创新科技在防灾减灾救灾的应用

来源：职称阁分类：电子论文时间：2020-07-28 11:30热度：

　　2020年5月12日是第12个全国防灾减灾日，今年的主题为“提升基层应急能力，筑牢防灾减灾救灾的人民防线”，5月9日至15日为防灾减灾宣传周。为深入贯彻习近平同志关于防灾减灾救灾等应急管理重要论述精神，坚决打赢疫情防控人民战争、总体战、阻击战，加强基层应急能力建设，根据《国家减灾委员会办公室应急管理部关于加强基层应急能力建设做好2020年全国防灾减灾日有关工作的通知》要求，中国科协就科协系统做好2020年全国防灾减灾日有关工作向全国学会、协会、研究会，各省、自治区、直辖市科协等发布通知，要求扎实开展防灾减灾活动，加大宣传教育力度，完善“平战结合”科普社会动员机制，认真组织实施开展防灾救灾科普活动并及时总结活动成效。

创新科技在防灾减灾救灾的应用

　　21世纪以来，印度洋海啸、美国卡特里娜飓风、“3•11”东日本特大地震、2008年汶川特大地震等巨灾频发，自然灾害已成为世界各国经济发展和社会进步面临的共同挑战。科技减灾是各国政府和联合国机构高度关注、普遍认同的理念。经过持续的创新科技投入，我国对自然灾害发生演化规律与成灾机理的研究进一步深入，灾害监测预测预警、风险评估、风险防控、应急救灾、恢复重建等技术水平不断提高，气象、遥感、通信、人工智能、大数据、云计算、区块链、卫星导航等技术在重特大自然灾害应对过程中发挥了重要作用。党中央、国务院印发《国家创新驱动发展战略纲要》，将“加强重大灾害、公共安全等应急避险领域重大技术和产品攻关”作为战略任务纳入其中。“十二五”和“十三五”期间，国家在政策引导、项目部署和成果转化方面持续加大投入，提升国家防灾减灾救灾科技支撑能力。国家持续加大防灾减灾科学研究和技术研发支持力度，推进科研基地和平台建设，已建成30多个国家级和部级重点实验室、国家工程技术研究中心及观测站，初步形成覆盖自然灾害各灾种的科技创新平台体系。“十二五”期间，国家科技重大专项“高分辨率对地观测系统”“北斗卫星导航系统”减灾应用示范顺利推进；科技部通过国家重点基础研究（973）发展计划、高技术研究（863）发展计划、科技支撑计划等支持防灾减灾救灾相关研究，重点开展灾害监测预警、重大自然灾害防治、生命探测搜寻、抢险救援、安置保障和恢复重建等先进适用技术和装备研发；通过健全产学研协同创新机制，推进军民融合，成功发射防灾减灾相关系列卫星，加强灾害监测预警、风险和损失评估、灾害孕育发生演变规律等关键技术研究，初步建立重特大自然灾害损失综合评估技术体系。

