吳文琦

2012年7月21日，北京遭遇了有氣象記錄以來的最大暴雨，隨后，臺風(fēng)、暴雨、泥石流等自然災(zāi)害橫掃我國多個(gè)城市，接踵而來的侵襲、內(nèi)澇令中國城市基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)經(jīng)受了前所未有的挑戰(zhàn)。在“暴雨拷問城市良心”的質(zhì)疑聲中，城市管理者們應(yīng)進(jìn)一步思考：如何利用信息化手段，為城市防汛精細(xì)化管理提供有力支撐？

7.21北京暴雨陰霾日漸遠(yuǎn)去，然而城市內(nèi)澇所書寫的長長的遇難者名單，已成為國人心中永遠(yuǎn)的痛。據(jù)相關(guān)管理部門表示：北京的排水系統(tǒng)，建設(shè)于上世紀(jì)80年代，參照蘇聯(lián)等干燥國家的建設(shè)標(biāo)準(zhǔn)，設(shè)計(jì)基本上以1～3年一遇為考量，對于目前北京氣候而言可謂偏低。

災(zāi)后，“城市基礎(chǔ)建設(shè)要補(bǔ)上防汛這一課”的呼聲一浪高過一浪，而值得人們注意的是：無論新城規(guī)劃，還是老城改造，作為各項(xiàng)基礎(chǔ)設(shè)施的神經(jīng)中樞，信息網(wǎng)絡(luò)是城市防汛建設(shè)的關(guān)鍵所在。

拷問暴雨中漏洞百出的信息系統(tǒng)：各部門災(zāi)害預(yù)測預(yù)報(bào)信息和通訊指揮系統(tǒng)各成體系，未做到信息資源共享；已有建設(shè)項(xiàng)目集成與系統(tǒng)化不夠，缺乏防災(zāi)減災(zāi)科技平臺的建設(shè)；災(zāi)害的監(jiān)測、評估缺乏統(tǒng)一標(biāo)準(zhǔn)，難以相互比較和分析；基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)、科研設(shè)備購置、防災(zāi)減災(zāi)基礎(chǔ)研究和先進(jìn)技術(shù)推廣應(yīng)用等多方面資金投入不足……

隨著自然環(huán)境不斷惡化，突發(fā)災(zāi)害性事件發(fā)生頻率愈加頻繁，有遠(yuǎn)見的管理者已清晰意識到：災(zāi)害防治理念應(yīng)向管理、預(yù)防等“軟性”因素——信息化管理傾斜。

數(shù)字化城市應(yīng)對突發(fā)事件

數(shù)字城市技術(shù)是一種新興發(fā)展起來的技術(shù),它不僅可以實(shí)現(xiàn)城市中各類信息資源共享，還支持各種應(yīng)用模型。怎樣利用數(shù)字城市系統(tǒng)的信息資源和其先進(jìn)的支撐技術(shù)？建設(shè)城市的數(shù)字防災(zāi)減災(zāi)系統(tǒng)，應(yīng)該也涵蓋防汛的內(nèi)容。

數(shù)字城市付諸防汛的應(yīng)用就是以數(shù)字地形圖、衛(wèi)星遙感鏡像、數(shù)字地形模型、景觀模型為空間定位商務(wù)基礎(chǔ)數(shù)據(jù)庫，結(jié)合汛期時(shí)我們所關(guān)注的地下管線、規(guī)劃、土地、道路、房地產(chǎn)、人口、商業(yè)、水利、電力、電訊、企業(yè)信息，建議專項(xiàng)數(shù)據(jù)庫，輔助監(jiān)控、決策、指揮、發(fā)布系統(tǒng)，對城市信息系統(tǒng)進(jìn)行新建和再造，是實(shí)現(xiàn)信息快速收集、傳播和交互的IT基礎(chǔ)架構(gòu)。數(shù)字化城市則是從更廣意義上，為搶險(xiǎn)救災(zāi)、災(zāi)害評估和災(zāi)后重建規(guī)劃提供了及時(shí)有效的信息綜合服務(wù)，協(xié)調(diào)各部門的行動，來做到統(tǒng)一的信息共享和指揮，也為今后綜合減災(zāi)與風(fēng)險(xiǎn)管理提供了參考模式。

面對防汛之類突發(fā)事件沒有應(yīng)急預(yù)案是十分可怕的，數(shù)字化城市能夠?qū)崿F(xiàn)精確、高效、全時(shí)段和全方位的城市管理，是城市管理機(jī)制的創(chuàng)新和突破，以其統(tǒng)一高效、數(shù)據(jù)全面、綜合分析、快速響應(yīng)等特征全面滿足救災(zāi)現(xiàn)場智能化管理事前規(guī)劃的需要。

