí)形成廢墟實(shí)景模型，并通過對(duì)實(shí)景模型的全方位分析，判斷廢墟救援的可行性，提出應(yīng)采取的救援方案，是亟待解決的一個(gè)技術(shù)難題。

2.1.2 災(zāi)情數(shù)據(jù)處理與信息提取技術(shù)進(jìn)展

隨著災(zāi)情數(shù)據(jù)獲取手段的急速發(fā)展和豐富，關(guān)于多源信息的匯總、快速處理和災(zāi)情信息的快速提取的研究已成為一項(xiàng)重要的課題。

關(guān)于根據(jù)多源信息校正地震影響場(chǎng)的問題，多數(shù)情況下是僅考慮某一種因素對(duì)地震影響場(chǎng)的影響。Geoffrey等(2006)曾提出并進(jìn)行了基于GNSS(Global Navigation Satellite System)進(jìn)行快速地震震級(jí)分析的研究，但并未涉及同震位移場(chǎng)的探索，Yusaku等(2012)通過在震后快速進(jìn)行多期RTK(Real-time Kinematic)(GPS測(cè)量)實(shí)現(xiàn)了對(duì)指定區(qū)域(通常范圍較小)應(yīng)變場(chǎng)和形變場(chǎng)的動(dòng)態(tài)測(cè)量，從而分析了應(yīng)力釋放過程及斷層活動(dòng)特性等，該方法本質(zhì)上仍然是對(duì)傳統(tǒng)方法的延續(xù)和拓展，盡管其更注重效率，但仍然必須到現(xiàn)場(chǎng)進(jìn)行多期觀測(cè)，且主體研究區(qū)域的范圍仍有極大局限。國(guó)內(nèi)基于多源數(shù)據(jù)的地震影響場(chǎng)校正技術(shù)綜合研究正處在探索階段，有田家勇等(2010)的《地形對(duì)地震烈度衰減的影響》等研究。

在機(jī)載Lidar的應(yīng)用上，融合多光譜數(shù)據(jù)、GIS數(shù)據(jù)、航空影像數(shù)據(jù)進(jìn)行高層次信息提取的技術(shù)還處于研究階段，算法復(fù)雜，不易進(jìn)行質(zhì)量控制。基于激光雷達(dá)測(cè)量數(shù)據(jù)的地物提取、城市建模等在國(guó)際上還剛起步。機(jī)載Lidar數(shù)據(jù)處理的多數(shù)研究還集中于對(duì)原始數(shù)據(jù)的過濾和分類，各種算法都具有一定的局限性，并不是很成熟。然而，歐美發(fā)達(dá)國(guó)家已先后研制出了Top-Scan、Optech、TopEye、Saab、Fli-map、TopoSys、HawkEye、Leica ALS40 等多種實(shí)用的機(jī)載 Lidar測(cè)量系統(tǒng)。但是中國(guó)機(jī)載Lidar系統(tǒng)的研究目前還相當(dāng)落后，幾乎沒有成熟的相關(guān)軟件。

在臺(tái)網(wǎng)數(shù)據(jù)的快速處理與應(yīng)用上，美國(guó)利用ANNS臺(tái)網(wǎng)的數(shù)據(jù)，可以在震后10～20分鐘內(nèi)得出地震的影響區(qū)域以及做出損失快速評(píng)估;而臺(tái)灣可以根據(jù)臺(tái)網(wǎng)上報(bào)的烈度資料，3分鐘內(nèi)完成地震震級(jí)及震中位置的判定，5分鐘內(nèi)通過互聯(lián)網(wǎng)、傳呼、傳真等多個(gè)途徑對(duì)外發(fā)布完整的地震信息。