　　目前，我国国家层面已初步形成一套较为完整的灾害损失快速评估机制，为国家和地方各级政府迅速启动相应级别的救灾应急响应提供重要参考。科技部组织编制的《“十三五”综合防灾减灾科技创新发展专项规划》，根据中央财政科技计划管理改革的相关精神，进一步提出整合资源，加强协调，推进防灾减灾救灾科技创新与成果转化应用。气象科技在防灾减灾救灾中的应用。据估算，有90%的自然灾害与气象有关。一直以来，气象界通过各种方式为防灾减灾做着贡献。天气预报准确率貌似提高了，台风、冷空气都能提前几天知道；服务手段也多了些，传统的电视、电台、报纸，新兴的手机、电话、网络，可谓天气预报无所不在。更新的手段也在不断的研究中，如DAB，LED显示屏等新手段也逐渐的走进社会的每个角落。针对地震、滑坡、泥石流等重大地质灾害重点研发监测预警技术、研制救灾救急用装备、开发建立重大灾害风险管理平台等；建立海洋动力环境立体监测系统，研制台风、风暴潮等海洋灾害预报系统，有效地跟踪预警了如“莲花”“莫拉克”等台风袭击，减轻了台风灾害；研制极端气候事件动态监测、预报和灾害风险影响评估综合业务系统，针对干旱、暴雨、暴雪、洪涝、高温热浪、低温等极端天气事件，提供及时准确的预警预报，在防灾减灾方面发挥了显著成效。同时，气象部门可以抓住有利天气时机，实施大规模飞机和人工增雨作业，有效缓解旱情，帮助农业稳产增收，也可以辅助扑灭森林大火。遥感技术在防灾减灾救灾中的应用。遥感技术能快速获取地震造成的破坏范围和破坏程度等有关灾情信息,为救灾和灾后重建提供科学决策的依据。汶川特大地震发生后，中国科学院党组迅即对全院抗震救灾工作进行了部署。地震刚刚发生时，通信中断、道路不通、次生灾害频发，加之灾区十分恶劣的自然条件与气象条件，使得及时获取受灾现场的信息与第一手资料异常困难。中国科学院发挥多年积累的遥感综合监测技术与人才队伍优势，迅速成立抗震救灾遥感监测应急指挥部，组织对地观测中心、遥感所、地理资源所、电子所、成都山地所、地质地球所、生态中心7个研究单位，密切配合，通力协作，通过雷达和光学遥感飞机、无人飞机，借助卫星数据，进行实地考察，构成空、天、地一体的遥感监测网络，全天候监测灾情。同时，有关科研人员克服多种困难，夜以继日地奋战，使遥感数据的采集、传输、解译、研判和分析环环相扣，在第一时间形成遥感影像和有关分析报告，并及时报送党中央、国务院抗震救灾指挥部、国家有关部门和四川省抗震救灾指挥部，为抗震救灾指挥工作提供了有力的咨询服务和决策依据。