氣象預(yù)報(bào)插上“云”翅膀

天氣預(yù)報(bào)數(shù)值化、精細(xì)化是氣象預(yù)報(bào)發(fā)展的潮流，也是信息技術(shù)能力的體現(xiàn)，最為顯著的就是云技術(shù)的應(yīng)用。隨著數(shù)值天氣預(yù)報(bào)技術(shù)的不斷發(fā)展，數(shù)值天氣預(yù)報(bào)越來越需要大量高性能計(jì)算資源的支持。云計(jì)算在分布式環(huán)境下，以資源聚合的方式來增強(qiáng)氣象預(yù)報(bào)的時(shí)效性，在汛期顯得彌足珍貴。

云計(jì)算在氣象部門的有效運(yùn)用，最直接的成果之一應(yīng)當(dāng)是大幅降低終端用戶的工作代價(jià)。氣象部門最遠(yuǎn)端的業(yè)務(wù)用戶已完全沒有必要為完成業(yè)務(wù)工作而在當(dāng)?shù)嘏渲帽姸喾?wù)器、存儲設(shè)備，以及為維護(hù)這些設(shè)備而建立計(jì)算機(jī)房；在數(shù)據(jù)處理方面，實(shí)現(xiàn)“云計(jì)算”可以完成對數(shù)據(jù)資源的集約化，使得數(shù)據(jù)資源使用更為簡捷，提高服務(wù)質(zhì)量。特別是在汛期這種“特發(fā)”狀態(tài)下，最大限度地發(fā)掘并發(fā)揮出所有資源的潛在價(jià)值，最大限度地提高資源的使用效率，從而提高信息化建設(shè)的整體效益和效能，以工作環(huán)境的大幅改善及工作代價(jià)的大幅降低來促進(jìn)氣象部門技術(shù)水平的提高、業(yè)務(wù)能力的增強(qiáng)、管理質(zhì)量的提升，才能滿足“防汛”核心業(yè)務(wù)目標(biāo)的需要。

據(jù)稱廣州熱帶海洋氣象研究所數(shù)值預(yù)報(bào)團(tuán)隊(duì)借助深圳云計(jì)算中心強(qiáng)大的計(jì)算能力，突破精細(xì)化數(shù)值預(yù)報(bào)計(jì)算瓶頸，初步實(shí)現(xiàn)了數(shù)值預(yù)報(bào)水平分辨率從6公里提高到3公里，預(yù)報(bào)時(shí)間從逐3小時(shí)提高到逐小時(shí)滾動預(yù)報(bào)。這種預(yù)報(bào)精度對于“北京7.21暴雨”還是不夠的，但我們相信隨著云技術(shù)的成熟和深入應(yīng)用，汛期中的預(yù)報(bào)精度是有保證的。

物聯(lián)網(wǎng)令防汛救援有的放矢

物聯(lián)網(wǎng)是通過射頻識別（RFID）、紅外感應(yīng)器、全球定位系統(tǒng)、激光掃描器等信息傳感設(shè)備，按約定的協(xié)議，把任何物品與互聯(lián)網(wǎng)相連接，進(jìn)行信息交換和通信，以實(shí)現(xiàn)智能化識別、定位、跟蹤、監(jiān)控和管理的一種網(wǎng)絡(luò)概念，促進(jìn)了信息在汛期中收集、分析、傳播、使用的便捷性。物聯(lián)網(wǎng)利用前端的傳感器、設(shè)備，能夠把內(nèi)澇災(zāi)情信息感知到，同時(shí)通過不同層次的系統(tǒng)向數(shù)據(jù)系統(tǒng)，能夠把災(zāi)害性信息實(shí)時(shí)地通過不同的媒介，不同的介質(zhì)進(jìn)行傳播，像傳真，LED大屏，短信，大喇叭等等，能夠告訴這個(gè)地方可能會發(fā)生內(nèi)澇災(zāi)害。

在救災(zāi)過程中，利用RFID對進(jìn)入災(zāi)區(qū)現(xiàn)場的人員進(jìn)行有效管理無疑是個(gè)很好的方案。 災(zāi)民身份的確定，傷勢情況的統(tǒng)計(jì)，災(zāi)民原有健康信息的記錄管理，災(zāi)民位置移動和跟蹤，災(zāi)區(qū)現(xiàn)場救災(zāi)物資發(fā)放管理。從城市內(nèi)澇防治的角度，一個(gè)人通過手機(jī)、或者植入一個(gè)RFID芯片后可將一個(gè)人體的健康信息、人的位置信息通過全球衛(wèi)星定位系統(tǒng)傳遞給城市管理系統(tǒng)，特別是在城市內(nèi)澇發(fā)生時(shí)，可以迅速的通過公共管理指揮系統(tǒng)實(shí)施智能調(diào)度，便于政府實(shí)施災(zāi)情搶救、個(gè)體自救、以及現(xiàn)場控制管理。

