侯跃伟 蔡 艺 吴 东 朱文青 赵 兵 李 群 王金宝 沈雁鸿 樊晓春

1）南京市地震监测预警中心，南京 210019

2）南京市地震局，南京 210019

学术论文

大中城市地震应急综合演练系统开发及应用＊

侯跃伟1，2）蔡 艺2）吴 东2）朱文青2）赵 兵2）李 群2）王金宝2）沈雁鸿2）樊晓春1，2）

1）南京市地震监测预警中心，南京 210019

2）南京市地震局，南京 210019

以大中城市地震应急综合演练系统设计需求作为切入点，结合大中城市实际地震应急演练工作中存在的问题，通过模块化设计和软件集成开发，实现演练系统人工虚拟化、智能化，从而提高演练效率，降低演练成本。该系统在南京市部门地震应急联动中进行了实际应用和展示，取得了良好的实际应用效果。

地震应急；综合演练；协同；城市地震

引言

地震应急演练是应急救援工作的基础和前提，如何高效利用有限的资源，提高政府和有关部门对地震突发事件的快速响应和抵抗风险的能力，并为人民提供更快捷的紧急救助和相关服务，其重要性日益凸现。随着我国城市化进程加快，大中城市人口日益密集，经济飞速发展，财富相对集中，但是，潜在致灾破坏性因素也在飞速膨胀和增加，其中最为典型的就是破坏性地震，特别是2008 年5月12日发生在四川汶川的8.0级特大地震，造成近7万人死亡，1万多人失踪，直接经济损失8 541亿元，给人民群众生命财产造成了巨大损失。地震作为我国自然灾害种类之一，事件多发、致灾频繁、灾害严重、减灾紧迫是不争的事实。面对地震等突发性公关事件，我国确立了党委领导、政府负责、部门联动、军地协作、社会参与的应急工作指导方针，体现以人为本、预防为主、预防与处置相结合的应急管理工作原则，为减灾防灾奠定了坚实的基础［1］。

本文从当前地震应急演练实际应用出发，通过模块化设计和软件集成开发，满足大中型城市各部门开展集中或分散的地震应急综合演练需要，实现演练系统的人工虚拟化、智能化，从而提高演练效率，降低演练成本。

1 系统需求分析

地震应急演练在国外尤其是日本、美国等发达国家已形成比较完善的体系。日本政府、企业和民众都高度重视应急教育和防灾演练工作，有针对不同受众人群而制定的不同类型的演练方案，如指挥官、作战员、社区义工、居民等。日本民众的防灾意识基本上贯彻到了工作、生活的每个环节［2］。美国也一贯重视通过立法来界定政府机构在紧急情况下的职责和权限，先后制定了上百部专门针对自然灾害和其他紧急事件的法律法规，建立了以 《国家安全法》、《全国紧急状态法》和《灾难和紧急事件援助法案》为核心的危机应对法律体系。美国应急平台支撑体系主要包括科研基地、各类大型软件系统和教育培训体系等，为建立统一指挥、功能齐全、反应灵敏、运转高效的应急平台体系提供关键技术，以实现公共安全应急的一体化、实时化和精确化［3］。

我国地震应急演练主要以地震桌面演练为主，特别是由省、市政府组织的大型综合地震应急演练，参与部门和人员多、计划周密、场面宏大，为宣传应急预案、普及防震减灾知识起到了积极的作用。但同时也存在很多问题，如耗费大量资源，干扰正常社会生活，甚至可能造成不必要的地震恐慌［4］。“十五”期间，在中国地震局和相关省、市地震部门的努力下，建成了31个省级抗震救灾指挥技术系统，并初步构建形成了一部分地震应急指挥技术系统内部框架理论和成果；同时，国家还开展了基于网络系统和GIS等技术下的地震应急快速响应系统［5］、地震应急指挥辅助决策系统、地震应急指挥命令系统和地震应急信息通告系统等地震应急专用软件的研制［6－9］，但在大中城市地震应急演练中仍存在一些问题。

1.1 缺乏大中城市地震应急演练综合系统平台

目前，传统地震应急演练以桌面推演为主，存在演练内容和表现形式单一、枯燥，演练耗时周期长等缺点。“十五”期间，国家投资国家、区域、城市三级层次的地震应急指挥体系，为国务院和各省政府开展地震应急、实施抗震救灾指挥提供指挥场所和各种必要的技术手段［1］。在地震发生时，在基础数据库和现场信息的支持下，可以迅速判断地震的规模、影响范围、损失等情况，并据此提出一系列科学的救灾方案和调度方案，协助指挥人员实施各种地震救灾行为，实现地震应急信息快速传递、高效处理，提高应急救灾指挥与决策的技术水平，最大限度地减少震时的混乱和人员伤亡。针对大中城市地震应急演练却没有具体的应急联动系统平台。