在災(zāi)情信息可視化方面，清華大學(xué)研制的國(guó)務(wù)院應(yīng)急平臺(tái)標(biāo)繪系統(tǒng)-GSafetyMap2D能夠?qū)崿F(xiàn)在GIS地圖上對(duì)事件、危險(xiǎn)源、防護(hù)目標(biāo)、應(yīng)急資源、部署行動(dòng)等進(jìn)行標(biāo)繪，并自動(dòng)生成專題圖，但是該標(biāo)繪系統(tǒng)是靜態(tài)的，需要手工標(biāo)繪。目前社會(huì)上也有一些公司開發(fā)了基于GIS的標(biāo)繪系統(tǒng)。但是，由于沒有數(shù)據(jù)庫的支持，標(biāo)繪的過程與結(jié)果只能以圖片等方式進(jìn)行保存，不能對(duì)信息進(jìn)行保存與分類，不能根據(jù)指揮的需要提供任意時(shí)間點(diǎn)的應(yīng)急救援工作進(jìn)展情況，更不能提供一段時(shí)間內(nèi)的應(yīng)急救援工作發(fā)展變化整體趨勢(shì)。借助GIS仿真技術(shù)可以模擬地震災(zāi)害過程中的各種自然現(xiàn)象和人類活動(dòng)，以期在平時(shí)做好地震避災(zāi)和災(zāi)時(shí)應(yīng)急工作，屆時(shí)盡可能減輕地震所造成的災(zāi)害。目前，國(guó)際先進(jìn)國(guó)家已經(jīng)開始將視景仿真技術(shù)、網(wǎng)格技術(shù)等應(yīng)用到各類災(zāi)害的災(zāi)區(qū)仿真中，并取得了較好的效果。例如，日本于2002年開始實(shí)施了為期五年的城市地震災(zāi)害仿真系統(tǒng)研制計(jì)劃。美國(guó)用于復(fù)雜系統(tǒng)仿真研究與應(yīng)用的Synthetic Forces Express項(xiàng)目、歐洲用于洪水預(yù)備決策支持、高能物理的分布式數(shù)據(jù)分析、天氣預(yù)報(bào)及空氣污染分析的Cross-Grid項(xiàng)目等。

隨著社會(huì)發(fā)展，電力、燃?xì)獾刃袠I(yè)物聯(lián)網(wǎng)和交通、公安、電力、通信、水利、電信等社會(huì)監(jiān)控網(wǎng)都逐漸成熟，將這些社會(huì)網(wǎng)絡(luò)資源用于地震災(zāi)情服務(wù)中是非常有必要和可行的。國(guó)內(nèi)已有課題《地震災(zāi)情服務(wù)及應(yīng)急決策支撐平臺(tái)研究(2012BAK15B06)》(聶高眾，2012)正在研究通過采集電力、燃?xì)馕锫?lián)網(wǎng)的振動(dòng)特性、燃?xì)庑孤┣闆r等數(shù)據(jù)，識(shí)別與判斷災(zāi)情的相關(guān)技術(shù)。目前社會(huì)上的監(jiān)控設(shè)備隨處可見，視頻監(jiān)控的質(zhì)量、數(shù)量、覆蓋范圍等都在不斷提高，所捕獲的信息量也必然巨大。從國(guó)內(nèi)外監(jiān)控信息的應(yīng)用來看，國(guó)外在監(jiān)控技術(shù)手段，宏觀災(zāi)情獲取，社會(huì)信息資源整合利用方面處于領(lǐng)先地位。國(guó)內(nèi)在公安、國(guó)土、電力等領(lǐng)域也有了較為廣泛的應(yīng)用。對(duì)于地震應(yīng)急來說，整合利用各行業(yè)的監(jiān)控信息，及時(shí)獲取宏觀震中周圍的視頻監(jiān)控?cái)?shù)據(jù)，快速識(shí)別地震的破壞情況，對(duì)指導(dǎo)抗震救災(zāi)有巨大意義。

