[发明专利]一种突发地质灾害应急预案数字化系统

摘要

本发明公开了一种地质灾害应急预案数字化系统，包括数据采集传输层、数据库管理层、数据驱动层和应用层；数据采集传输层，位于数字化系统的最下方，用于对地质灾害相关数据进行采集与传输；数据库管理层，位于数据采集传输层之上，用于保存、处理系统中用到的各项数据信息；数据驱动层，与数据管理层相连接，用于负责各类数据的管理支撑；应用层，包括应急预案可视化子系统和预案动态推演子系统两大子系统，用于管理系统提供的各项功能。本发明采用现代计算机、网络、物联网、GIS、GPS等技术手段，研发数字化地质灾害应急预案，实现地质灾害应急预案执行过程的高效性和可视化，从而实现地质灾害应急管理工作的数字化、智能化。

主权项

一种地质灾害应急预案数字化系统，其特征在于，该地质灾害应急预案数字化系统包括数据采集传输层、数据库管理层、数据驱动层和应用层；①数据采集传输层，用于对地质灾害相关数据进行采集与传输,数据采集传输层包括：本地无线传感器、无线网络路由器、本地无线通信终端、数据采集终端、数据通信传输终端、数据通信接收模块；其中本地无线传感器，用于采集地质灾害体的地下水位、土壤含水率、地下应力实时测量数据；无线网络路由器，与本地无线传感器连接，用于将本地无线传感器采集到的地质灾害体的地下水位、土壤含水率、地下应力实时测量数据发送到本地无线通信终端；本地无线通信终端，与无线网络路由器连接，用于将测量数据传输到数据采集终端；数据采集终端，与本地无线通信终端连接，用于接收雨量计测量的雨量数据和自记数据；数据通信传输终端，与数据采集终端连接，用于将数据发送接收数据到数据通信接收模块；数据通信接收模块，与数据通信传输终端连接，用于对传输的数据进行查错、解析、接收、入库存储处理；②数据库管理层，用于保存、处理系统中用到的各项数据信息；③数据驱动层，与数据管理层相连接，用于负责各类数据的管理支撑,数据驱动层包括地理信息数据引擎、三维仿真应用服务器、地理信息应用服务器；④应用层，包括应急预案可视化子系统和预案动态推演子系统两大子系统，用于管理系统提供的各项功能；其中应急预案可视化子系统，位于应用层上，是基于GIS、FLASH技术，针对应急预案库中的文字、图形、表格三位一体的各类应急预案进行可视化表达，以基础地理信息地图、遥感影像为背景，应用图形标绘以及计算机动画模拟方式展现应急预案中的各类基本要素,地质灾害应急预案可视化子系统功能包括：完成预案主流程可视化、灾害点信息查询与定位、实时雨情信息监视、野外地质调查GPS数据采集、单兵监测、周边要素查询、应急会商、灾害影响范围分析、物资分布可视化、救灾路线分析、人员撤离路线分析、动态标绘、应急救援动态跟踪、灾情统计、预案文档生成；以流程化的方式直观地显示地质灾害应急管理的主流程节点，包括：灾情速报、灾情等级判定、灾情应急保障、灾情应急响应以及灾情评估，并对各预案主流程进行信息化设计与标准判定，实现地质灾害应急预案的电子化、可视化，预案主流程可视化；在地图上显示经系统用户查询得到的指定地点的灾害点的地理位置、灾害类型、级别详细信息的灾害点信息查询与定位的运用GIS技术；在地图上显示灾害点最近的降雨气象信息，包括实况雨量和预报雨量信息，为防灾减灾提供相关的气象数值信息的实时雨情信息监视；购置专业的GPS手持终端，开发基于移动GIS的地质灾害/隐患点信息采集与传输系统，方便野外勘察人员对及时发现的突发地质灾害灾情险情信息进行采集与上报，采集信息包括突发地质灾害空间数据、属性数据和多媒体数据的野外地质调查GPS数据采集；应用物联网与GIS技术，在GIS地图上对野外监测人员进行GPS实时定位与路线监控，对单兵监测人员进行信息化跟踪管理的单兵监测；在GIS地图上显示经系统用户查询得到的指定灾害点的周边的居民点、道路、交通、河流要素信息的周边要素查询；在各个部门进行应急会商的同时，应用GIS技术，同时在GIS地图上实时调用相关灾害数据进行可视化展示，以便于现场数据进行综合分析的应急会商；利用GIS的缓冲区分析功能，在GIS地图上显示出经用户设定的灾害点可能波及到的影响范围；同时支持人工手动描绘实地的影响范围的灾害影响范围分析；通过GIS可视化手段，在GIS地图上显示出各个救援物资储备点储备的物资的种类、数量信息的物资分布可视化；在GIS地图