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摘要：应急决策是抗灾救灾中的关键步骤，直接决定着救灾效果，关系着人民生命财产安全。应急决策的及时、有效依赖于对灾害情况的全面了解以及对救助预案的准确分析。利用虚拟仿真技术、GIS技术和多媒体技术等研制用于培训的突发事件应急推演系统，它能生成不同的虚拟环境和其相关问题，使受训人员融入其中来进行突发事件印记推演训练；该系统为应急决策提供了可视化环境，实现预案的可视性以及可操作性。文章从研究综述、目标定位、系统划分等方面对系统内容进行了阐述，证明了技术的可行性。
关键词：突发事件，推演，系统设计
中图分类号：TP3 文献标识码：A 文章编号：1009-3044（2013）19-4552-03
1 概述
近些年来，国家自然灾害频发，特别是重大自然灾害，为国家造成了巨大的经济损失，同时也暴露出我国抗灾救灾中的一些问题。在应急决策阶段，目前救助预案的启动主要依靠人为判断确定是否启动预案以及启动几级预案，然后按照预案的流程、规范进行物资调度、救助执行。这种应急过程完全依赖于人为决策，缺乏一个可视化的会商环境提供各种参考信息辅助决策，特别是遇到重大安全生产事故时，对于应急救援队伍的调配、协调以及救援路径的选择现行的方式存在空间与时间的局限性，因此，对于应急预案需要一个可视化的协作场景，对应急预案进行反复的可视化推演，提高应急预案的可操作性，为应急决策提供直观、有用的参考信息。
文章设计的突发事件应急推演系统通过预案可视化演示与推演技术、交互式远程会商与协同技术有机集成，构建灾害应急决策可视化决策环境，为专家远程协同会商提供决策分析与决策可视化工具，提高灾害应急救援方案的可操作性、精确性与最短时间反应能力。
2 研究综述
军事演习，简称演习，是在想定情况诱导下进行的作战指挥和行动的演练，是部队在完成理论学习和基础训练之后实施的近似实战的综合性训练，是军事训练的高级阶段。按形式分为室内演习和野外演习、单方演习和对抗演习、实弹演习和非实弹演习、分段演习和综合演习。
借助现代计算机数字模拟技术开发推演训练系统在军事领域应用最早，也最成熟，例如美国海军开发的“虚拟舰艇作战指挥中心”就能逼真地模拟与真的舰艇作战指挥中心几乎完全相似的环境，生动的视觉、听觉和触觉效果，使受训军官沉浸于几近真实的战场之中[6]。
在现代社会中，伴随着生产和生活节奏的日益加快，各种突发事件发生的可能性大大增加，对突发事件的预防以及应急处置已经成为世界各国政府和国际社会关注的热点之一。
对突发事件应急预案首先要具备可操作性，目前大多数预案缺乏可操作性，在具备可操作性的基础上提高快速反应能力，突发事件推演系统在日常推演过程中不断提高预案的可操作性和用户的快速反应能力。
突发事件应急推演系统不仅仅把数据库作为其基础的部分。通过对突发事件背景环境数据信息的观察。绝大部分都与地理位置的分布相关。所以，在许多突发污染事故应急预案的研究中都应用了3S技术。以宏观的形式展现完整的突发事件的实际推演过程，预先按照事故发展顺序安排灾害场景，针对场景顺延对用户端设置问题，用户可通过回答问题，看视频，使用电子地图等方式进行交互，系统可将每次演练过程通过录屏的方式进行记录，日后可调用录屏信息，发现推演过程中的不足之处，促使应急演练更加具备操作性，提升应急救援能力。
3 实现技术介绍
在突发事件应急推演系统研发中，保证系统的实时性和可操作性。在传统计算机技术（数据库技术、网络技术）的基础上还添加了多媒体交互技术、3S技术、数据挖掘技术和虚拟现实技术等。
3.1 数据管理
突发事件应急推演系统中有大量的数据需要保存、更新以及检索查询，这些数据可能是影像、图片、声音、动画等，需要进行管理的数据主要包括以下几方面：1）突发事件推演信息数据，2）突发事件流数据，3）推演事件期望行动数据，4）推演事件问题数据，5）文字交互信息数据，6）推演事件消息数据，7）井喷视频、硫化氢危害讲解等数据。
3.2 数据分析、挖掘
数据分析模块采用了海量信息的数据挖掘技术，对井喷事故的数据进行搜集分析再归类存入数据库中，在每次推演中为不同的用户端选用关键有用的信息，让推演用户身临其境更好，提高不同用户在推演过程中的相互配合的协调性。
3.3 流媒体技术