　　通信技术在防灾减灾救灾中的应用。在汶川地震重灾区通信系统遭到毁灭性破坏的情况下，建立应急通信系统是抗震救灾的首要紧迫任务。上海微系统所敏锐地意识到这一迫切需求，主动向院里请战，要求将其与声学所、计算所共同最新自主研发的应急宽带无线通信技术系统用于建立重灾区无线通讯网络。20多人的技术队伍，奔赴受灾严重的北川灾区，架设了无线通讯网络，成功实现了指挥部与观察点、救援点和新闻站之间的宽带连接和现场视频传输，使指挥部能够实时了解灾情和救灾现场状况，使全国和全球能第一时间了解当地灾情和救灾进展，在抗震救灾指挥和人员搜救工作中发挥了关键作用。同时，5G网络在我国防疫过程中也发挥了特殊作用。2月8日起，武汉雷神山医院交付使用，接收首批患者入住。与医院建设速度同样高效的，是院区5G信号的覆盖。从网络铺设到覆盖，只用了3天时间。随着5G网络的覆盖，进入“战时”状态的雷神山医院利用5G网络进行远程指挥、远程会诊、远程手术和数据传输，更好地诊治新冠肺炎患者。5G网络能够让数据传播更通畅、更稳定。为减少人群聚集，远程医疗、会议、教学等将用到5G网络，而5G网络能够保证在线人数较多时依然保持较快的网络速度。人工智能技术在防灾减灾救灾中的应用。人工智能方法能实现灾前预警三维分析表达，为灾前预警提供了新的技术方法。2018年5月27日，美国马里兰州埃利科特市发生了千年一遇暴雨。在暴雨前几天，美国国土安全部通过航拍图像生成了高分辨率地图，利用人工智能进行了有效预警。同时，人工智能方法在2015年5月尼泊尔地震人道主义响应中得到了有效运用。在2017年9月墨西哥城地震中，志愿者利用社交媒体迅速组织救援行动与抢救灾民生命，AI从数百万社交媒体帖子中抓取与分析大数据，为灾中应急提供重要信息服务和辅助决策支持，为受灾最严重地区和最需要救助的灾民及时提供救援人员。在我国抗击新冠疫情过程中，人工智能也发挥了积极作用：智能消杀机器人可以在病房里进行杀菌消毒，将人们从危险的工作中解放出来；基于人工智能算法的医疗分析系统可以显著提高新冠肺炎的诊断准确率，使得早期的筛查工作更有效率；利用无人机，能够全天候反复播放防控疫情相关常识，提醒社区内居民不串门、戴口罩、勤洗手等，宣传效率和覆盖率很高，同时无人机还科技集中开展街道消毒工作，不仅喷洒效果好，而且减少人为接触的交叉感染风险。大数据和云计算在防灾减灾救灾中的应用。在大数据时代,使用数据挖掘和云计算技术,研发出一个多元信息气象预警系统,在气象部门的组织下,使其服务于人民群众,可以很好地避免或减轻气象灾害带来的负面影响。在防灾减灾救灾实践中，指挥与协调、信息发布、损失评估、救灾物资发放监督与审计等对信息高度敏感，都可以通过大数据分析来加以改进。例如，通过对物资储备大数据和资源需求大数据的关联分析，提升指挥与协调的精度；通过对预警信息扩散机制的大数据分析，提升信息发布的效率；通过对网络舆情的大数据分析，改进指挥与协调、信息发布，对救灾物资发放进行监督等。以此次我国抗击新冠疫情为例，大数据如果应用到位，就会在很大程度上防止疫情扩散，通过对病毒特性、传播速度、发展规律、病例症状等信息进行数据汇总、加工和分析，与其他传染病病毒及治疗方案进行对比，掌握防疫主动权；云计算则能很好地助力疫苗研发与药物筛选，为基因测序、医疗工程提供稳定高效的算力支持，降低创新药物前期研发的成本与周期。区块链技术在防灾减灾救灾中的应用。区块链技术不但在慈善捐赠追踪、疫情追踪以及医疗数据管理、医疗用品和药品溯源方面有所应用，而且有利于在社区疫情防控过程中实现社区人员流动的精准管理和动态监测。作为一种底层基础设施，区块链技术能够为防疫期间的数据共享及信任建立提供技术支撑。即使是互不信任的多方企业、机构，运用区块链技术也可以建立共识。如何将信息公开做得更好，让社会大众看得见、能相信，区块链技术具有天然优势。区块链技术具有分布式、难篡改、可溯源三大特点，对数据天然敏感，应用在公共卫生体系中，可以助力实现跨地域、跨机构的信任协同，提高协作效率，有效打破医疗体系中的信息孤岛。

