基于 GIS 的應急預案過程動態(tài)推演模擬技術研究

現(xiàn)代社會中難免會出現(xiàn)各種各樣的突發(fā)事件 ,如各種刑事案件、自然災害、人為事故等 ,這些事件通常會帶來嚴重的人員和財產(chǎn)損失。制定合理、有效的應急預案可以在突發(fā)事件發(fā)生時快速地作出處理決策 ,減少事件帶來的危害。同時 ,突發(fā)事件的處理時效性要求非常高 ,處理過程涉及大量的數(shù)據(jù) ,這些數(shù)據(jù)既有屬性數(shù)據(jù)又有空間數(shù)據(jù)。GIS 可以支持大數(shù)據(jù)量以及影像數(shù)據(jù) ,處理速度快 ,可靠性、穩(wěn)定性高 ,支持復雜的圖形符號等 ,因此 ,在應急事件的處理中 ,離不開 GIS 技術的有效支持。

基于 GIS 的應急預案動態(tài)推演模擬技術主要是借助于 GIS 技術、計算機技術等對應急預案制定的救援過程進行模擬演練 ,檢驗預案的合理性和有效性 ,并對預案進行進一步完善 ,以保證在突發(fā)事件發(fā)生時能夠迅速、有效地采取應對措施。

1 　基本概念

1. 1 　應急預案

應急預案是根據(jù)歷史經(jīng)驗編制的針對可能的重大事件或災害的應急措施 ,包括針對此類事件應該派遣的應急救援隊伍、車輛、如何選擇人員疏散路線等信息。應急預案是一個救援行動進展的過程 ,制定預案的目的主要是在發(fā)生突發(fā)公共事件時能夠迅速、有效地開展救援行動 ,減少事件損失。

應急預案庫中存儲了許多制定好的預案 ,在重大事件發(fā)生時 ,根據(jù)事件信息等關鍵詞可以在預案庫中檢索、組合 ,得到幾個初始的處置預案供指揮人員參考、選擇 ,指揮員根據(jù)實際情況 ,快速作出處理決策。同時 ,對突發(fā)事件的響應執(zhí)行過程可以進行檢驗 ,根據(jù)實際的處理過程對預案進行評價和完善。

1. 2 　動態(tài)模擬

動態(tài)模擬是指以動畫的方式處理動態(tài)模擬對象 ,以模擬實體目標隨時間的變化、所產(chǎn)生的行為和事件等的可視化方法。動態(tài)模擬的結(jié)果以計算機動畫的方式來體現(xiàn) ,但是 ,動態(tài)模擬與計算機動畫有所區(qū)別 : ①它們所用的背景不同 ,計算機動畫具有一個或者多個固定的背景圖像 ,動態(tài)模擬的背景是 GIS 中的地圖 ; ②計算機動畫常以夸大的手法進行目標的處理 ,而動態(tài)模擬對象的各種動作行為是建立在真實的地理信息基礎上的。因此 ,采用動態(tài)模擬的方式表達應急預案過程更加合理。

1. 3 　復合圖形符號

地圖符號為空間地理信息的抽象符號 ,用于表達地理實體 ,地圖符號是經(jīng)過專門設計和事先約定的 ,可以反映地物、現(xiàn)象和地學過程及其位置和數(shù)量特性。地圖符號主要包括點、線、面等。

復合圖形符號是指一組由實際地物要素抽象出來的更加復雜的圖形符號 ,這些符號主要是復雜的要素或要素運動變化的抽象 ,如飛機、汽車、人員、爆炸點、救援隊伍前進方向等符號。復合圖形符號主要包括點、線、面、文本等類型 ,符號的顯示風格主要包括顏色、大小、方向、襯線、填充、漸變等。通過復合符號制作工具可以制作各種復合圖形符號 ,以滿足實際的需要。

1. 4 　圖形標繪

圖形標繪是指將代表預案要素的各種復合圖形符號標繪到地圖上 ,以表達預案要素的實際內(nèi)容及空間位置。地圖是空間信息的重要表達形式 ,在 GIS 系統(tǒng)中可以直觀地瀏覽地圖信息 ,標繪的復合圖形符號可以表達預案中的各種要素。