1.2 缺乏应急联动协同机制

汶川特大地震应急救援和抗震救灾实践表明，我国应对巨大地震灾害的各项准备工作仍有许多薄弱环节，各部门之间缺乏有效的沟通机制和联动协同能力，单打独斗现象较为普遍。面对汶川地震近40万km2的地震灾区，救援队伍调度、灾害现场责任制、灾情信息沟通、基础数据交换、水库堰塞湖抢险、滑坡泥石流抢险、灾害损失评估、救灾物资发放、通信资源的统一使用等诸多事项，在震后初期表现得较为无序，救援场面较为混乱，救援指挥工作缺乏统一部署和有效的部门间协调，直到后期才逐步纳入统一管理的轨道［6］。

1.3 缺乏应急救援处置演练集成培训内容

地震作为小概率事件，大多数非地震部门和人员都没有经历过地震，也缺乏相关地震应急知识的培训，在震后很难做出科学的应急决策。在实际地震应急工作中，传统地震应急救援培训的培训对象单一、适用范围窄、受众人群范围狭窄，不能满足对不同部门、不同行业地震应急人员进行专业化、系统性培训。

2 系统总体架构及功能

2.1 系统总体架构

大中城市地震应急演练系统的整体架构分为3层（图1）。

（1）基础模块：对系统进行整体数据和后台管理，包括基础数据字典、权限管理、预案管理和用户管理等模块，为应用提供信息服务支持。

图1 地震应急综合演练系统的组成及功能

（2）应用模块：主要包括应急演练制作、应急演练执行和应急培训执行3大功能模块，是系统运行的关键和核心。用户通过系统登录平台，可以参与在线应急演练、应急知识学习和考核。

（3）开发模块：提供丰富的系统平台接口，在后期的开发中可以架构Web GIS技术，地震灾情信息的查询、定位以及协同标绘等功能，通过本系统进一步进行APP软件开发，实现更加便捷的综合移动应急演习。

2.2 系统主要功能

2.2.1 应急演练脚本制作

应急演练脚本的制作依据中国地震局《国家地震应急预案》要求，结合各大中型城市编订的地震应急预案和在实际地震应急工作中积累的实战经验，确定地震事件的类型、名称以及参演人员的角色分工，主要包括设定计划名称与计划、设定计划脚本事件分类、设定计划脚本事件、设定计划参与角色、分配和设定参演角色事件关联角色和开放演练计划可执行6个方面内容，这些是决定整个应急演练能否顺利开展的关键，属于非系统干预部分。

2.2.2 在线联网应急协同演练

在线联网应急协同演练是系统的核心，也是演练能否顺利执行的关键；根据应急演练脚本内容，各相关部门通过网络协同参与演练（图2），主要包括：

（1）开放签到通知：以应急指挥部名义，通过本系统向相关联席会议成员单位和相关企事业单位等发送通知邮件，各参演用户可签到熟悉演练主页，并查看通知详细信息。管理员亦可收集签到人数，确定正式开始时间；

图2 地震应急综合演练执行流程图

（2）开始演练：各成员单位点击确定开始演练，正式开始演练，并触发演练脚本第一个事件。演练分组按照预案要求进行划分，各参演单位在各自小组内参与对触发事件的讨论意见，并由组长进行最后提交；

（3）暂停演练：点击确定暂停演练，将暂停演练执行，系统事件将暂停，直到点击演练继续恢复执行。相关事件的执行时间将扣除暂停时长，自动计算触发时间；

（4）终止演练：点击确定终止演练，将结束当前计划演练执行。终止演练后导演组与专家组仍然可以继续发布点评，直到演练总结结束；

（5）发布演练总结、专家点评：在规定时间内，各参演单位提交演习内容后，指挥部跟进事件进展，对演练中出现的问题进行总结分析，并通过系统同步传递给参与单位。专家组也可以对事件演练效果进行评估和打分，以便更好实现演练目的；

（6）演练结果公示查看：对全部演练事件、时间进行回顾和总结，并可以进行打印输出。

2.2.3 应急培训系统

通过系统数据库中对培训内容进行编制和管理，将防震减灾基本知识、应急流程、预案等内容进行集成，采用多种方式进行考核和展示，可通过选项按钮对系统进行计划名称、计划状态、计划创建时间等培训编制库的设置，也可以通过上传课件界面对该培训计划课件进行上传、修改或删除操作。在线培训评测功能对全体用户开放，也是应急培训系统的核心。用户完成在线学习培训课程后，完成习题，点击提交答案，即可当场得到本次答题的得分、习题答案等。

2.3 系统拓展模块

项目以应用框架设计思想为基础，通过参数配置来构造具体的应用系统，具有良好的扩张性。本系统兼顾了演练、分析、培训、决策指挥等多种功能，具有灵活组织、多种运行模式的特点。基于应急演练系统的应用，依托系统扩展性、动态数据建模，可扩展应用到各级应急演练中，结合培训模块，本系统同时包括了丰富的、可扩充的外部通讯接口能力，包括视频、音频、短信以及当前流行的Web GIS技术，以实现地震灾情信息的查询、定位以及协同标绘等功能，实现更加便捷的移动综合应急演习。

