海上溢油应急决策支持与调度指挥平台研发及应用

摘要：本文对海上溢油应急决策支持与调度指挥平台的框架进行了分析与设计。基于NaviGIS平台，紧密集成了经过融合的静态与动态、实测与预测、矢量与栅格等异构数据，实现同平台无缝叠加显示。在集成平台的基础上，研发了海上重大溢油事故的五阶段辅助决策支持模块，包括事故报告、初始评估、处置方案、调配方案、动态评估等。研发的海上溢油应急决策支持与调度指挥平台主要用于重大海上溢油事故应急处置的决策支持和指挥调度，也可用于日常应急管理，包括溢油事故监测预警、溢油应急信息管理、应急培训、演习演练、宣传教育等。

关键词：海上溢油；应急决策；集成平台

中图分类号：U698.5

文献标识码：A

文章编号：1006-7973（2016）01-0023-03

船舶溢油是水运环境污染的主要风险，来自两个方面，一是船舶燃料油舱破损造成燃油泄漏污染，二是油轮货舱破损造成重特大原油、成品油泄漏污染。随着我国经济的快速发展，水上交通运输量快速增长，水上重大交通事故和溢油事故的风险不断加大。2014年全年，我国原油进口量为3.1亿吨，比2013年增长9.5%。我国沿海原油运输量的增长加剧了溢油事故风险水平。截止2012年底，全世界VLCC和ULCC保有量达500艘，油轮船型的大型化则提高了潜在溢油事故规模。

美国墨西哥湾等重大溢油事故的发生，使得全社会对于重大海洋污染事故的关注度越来越高，也给溢油应急处置行动提出了更高的要求。在海上重大溢油事故的应急处置过程中，科学决策和调度对于溢油事故的控制和敏感资源的保护具有重要意义。因此，开发海上溢油应急决策支持与调度指挥平台，可提高溢油事故应急成效，降低应急成本，减轻溢油事故后果。

1平台框架分析与设计

海上溢油应急决策支持与调度指挥平台是构建在静态数据库、动态数据库和模型库基础上的多个应用系统的集成平台。应用系统包括溢油应急多元海量信息采集与处理系统、监视监测与预测预警的动态集成系统、应急资源动态管理系统、溢油应急处置演习演练系统、调度指挥通信系统、溢油应急调度指挥辅助决策系统、清污效果评估系统、溢油应急信息系统等。应用系统均集成到基于三维GIS的海上溢油应急决策支持与调度指挥平台，平台系统框架见图1。

平台的静态数据库包括地理数据、港口设施、敏感资源、应急资源、油品特性、知识库、应急措施、法规标准等。地理数据包括海图、卫星影像等，港口设施包括码头、岸上储罐、航道锚地等，敏感资源包括岸线及ESI指数、保护区、养殖区、旅游区等，应急资源包括设备库、应急队伍、应急专家等，油品特性包括MS-DS、物化特性、泄漏应急措施等，知识库包括规则集、方法库、典型事故案例等，应急措施包括岸线保护、养殖区保护、自然保护区防护等，法规标准包括法律法规、标准规范、应急预案、国际公约等。

平台的动态数据库包括船舶及海上设施的雷达、LRIT、AIS、VTS、GPS、RFID、VHF、CCTV等动态信息、气象海况等实时环境信息、事故情况和污染情况信息、溢油监视监测信息等。

平台的模型库包括溢油漂移及风化模型、风场预报模型、潮流场预报模型、应急资源搜索匹配模型、溢油损害评估模型等。

2基于NaviGIS平台的集成技术研发

集成（Integration）是现代电子技术和计算机发展带来的新概念。到目前为止，集成在概念上尚未取得一致，但普遍的看法是强调原本不是一体或不同源的组成要素间的有机结合，而不是简单的互连。80年代后期GIS与环境模型的集成问题开始为人们所关注。Good-child最早对GIS与空间分析模型集成或耦合问题进行了专门论述，此后众多学者和应用人员对两者集成的依据、范式和途径做了不同层次和方面的研究。

国内外基于溢油模型也已成功开发了一系列溢油预报模拟、评价系统和应急反应系统：如国外有ASA的OILMAP及NOAA的ERMA、日本的MEGIS、澳大利亚的OSRA、挪威的OSCAR、英国的OSIS等；国内有中科院南海海洋所开发的“南海海上溢油漂移扩散预测微机视算系统”、国家海洋环境监测中心开发的“海上溢油预报系统”、大连海事大学开发的“海上溢油应急反应专家系统”与“海上溢油应急反应模拟训练系统”等。在上述系统中，有一些系统在溢油模型建立过程中结合了GIS技术：如利用GIS技术对溢油模拟所需的空间数据进行获取、处理、存储和管理，以及对模拟结果的处理和可视化表达等。环境模型与GIS的数据交换形式和结合方式有三种：松散结合、紧密集成和完全集成。当前对于环境模型与GIS的结合大多趋向于松散结合或紧密集成。松散结合虽然对集成技术要求不高，容易实现，但使用不便、效率低、易出错；完全集成则对技术要求高，开发周期长且费用高；相比之下，紧密集成方式是向用户提供方便、全面、有效的GIS技术的有效手段。

本文在NaviGIS平台的基础上，采用紧密集成的方式，集成了经过融合的异构数据（静态数据与动态数据、实测数据与预测数据、矢量数据与栅格数据、2D数据与3D数据），并可同平台无缝叠加显示，集成平台界面见图2。

3集成平台在决策支持中的应用

应急调度指挥辅助决策技术是集成平台的核心功能，为重大海上溢油事故的应急处置提供包括事故报告、初始评估、处置方案、调配方案、动态评估在内的五阶段决策过程，并采用动态评估技术对应急处置多方案进行对比评估，决策过程见图3。

“初始评估”阶段利用系统集成的溢油预测模型进行漂移轨迹和归宿的模拟，并对初步的应急措施进行评估，必要时进行浮标动态校核。初始评估将形成可能受影响敏感资源的保护方案。“处置方案”阶段则根据事故现场信息、模型预测结果，智能化生成资源需求方案，分析溢油事故应急处置所需要的应急设备总量及适用于该次事故特征和气象海况的设备能力需求。“调配方案”阶段则根据应急需求方案，通过GIS叠加分析，按最快到达原则智能化选择符合需求方案的设备库和船舶，并生成设备调用方案和船舶调用方案。

4结论

本研究通过海上重大溢油事故多元信息采集及综合处理技术研究、重大海上溢油处置可视化演习演练系统研发，以及海上溢油应急调度指挥决策支持平台与集成技术研发，形成了“基于三维GIS的海上溢油应急决策支持与调度指挥平台”，集成了多元信息、应急资源、预测预警、决策指挥和演习演练系统功能模块，在服务器端建立了溢油应急的综合数据库，并搭建了基于C/S和B/S的客户端。

本研究成果“基于三维GIS的海上溢油应急决策支持与调度指挥平台”（OSERS3D），主要用于重大海上溢油事故应急处置的决策支持和指挥调度，也可用于日常应急管理，包括溢油事故监测预警、溢油应急信息管理、应急培训、演习演练、宣传教育等。