　　随着更多应用不断落地，未来区块链技术在优化公共卫生体系的进程中将发挥更大的作用。卫星导航系统在防灾减灾救灾中的应用。我国的北斗卫星导航系统可提供实时导航、快速定位、精确授时、短报文通信四项基本功能服务。其用于防灾减灾救灾工作之中，可实现灾情报送网络全覆盖、远程监控救灾人员和车辆设备动态。北斗系统的第一次“亮剑”是在2008年汶川地震救援中，当时地面通信设施遭到严重破坏，甚至瘫痪，救援部队利用北斗短报文发出了来自灾区的第一条信息，将灾情和受灾位置准确地报告给救灾抢险指挥部。2014年“北斗卫星导航系统国家综合减灾与应急典型示范应用工程”的启动实施，推动了北斗系统在国家防灾减灾救灾中的规模化建设应用。北斗系统在防灾减灾救灾工作中的优势主要体现在以下几个方面：一是保障灾情“生命线”畅通，在地面通信网络中断情况下确保第一时间上报灾情。灾害发生后，灾区受灾环境要么复杂、移动通信存在盲区，要么灾害造成灾区电力、地面通信网络和主要交通干线中断，导致现场受灾情况与搜救信息、救灾物资拨发、救灾工作及灾区救援需求等灾情信息无法第一时间及时上报，天基通信联络是破解重大灾害现场灾情快速采集报送难题的唯一有效手段。北斗系统用户终端购置成本低、通信费用低廉，行业系统内用户的北斗短报文通信资费均可免年费，不仅能够满足灾后应急救援通信联络和灾情快速上报业务需求，而且有利于面向基层大规模推广应用，是目前常态减灾、非常态救灾及灾后应急通信保障方面最经济可行的天基通信方式，有助于解决灾后第一时间灾情快速上报和对现场应急救援活动的远程指挥监控难题。二是保障人员与物资调度的全国“一张图”监控。新时代防灾减灾救灾工作的“一盘棋”综合化发展是必然趋势，这对全国范围内防灾减灾救灾资源的统一管理、监控调度及资源的合理配置与优化提出了新要求与新命题。北斗系统通过面向全国防灾减灾救灾人员、救灾车辆装备专用的手持或车载北斗减灾信息终端，以及北斗综合减灾运营服务应用平台，可实现对各级人员与车辆的空间位置、运行状态、应急活动情况等信息进行全国“一张图”有效动态远程监控，为防灾减灾救灾行业用户大范围统一监控管理与调度应用提供综合技术支撑。三是保障纵向贯通全国范围的基层灾情报送网络。目前，我国现有的自然灾害灾情信息管理软件系统已经覆盖全国所有县级以上政府灾害管理部门，部分省份开始向乡镇延伸。其网络主要依托公共网络建设，部省两级采用VPN专线，省地（市）县乡（镇）采用地面宽带，乡镇村（社区）采用移动蜂窝通信。受当前社会公用地面宽带与移动3G/4G网络资源地域建设的推广局限，我国的灾情报送网络系统覆盖范围还无法实现“纵向到底、横向到边”的全覆盖，内蒙古、云南、贵州、西藏、甘肃、新疆等偏远省份的部分乡镇基层还存在“盲区”，灾情报送的时效性难以保证。目前北斗系统的短报文通信可覆盖我国全境及广大周边地区，通过面向偏远地区、山区、牧区、林区及海岛等通信盲区及灾害高风险区部署北斗用户终端建立北斗短报文补充通信方式，彻底消除灾情报送网络覆盖的盲区，消除老少边穷等地面网络覆盖盲区，保障重大灾情报送的时效性。四是自主系统安全稳定与保密性强，保障基于位置的灾害信息定向协同服务。

　　自然灾害应急管理是国家公共安全管理的重要组成部分，需要有安全、稳定、可靠的应急通信和位置信息服务系统提供保障。目前，我国尚未建设专用的自然灾害应急通信网络，重大灾害应急救援主要依赖地面宽带、蜂窝通信等社会公共网络资源，因灾地面通信网络瘫痪的现象普遍，位置服务及应急通信的稳定性、可靠性及安全性需进一步提升。北斗系统的空间位置服务可靠性及短报文通信成功率都超过99%，系统具有较强的抗雨衰能力与抗干扰能力，可全天候工作。灾害发生前，北斗系统可基于区域位置面向位于灾害高风险区的减灾救灾人员定向发送灾害风险预警信息，引导基层减灾救灾人员做好群众的避险转移工作；灾害发生后，后方可与灾害现场应急救援人员和救灾车辆定向交互灾情动态信息，利用北斗终端的短报文通信功能自动位置报位及上报突发灾害信息和灾区救助信息，引导现场搜救人员实施有针对性的救援行动，保障实时搜救联络调度。推动北斗系统在防灾减灾救灾领域中的业务应用，一方面有利于延伸和拓展基层灾情信息通信网络、提升国家综合减灾业务应用能力和管理水平；另一方面有利于推动北斗系统在防灾减灾救灾行业的产业化发展、支持国家导航战略发展。当前，我国国内疫情防控形势持续向好，复工复产不断推进。针对此次新冠肺炎暴露出的某些问题，今后需要打造更好的联动体系、机制，各个部门相互配合，充分发挥先进科技手段的作用。全民战“疫”的实践充分证明，防灾减灾就在我们每个人身边。我们必须居安思危，加强防灾减灾救灾宣传教育，很好地发挥创新科技在防灾减灾救灾中的支撑作用，将人们的生命和财产损失降到最低。

　　作者：蒋向利

文章名称：创新科技在防灾减灾救灾的应用

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