目前，國(guó)內(nèi)尚沒有利用地震臺(tái)網(wǎng)信號(hào)的中斷來判定地震極災(zāi)區(qū)分布的案例。地震臺(tái)網(wǎng)在中國(guó)中東部地區(qū)已形成較好的分布規(guī)模(山東有100多個(gè)測(cè)震臺(tái)站和140個(gè)地震動(dòng)觀測(cè)臺(tái)站)，在臺(tái)網(wǎng)足夠密集的地區(qū)，利用地震臺(tái)網(wǎng)和地震動(dòng)臺(tái)網(wǎng)信號(hào)中斷來判定地震極災(zāi)區(qū)分布是完全可能的。再結(jié)合強(qiáng)地震的余震分布可以很好的反應(yīng)斷層的破裂長(zhǎng)度和破裂方向，為地震影響場(chǎng)(特別是極震區(qū))快速調(diào)整提供強(qiáng)有力的支撐。

中國(guó)信息技術(shù)的發(fā)展給多源信息的匯總、快速處理和災(zāi)情信息的提取技術(shù)提供了雄厚的技術(shù)基礎(chǔ)。目前，中國(guó)在“現(xiàn)勢(shì)性災(zāi)情信息的匯集、清洗與自分類入庫技術(shù)”、“災(zāi)情快速抽取技術(shù)”、“地震災(zāi)情信息時(shí)空分布分析”等技術(shù)領(lǐng)域一直處于落后狀態(tài)，由于現(xiàn)勢(shì)性災(zāi)情信息來源極端復(fù)雜，有互聯(lián)網(wǎng)來源、三網(wǎng)一員上報(bào)來源、民眾短信上報(bào)來源、災(zāi)區(qū)多種上報(bào)來源、新聞媒體報(bào)道來源、現(xiàn)場(chǎng)調(diào)查來源等等，大量有用的災(zāi)情信息混雜在海量的資料中，如何有效清洗和去除無用數(shù)據(jù)，快速提取出有價(jià)值的災(zāi)情數(shù)據(jù)，并對(duì)這些災(zāi)情數(shù)據(jù)進(jìn)行分析處理，是我們?cè)诖笳馂?zāi)情獲取之后，首先需要解決的問題。

2.1.3 災(zāi)情上報(bào)與發(fā)布技術(shù)進(jìn)展

地震應(yīng)急救援不只是救災(zāi)部門和相關(guān)人員的事情，而應(yīng)該是政府各個(gè)部門、社會(huì)各界與廣大民眾共同的、聯(lián)動(dòng)的、協(xié)同的全國(guó)、全社會(huì)、全民行動(dòng)。當(dāng)前社會(huì)是信息社會(huì)，任何事情的開展都是以信息為基礎(chǔ)的，地震救災(zāi)更是以災(zāi)情信息與情報(bào)為重中之重。因此，只有充分的地震災(zāi)情信息與情報(bào)有效地發(fā)布到社會(huì)各個(gè)角落，才能實(shí)現(xiàn)全民救災(zāi)，才能產(chǎn)生最大的救災(zāi)效果。歐美等國(guó)家由于信息發(fā)布手段和渠道比較暢通，對(duì)災(zāi)情信息的新聞公開程度非常高、速度也很快。震時(shí)，民眾幾乎可以獲得實(shí)時(shí)災(zāi)情信息，而且信息內(nèi)容完全透明化。在美國(guó)、日本、歐洲，政府多個(gè)部門間形成永久性的救災(zāi)行動(dòng)聯(lián)動(dòng)機(jī)制，以實(shí)時(shí)交換與共享災(zāi)情信息與情報(bào)，開展協(xié)同工作。國(guó)外災(zāi)情信息上報(bào)與發(fā)布的內(nèi)容包括現(xiàn)場(chǎng)實(shí)時(shí)信息、衛(wèi)星遙感圖像、各種災(zāi)區(qū)態(tài)勢(shì)圖鑒和一系列的災(zāi)情分析結(jié)果，而且是全公開的、面向全社會(huì)的，并且一直持續(xù)到震后數(shù)月(包括災(zāi)區(qū)恢復(fù)重建過程)。