上，以不同的颜色、信息符号，显示救灾队伍去往救灾点的最短路径、最优路径；同时支持人工干预功能对救灾路线进行调整的救灾路线分析；在GIS地图上，显示受灾人员的组成、数量、分布情况；以及从灾害点撤离到安全区域的最短路径、最优路径；同时支持人工干预功能对撤离路线进行调整的人员撤离路线分析；在GIS地图上根据系统用户的实际需求，手动地添加态势路线模拟描绘出简单的标绘效果，生成态势图；同时可对数据进行保存、动态演示的动态标绘；应急救援动态跟踪:运用GPS定位技术，在GIS地图上，显示应急救援车辆的实时位置、运行方向、时间信息，实现在救援过程中对救援力量的调配、管理功能；灾情统计，运用GIS统计分析技术，显示出对应急响应结束后的地质灾害灾情、险情、成功避让信息的统计分析结果，地质灾害信息统计内容包括：地质灾害基本情况、引发因素、成功预报避灾转移人员情况、因转移减少人员伤亡情况或灾害造成死亡人数、财产损失；人工核实，工作人员参考计算机核实的结果，并向现场工作小组或现场指挥部门获取真实信息，或是派监测小组前往现场考察，对速报信息进行核实，从而决策下一步工作；灾害统计的信息用以灾情评估，在整个突发地质灾害应急响应结束后评估灾情，完整描述灾情的各项信息，对地质灾害发育规律分析，应急工作反省进而指定下一步应急预案；如果事故已得到有效控制，则响应结束；否则，应继续启动预案，进行应急响应；预案文档生成，在预案文档模板的基础上，根据预案主流程可视化过程中生成的关键词及可视化地图图层，运用方案生成技术，可根据实际情况生成预案文档，供相关政府决策人员辅助决策使用；同时能够通过邮箱、短信、传真方式发送应急文档信息；预案动态推演子系统，位于应用层上，利用基于情景分析模型的滑坡灾害推演技术，应用图形标绘以及计算机动画方式推演模拟不同情景中，随着时间的逐渐变化，在承灾体、蕴灾环境、致灾因子的共同干预下，预案的执行过程、实施效果、影响范围以及变化趋势,地质灾害应急预案动态推演子系统是用三维技术、多媒体技术、虚拟现实技术形象、生动地向用户展示滑坡灾害体的模拟，即预案动态推演子系统是利用GIS强大的处理空间地理数据和空间信息相对应的属性数据的能力，建立GIS图形空间信息与三维地理数据及三维监测实体的对应关系，采用规则三角网模型生成复杂的地表，采用点、线、面、体4类数据结构进行描述，从而形成滑坡的三维可视化信息空间模型，并提供地质灾害应急预案的救灾路线预演、人员撤离预演、物资调配路线预演；其中滑坡灾害体模拟：拟根据滑坡灾害体的运动特征，基于滑坡动力学，采用有限体积法来模拟滑坡体滑动的动态过程；同时预测滑坡发生后的成灾范围；救灾路线预演：以动画形式展现，随着时间的推移，救灾路线的可变位置和状况，并附有救灾队伍人员状态基本信息，方便系统用户直观地观测到当前的救灾路线状况，以及救灾路线的变化的可视化信息状况；使用文字标注、图片标注、路径标注完成救灾路线的展示功能，系统管理员和系统操作者可使用多个不同条件查询到当前灾区的救援路线分布情况，以直观、醒目的效果展现在地图上，并通过救灾路线可视化查询功能，选择救灾力量所在地区名称和受灾地区名称，查询出救灾路线的最近、最优路线的可视化信息，包括路线长度，路线的状况：毁坏程度、阻塞程度、通行度、救灾路线的类型，以及对应路线的详细说明信息，同时通过路径优化，分析出多条抢险救灾路线，根据实际需要及时调整，以辅助作出应急决策；同时运用GPS实时监控救灾车辆物资的运动状态，在GIS电子地图上实时标定目标位置，跟踪车辆位置、运行方向及时间信息，实时显示物资目标的位置和状态，实现救援组织之间在救援过程中对资源、救援力量的请求和调配管理功能；人员撤离预演：以动画的形式展现，随时间的推移和位置的不同，灾区人员的撤离情况，方便系统用户直观地观测到受灾区域内人员的撤离情况，以及人员撤离态势变化的可视化信息；物资调配路线预演：以动画的形式展现，随着时间序列的不同，物资调配路线的变化状况，方便系统用户直观地观测到受灾区域附近的物资分布状况以及物资调配到灾害点的路线展示，即系统管理员和系统操作者可使用多个不同条件查询得到当前灾区的救援物质分布情况，以直观、醒目的效果展现在地图上；查询出制定地点的救灾减灾物资的详细储备地点、物资种类、数量级别、分布状况及相关信息，以及输出本次查询内容，以备用和打印本次的物资分布查询结果。