標繪的復合圖形符號所在的圖層被稱為標繪圖層 ,將標繪圖層疊加在底圖 (地圖) 上形成了預案態(tài)勢圖。通過預案態(tài)勢圖可以直觀地了解預案相關基礎地理信息和預案要素的分布。

2 　預案推演模擬

2. 1 　符號動畫

在地圖上標繪復合圖形符號可以表現(xiàn)應急預案處理過程涉及的眾多要素 ;同時 ,為了體現(xiàn)預案的執(zhí)行過程隨時間的變化 ,可以為圖形符號添加各種動畫體現(xiàn)動態(tài)性 ,如救援隊伍到達事故現(xiàn)場進行救援、爆炸事故現(xiàn)場人員的緊急疏散等。圖形符號動畫類型主要包括移動、閃爍、縮放、變形、顯隱等。

1) 移動。通過符號位置的移動可以直觀表現(xiàn)實體要素的運動路線、運動速度、運動的時間等信息。在添加移動動畫時 ,需要在地圖上繪制移動路線 , 這條路線由多個移動點 ( X1 , Y1 , T1 ) ,( X2 , Y2 , T2 ) , …, ( Xn , Yn , Tn ) 組成 , ( X , Y) 值為坐標點 , T 為實體運動到該點的時間 ,每一個移動點的坐標和時間被存儲下來 , 根據(jù)這些已知移動點的信息采用內(nèi)插方法可以計算實體要素在移動時任意時刻的位置。

2) 閃爍。在閃爍動畫的執(zhí)行時間內(nèi) ,使符號顏色按照規(guī)定的時間間隔交替變化 , 或者交替地出現(xiàn)和隱藏。閃爍動畫主要用于體現(xiàn)一些重要的要素 ,或者正在發(fā)生變化的要素 ,如事故附近重要的人防工程、正在燃燒的建筑物等。

3) 縮放。在縮放動畫的執(zhí)行時間內(nèi) ,符號的大小可以按照規(guī)定的頻率放大和縮小 , 符號可以由大向小或由小向大縮放 ,同時可以對縮放的倍數(shù)進行設置?？s放動作可以體現(xiàn)要素屬性隨時間的變化 ,如表現(xiàn)爆炸的炸點圖形符號縮放可以使爆炸過程更加形象、生動。

4) 變形。在變形動畫的執(zhí)行時間 ,符號的形狀產(chǎn)生變化 , 變化的具體情況根據(jù)符號變形點( X1 , Y1 ) , ( X2 , Y2 ) , …, ( Xn , Yn ) 的坐標變化確定。不同的圖形符號變形點個數(shù)不同 ,在變形動作的程序?qū)崿F(xiàn)中 ,主要存儲變形動作的開始、結(jié)束時間、各個變形點變化后的坐標位置。在變形動畫播放時 ,根據(jù)這些變形點的坐標采用內(nèi)插算法得到圖形符號每一個時刻的坐標位置 ,然后在該位置重新繪制出來。

5) 顯隱。在顯隱動畫的執(zhí)行時間 ,符號出現(xiàn)或者隱藏。顯隱動畫可以表現(xiàn)被毀傷或者離開的實體要素 ,如意外發(fā)生的爆炸屬于突然出現(xiàn)的要素。在程序?qū)崿F(xiàn)中 ,主要采用符號的繪制或者不繪制來體現(xiàn)顯示或者隱藏。

6) 屬性變化。在動畫的執(zhí)行時間 ,即某一時刻符號的屬性發(fā)生變化 ,如顏色、襯線色等 ,主要表現(xiàn)預案要素隨時間推移的性質(zhì)改變 ,如戰(zhàn)役中我軍攻陷敵軍陣地 ,陣地指揮所的符號通常由藍色變?yōu)榧t色。

7) 符號改變。在動畫的執(zhí)行時間 ,符號本身改變 ,以表示要素信息發(fā)生本質(zhì)的改變。

更多內(nèi)容請查看pdf