3 系统实例

通过系统需求分析、模块化设计、软件开发及测试等工作，采用J2EE三层体系架构、Web Service、工作流、Ajax、html5等技术，实现大中城市地震应急演练系统的开发和应用，包括地震应急演练仿真模拟、地震应急知识内容培训和考核等功能，为大中城市不同联席部门、不同行业提供统一的地震应急演练平台。该系统在南京市地震应急联席部门联动中进行了实际应用和展示，达到了较好的交互使用效果，图3给出系统的几个主要界面，分别为用户登陆界面、系统主界面、地震应急演练执行界面和应急培训考核界面。

图3 地震应急演练系统实例

4 结语

本文以大中城市地震综合应急演练作为系统设计切入点，利用J2EE三层体系结构，采用基于Ajax的协同Web应用开发平台，实现了大中城市内不同联席部门、不同行业在共同的环境下进行协同配合、相互支援、统一调度指挥和行动的地震应急演练操作平台，通过各部门体验式地震应急模拟培训系统的使用，能够认清形势，提高认识，站在全局和战略的高度，联系本地区、本部门的实际，把地震应急管理工作抓紧、抓实、抓好；加强研究，完善体系，全面提升应急管理工作的质量和水平，促进政府管理的理论创新和实践创新。在地震发生时，能够做到统一指挥，有序调配，合理分工，相互沟通的地震应急保障能力。该系统的主要创新和特点有：

（1）便捷、高效。基于互联网技术集成开发的应急演练系统，克服了传统的桌面式推演方式表现形式单一、演练效果差等缺点和现场演练周期长、耗资大等特点，本系统具有操作简单、便捷高效和跨平台使用等优点；

（2）协同、仿真。采用时间－事件轴控件实现不同部门和人群在特定的时间－事件中按照应急预案工作要求，统一协同完成演练任务；同时，系统还特别模拟实际地震应急工作中出现的突发状况进行有序处置，增强了对演练效果的仿真度；

（3）评审、评判。构架了专家评审和评判功能。在应急演练执行、编制和培训考核中进行专家点评和评判，对应急处置演练的效果和针对性将会有较大提升；

（4）开源、拓展。采用开放式的平台设计和人性化的交互界面，为后期地震应急GIS信息查询以及APP开发奠定坚实的基础。

致谢：本文得到了南京市协同软件公司的大力支持，审稿老师提出了积极的建议，在此一并感谢。

（作者电子邮箱，侯跃伟：houywswu＠163.com）

［1］姜立新，帅向华，聂高众，等.地震应急联动信息服务技术平台设计探讨.震灾防御技术，2011，6（2）：156－163

［2］杨兴坤.日本预防与应对地震的经验与启示.国际地震动态，2015（3）：31－36

［3］美国地震应急救援体系建设的几点启示.江苏省地震局网站.（2012－05－31）［2015－05－20］.http：∥www.js－seism.gov.cn/info/2012/5/31/info＿15＿9962.html

［4］郑通彦，郑毅.地震应急桌面演练关键问题研究.震灾防御技术，2014，9（3）：533－539

［5］李东平，赵锦慧，沈晓健，等.基于GIS技术的浙江省地震应急指挥演练系统.地震研究，2006，29（3）：290－293

［6］帅向华，杨天青，马朝晖，等.国家地震应急指挥技术系统.北京：地震出版社，2009

［7］帅向华，姜立新，刘饮，等.地震应急指挥技术系统设计与实现.测绘通报，2009（7）：38－41

［8］周柏贾，贾群林.地震应急演练虚拟仿真应用技术.自然灾害学报，2011，20（5）：50－64

［9］姜立新，聂高众，帅向华，等.我国地震应急指挥技术体系初探.自然灾害学报，2003，12（12）：1－6

Development and application of urban earthquake emergency integrated drill system

Hou Yuewei1，2），Cai Yi2），Wu Dong2），Zhu Wenqing2），Zhao Bing2），Li Qun2），Wang Jinbao2），Shen Yanhong2），Fan Xiaochun1，2）
1）Earthquake Warning Center of Nanjing City，Nanjing 210019，China
2）Earthquake Administration of Nanjing City，Nanjing 210019，China

This paper analyzes the requirements of urban earthquake emergency integrated drill system.Combined with the presence of actual emergency drill of cities in each department issues，a system with artificial virtualization and intelligence is achieved through the modular design and software integration in order to improve efficiency and reduce drill costs.The system has been successfully applied to emergency response departments in Nanjing.

earthquake emergency；integrated drill；collaboration；urban earthquake

P315；

A；

10.3969/j.issn.0235－4975.2015.11.005

2015－06－23；采用日期：2015－08－06。

南京市科技发展计划项目（2014sc331013）和南京市2015年度地震短临跟踪项目资助。