從“5·12”汶川地震到玉樹地震、舟曲泥石流，四川等省市利用最新的物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)、地理信息技術(shù)和移動信息化技術(shù)，開發(fā)出了“災(zāi)汛預(yù)警通”系統(tǒng)，對各類地質(zhì)災(zāi)害進(jìn)行監(jiān)測預(yù)警，收到了較好的效果。遺憾的是，已應(yīng)用于重大地質(zhì)災(zāi)害防治的物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)，在城市內(nèi)澇防治領(lǐng)域沒有得到很好的應(yīng)用。

計(jì)算機(jī)仿真助力城市排澇

針對汛情出現(xiàn)、城市排澇，相關(guān)部門需要對系統(tǒng)進(jìn)行試驗(yàn)，了解其運(yùn)轉(zhuǎn)狀態(tài)，測試比較不同方案，找出最優(yōu)解決方案。然而，瞬息萬變的水情容不得人們對排澇系統(tǒng)進(jìn)行試驗(yàn)。此外，現(xiàn)實(shí)世界試驗(yàn)成本過高，或根本無法進(jìn)行試驗(yàn)，也成為相關(guān)部門不得不面對的問題。

在這種情況下，人們從現(xiàn)實(shí)世界轉(zhuǎn)向虛擬世界，在無風(fēng)險(xiǎn)條件下對系統(tǒng)模型進(jìn)行仿真實(shí)驗(yàn)，然后將得出的解決方案映射到現(xiàn)實(shí)世界里。

經(jīng)過半個(gè)多世紀(jì)的發(fā)展，計(jì)算機(jī)仿真已經(jīng)從純數(shù)學(xué)仿真，實(shí)物在回路中的數(shù)學(xué)與實(shí)物混合仿真，發(fā)展到現(xiàn)在的人在回路的智能化仿真。從仿真的深度和廣度來看，計(jì)算機(jī)仿真已從單系統(tǒng)單設(shè)備仿真，發(fā)展到多系統(tǒng)體系仿真和復(fù)雜系統(tǒng)仿真。

排澇系統(tǒng)是一個(gè)高度動態(tài)，高度變化的復(fù)雜系統(tǒng)，水情分布永遠(yuǎn)在波動，排澇設(shè)備運(yùn)行也不會一成不變，任何一個(gè)環(huán)節(jié)的表現(xiàn)在很大程度上依賴于其他環(huán)節(jié)的表現(xiàn)。正如單方面提升排澇設(shè)備運(yùn)行的效率不足以應(yīng)對，優(yōu)化單一個(gè)環(huán)節(jié)未必帶來整體效率的提高，有時(shí)甚至?xí)奚渌h(huán)節(jié)的表現(xiàn)水準(zhǔn)。因此，仿真技術(shù)將排澇系統(tǒng)作為一個(gè)整體系統(tǒng)來研究，利用計(jì)算機(jī)技術(shù)實(shí)現(xiàn)可試驗(yàn)性、可量化性和快速性，使得仿真技術(shù)有著比其他分析工具更強(qiáng)的說服力和直觀性。

《中國21世紀(jì)初可持續(xù)發(fā)展行動綱要》提出，把加強(qiáng)災(zāi)害綜合管理、提升防災(zāi)救災(zāi)的信息化水平納入保障國家可持續(xù)發(fā)展規(guī)劃的戰(zhàn)略中，防汛信息技術(shù)促進(jìn)經(jīng)濟(jì)與社會的持續(xù)發(fā)展的重要意義也是不言而喻的。

目前，防治城市內(nèi)澇的防汛信息化存在發(fā)展障礙，主要源于兩個(gè)方面：一為抱有僥幸心理，針對像北京這樣降水量一直不大的城市，為了防治偶然性內(nèi)澇事件做出最高防范標(biāo)準(zhǔn)的投資，需要人們勇于承擔(dān)、科學(xué)決策。另一方面，是信息技術(shù)應(yīng)用的創(chuàng)新性，即在保障公共安全的前提下，鼓勵并包容為實(shí)現(xiàn)防汛信息化建設(shè)和營運(yùn)所進(jìn)行的創(chuàng)新，包括網(wǎng)絡(luò)發(fā)展創(chuàng)新，網(wǎng)絡(luò)服務(wù)創(chuàng)新，信息技術(shù)應(yīng)用創(chuàng)新，商業(yè)模式創(chuàng)新等，促使防汛信息化社會效應(yīng)、經(jīng)濟(jì)效益雙豐收。