發(fā)達(dá)國(guó)家多年來一直非常重視防災(zāi)減災(zāi)的公共信息服務(wù)。美國(guó)、日本等國(guó)家以及歐洲，都建立了集成度很高的綜合災(zāi)情處理中心，面向不同的對(duì)象，統(tǒng)一對(duì)外提供信息服務(wù)，并且具有專業(yè)的地震應(yīng)急快速響應(yīng)系統(tǒng)。例如，美國(guó)的聯(lián)邦應(yīng)急管理署(FEMA)匯集各類手段搜集的地震災(zāi)情，可以直接向國(guó)家領(lǐng)導(dǎo)人提供災(zāi)情情報(bào)，并且與各個(gè)部門聯(lián)動(dòng)協(xié)同，能夠做到各個(gè)州政府意見的直接互動(dòng)。在美國(guó)，由美國(guó)地質(zhì)調(diào)查局等機(jī)構(gòu)組建的提供地震、火災(zāi)及其他相關(guān)信息服務(wù)的若干公眾網(wǎng)渠道和美國(guó)太平洋海嘯預(yù)警系統(tǒng)的公眾發(fā)布渠道等，建立了防震減災(zāi)信息公共服務(wù)網(wǎng)。日本的東京都防災(zāi)中心可以直接調(diào)取各個(gè)部門的信息，向公眾提供災(zāi)情信息，如，基于地震防災(zāi)信息系統(tǒng)(Disaster Information System，DIS)的日本儀器烈度速報(bào)等災(zāi)情信息服務(wù)。

目前，國(guó)內(nèi)地震災(zāi)情信息服務(wù)工作開展得并不成功，不僅僅是震時(shí)災(zāi)情信息服務(wù)，還包括無震時(shí)期地震災(zāi)情信息的發(fā)布、社會(huì)地震信息的有效監(jiān)控與正確引導(dǎo)等，主要是受到技術(shù)水平的限制。中國(guó)在“十五”期間建立了全國(guó)地震應(yīng)急指揮技術(shù)系統(tǒng)，實(shí)現(xiàn)了地震行業(yè)內(nèi)部的統(tǒng)一信息處理與服務(wù)，但是沒有地震信息公共服務(wù)平臺(tái)，匯集的地震災(zāi)情數(shù)據(jù)零散、片面、重復(fù)，缺乏有效的評(píng)估處理模型，產(chǎn)出的信息是約略、定性和隨意的，對(duì)外提供的信息服務(wù)單調(diào)、靜態(tài)、缺乏層次。

地震應(yīng)急災(zāi)情服務(wù)的方式是多種多樣的，包括:12322熱線、短信、手機(jī)彩信、互聯(lián)網(wǎng)絡(luò)、3G網(wǎng)絡(luò)、街頭大屏幕、新聞廣播以及部門之間的聯(lián)動(dòng)服務(wù)、協(xié)同會(huì)商、行業(yè)定向服務(wù)、政府推送服務(wù)、各級(jí)指揮部之間交流服務(wù)等。在中國(guó)，這些服務(wù)僅有個(gè)別的，如短信服務(wù)目前已經(jīng)開展，其他的大部分都停留在概念上，因此目前還缺乏服務(wù)的技術(shù)和手段。

中國(guó)地震局在“九五”、“十五”、“十一五”期間針對(duì)災(zāi)情服務(wù)開展了大量的基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)工作，通過建立政府網(wǎng)實(shí)現(xiàn)了和指揮部成員單位的數(shù)據(jù)網(wǎng)絡(luò)聯(lián)系，通過專線實(shí)現(xiàn)了與國(guó)家應(yīng)急平臺(tái)的聯(lián)系，通過各類信息共享協(xié)議建立了與多個(gè)行業(yè)的數(shù)據(jù)交流機(jī)制。目前正在建設(shè)的國(guó)家地震社會(huì)服務(wù)工程將建立29個(gè)政府部門的聯(lián)動(dòng)服務(wù)網(wǎng)絡(luò)和20個(gè)行業(yè)的協(xié)同服務(wù)網(wǎng)絡(luò)，這些都為未來的研究奠定了基礎(chǔ)。

2.2 國(guó)內(nèi)地震應(yīng)急災(zāi)情服務(wù)中存在的問題

通過國(guó)內(nèi)外災(zāi)情服務(wù)各方面發(fā)展情況的對(duì)比分析，可以發(fā)現(xiàn)中國(guó)地震應(yīng)急災(zāi)情服務(wù)中存在如下幾個(gè)主要問題。

(1)震后災(zāi)情獲取的黑箱期、灰箱期過長(zhǎng)，使得救災(zāi)決策十分困難

目前，中國(guó)在震后0～2小時(shí)內(nèi)的災(zāi)情獲取量很少，2～10小時(shí)內(nèi)獲取的信息量開始逐漸零散地增長(zhǎng)，但遠(yuǎn)遠(yuǎn)不到60%～80%的水平。如1996年2月3日17:14的麗江7.0級(jí)地震，當(dāng)天21點(diǎn)左右報(bào)出了個(gè)位數(shù)死亡，次日上午10點(diǎn)報(bào)出死亡68人，最終實(shí)際死亡302人，黑箱期接近4小時(shí)，灰箱期接近2天;2008年5月12日14:28的汶川8.0級(jí)地震，因通信中斷，死亡人數(shù)的判斷一直是一個(gè)難題，12日夜間判斷數(shù)千人死亡，13日下午判斷超萬人死亡，14日判斷2～5萬人死亡，16日判斷超過6萬人死亡，其黑箱期長(zhǎng)達(dá)數(shù)小時(shí)至10小時(shí)，而灰箱期更是長(zhǎng)達(dá)5天。顯然，中國(guó)的地震災(zāi)情獲取和服務(wù)能力與實(shí)際需求差距甚大，震后災(zāi)情信息黑箱期過長(zhǎng)，使得救災(zāi)決策的時(shí)效性和科學(xué)性難以得到保證，救災(zāi)決策的制定十分困難!

(2)高端技術(shù)的應(yīng)用中，數(shù)據(jù)快速處理與信息快速提取技術(shù)落后

無人機(jī)圖像數(shù)據(jù)的自動(dòng)分析與信息快速提取目前還處于空白狀態(tài)。目前還沒有成熟的機(jī)載Lidar的數(shù)據(jù)處理系統(tǒng)，現(xiàn)有處理能力較弱、內(nèi)容不夠深入。災(zāi)區(qū)現(xiàn)場(chǎng)實(shí)景模擬成果的分析能力較弱，更無法達(dá)到?jīng)Q策支持所需的水平。多源災(zāi)情數(shù)據(jù)的匯集、清洗與自動(dòng)分類入庫技術(shù)、地震災(zāi)情信息的時(shí)空分布分析技術(shù)等處于落后狀態(tài)?？梢姡咝录夹g(shù)的推廣應(yīng)用、相關(guān)基礎(chǔ)研究，尤其是針對(duì)地震應(yīng)急的快速數(shù)據(jù)處理技術(shù)研究的開展還遠(yuǎn)不能滿足地震應(yīng)急災(zāi)情服務(wù)的需求，導(dǎo)致無法充分利用現(xiàn)有資源，造成“被數(shù)據(jù)包圍，卻缺少數(shù)據(jù)”困境。

(3)災(zāi)情上報(bào)機(jī)制比較保守、決策層的協(xié)同性不足，導(dǎo)致決策層情報(bào)孤島現(xiàn)象的發(fā)生

震后獲取的災(zāi)情數(shù)據(jù)和提取的信息，大多數(shù)情況下會(huì)歸于數(shù)據(jù)采集單位或上報(bào)到同系統(tǒng)的上級(jí)單位，即信息的向上傳遞是縱向的和獨(dú)立的，缺乏橫向的交流。地方或行業(yè)決策部門及決策支持部門等各自為戰(zhàn)，缺乏信息與情報(bào)的交流與合作，形成一個(gè)個(gè)情報(bào)孤島，發(fā)揮不出總情報(bào)量應(yīng)有的救災(zāi)效果。而在中央決策部門，由于災(zāi)情信息的重復(fù)和不一致，還可能會(huì)引起混亂，給科學(xué)的指揮決策造成負(fù)面影響。

(4)地震應(yīng)急災(zāi)情服務(wù)的整體流程缺乏連貫性、協(xié)調(diào)性，信息成果分散，缺乏統(tǒng)籌管理

國(guó)內(nèi)多個(gè)單位或系統(tǒng)一般分別、獨(dú)立地進(jìn)行災(zāi)情服務(wù)中數(shù)據(jù)獲取、信息提取、災(zāi)情上報(bào)與發(fā)布等工作，導(dǎo)致服務(wù)中各個(gè)階段也可能是獨(dú)立的，地震應(yīng)急中的臨時(shí)接合達(dá)不到時(shí)效性要求或根本無法接合;各自開展同一階段的工作，卻沒有相互協(xié)調(diào)，導(dǎo)致工作內(nèi)容多有重復(fù)同時(shí)又有部分工作沒有得到開展，進(jìn)一步造成信息成果的分散、冗余和缺陷。

3 關(guān)于中國(guó)地震應(yīng)急災(zāi)情服務(wù)發(fā)展的建議

鑒于以上分析，中國(guó)地震應(yīng)急災(zāi)情服務(wù)的研究與建設(shè)工作中，可以考慮如下幾點(diǎn)建議。

(1)加強(qiáng)地震應(yīng)急災(zāi)情服務(wù)的整體架構(gòu)的建設(shè)與優(yōu)化以及中央機(jī)關(guān)對(duì)它的統(tǒng)籌管理，包括總體信息流機(jī)制與管理機(jī)制的建立、統(tǒng)一的綜合性軟硬件平臺(tái)的建設(shè)、地方?jīng)Q策部門、決策支持部門、行業(yè)部門的聯(lián)動(dòng)協(xié)同技術(shù)的研究等。

(2)加強(qiáng)高新技術(shù)在災(zāi)情服務(wù)中的應(yīng)用。包括，推進(jìn)強(qiáng)震臺(tái)網(wǎng)的建設(shè)和震動(dòng)圖的應(yīng)用研究;繼續(xù)抓緊空間對(duì)地觀測(cè)技術(shù)的應(yīng)用，并投入足夠的耐心和資源深入開展相關(guān)的基礎(chǔ)研究，尤其是遙感(包括無人機(jī)、Lidar、紅外、光學(xué)等)數(shù)據(jù)的快速處理技術(shù)與基于多源數(shù)據(jù)的快速信息提取技術(shù)等;研究基于手機(jī)短信的災(zāi)情推漫技術(shù);研究社會(huì)信息源接入與災(zāi)情識(shí)別處理技術(shù);研究海量現(xiàn)勢(shì)性災(zāi)情數(shù)據(jù)的清洗、快速抽取與自分類技術(shù);研究應(yīng)急處置方案生成與災(zāi)情標(biāo)注技術(shù);研究動(dòng)態(tài)災(zāi)情分布圖與災(zāi)情信息專題圖快速生成技術(shù);建立基于區(qū)域聯(lián)動(dòng)區(qū)多方協(xié)同災(zāi)情分析與決策會(huì)商服務(wù)等。

(3)加強(qiáng)應(yīng)急救援新技術(shù)、新設(shè)備的研發(fā)。可以推進(jìn)地震現(xiàn)場(chǎng)數(shù)據(jù)采集設(shè)備及其處理系統(tǒng)的開發(fā)與完善;研發(fā)基于實(shí)時(shí)前方調(diào)查信息的傳回和災(zāi)情分析系統(tǒng)，以使前方各路調(diào)查人員發(fā)現(xiàn)的信息能及時(shí)得到匯聚和應(yīng)用;開展現(xiàn)場(chǎng)實(shí)景信息的分析與決策支持技術(shù)的研究。

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