在天然气井喷应急救援推演过程中，包含着批量的影像、声音、动画、解说稿、图片、文字等素材，这些素材包括硫化氢的危害、井喷后硫化氢扩散范围、硫化氢中毒急救措施、周边群众依照救援路径撤退、救援队伍施救、现场指挥与救援队伍之间的互动等，这些素材的数据量较大，采用传统的方式无法对演练用户进行展示，因此系统采用流媒体技术，实现视频数据的远程实时发布。
3.4 GIS技术
GIS作为地理空间管理和分析工具，可为突发事件应急推演提供高效的信息分析处理、应急策略支持等功能。在本系统中，通过对GIS的基本方法和技术的应用为突发事件应急推演提供了信息查询显示，灾害事件影响范围划定、救援路径选择等功能[2]。
3.5 虚拟现实技术
虚拟现实（virtual reality，VR）是一种可以创建和体验虚拟世界（virtual world）的计算机系统。虚拟现实技术是综合性极强的高新信息技术，在军事、医学、设计、艺术、娱乐等多个领域都得到了广泛的应用。虚拟环境是指采用电子技术的手段，利用多种感觉通道输入使人体验到一个或者一系列并非真实存在的场所。应急推演系统通过调用系统数据库中不同的素材生成相应的虚拟环境，推演用户在此虚拟环境中，通过影像、声音、文字、图片、动画等素材产生身临其境的仿真效果。
传统的事故演练是基于桌面演练的基础上，桌面演练多半在会议室中进行，以图纸或者沙盘展开，场景不够真实，用户在推演的过程中往往心不在焉，应急推演系统将影像、声音、电子地图等资料融入其中，使推演过程更加真实化、可操作化，提高用户之间的交互配合能力。 4 系统功能设计与实现
4.1 系统目标
突发事件应急推演系统可以作为重庆12.23井喷失控事故应急管理案例培训的主要技术手段和物理环境，通过该系统的使用，最终用户可以完成基于情景脚本的事故案例的推演和培训。
4.2 系统划分以及角色介绍
根据突发事件应急推演系统的目标与定位，可以将系统划分成以下五类互相协作的终端，并在此基础上定义操作这些终端的用户角色。
系统管理端：与“系统管理端”对应的用户角色是“系统管理员”，该类终端主要包括以下功能：系统用户信息管理、系统配置信息管理、突发事件应急素材信息管理、突发事件应急题库信息管理、突发事件应急推演项目设计与管理。
推演控制端：与“推演控制端”对应的用户角色是“推演导调”，该类终端主要包括以下功能：突发事件应急推演室设计、突发事件应急推演过程中，事件流中特定事件场景的显示。突发事件应急推演过程的控制、进行“事件消息”发送、对各“推演学员”采取的“实际行动”的相关信息获取。
推演学员端：与“推演学员端”对应的用户角色是“推演学员”，该类终端主要包括以下功能：突发事件应急推演过程中与“推演导调”的交互，突发事件应急推演过程中与其它“推演学员”进行交互，突发事件应急推演过程中接收“事件消息”并显示，突发事件应急推演过程中与“推演模拟员”进行交互。
推演模拟端：与“推演模拟端”对应的用户角色是“推演模拟员”，该类终端主要包括以下功能：突发事件应急推演过程中与“推演学员”（单向）、“推演导调”（双向）进行交互，交互方式为基于文字聊天的消息交互方式。
推演评估端：与“推演评估端”对应的用户角色是“推演评估专家”，该类终端主要包括以下功能：突发事件应急推演过程中事件流的回放，推演过程中“推演学员”的操作记录，推演过程中“推演学员”采取的“实际行动”记录，推演过程中“推演学员”回答问题的记录.
5 结论
本文立足于应对突发事件应急工作的现实需求，设计并实现了基于虚拟现实仿真技术、可视化技术、流媒体技术、GIS技术的突发事件应急推演系统；本文还对突发事件应急推演系统的目标与定位和系统划分进行了设计与研究。
在非突发事件期间，认真做好突发事件应急预案的编制和基于预案的推演是应对突发事件的最重要环节之一[7]。该系统本身具有很好的易用性、维护性和稳定性。该文是在研究中得到的应用该系统的应用不仅提高了应急管理人员处置突发事件的经验和能力；而且通过对系统不断的应用，可以发现突发事件应急预案的不足之处，为升级优化突发事件应急预案提供有力支持。
参考文献：
[1] 刘铁民.危机型突发事件应对与挑战[J].中国安全生产科学技术，2010，1（5）：18-25.
[2] 刘铁民，张兴凯，等地理信息系统理论与应用丛书[M].北京：科学出版社，2004.
[3] 刘铁民，李湖生，邓云峰.突发公共事件应急信息系统平战结合[J].中国安全生产科学技术，2005，5（6）：29-34.
[4] 刘铁民，刘功智，陈胜.国家生产安全应急救援体系分级响应和救援程序探讨[J].中国安全科学学报，2003（12）.
[5] 钟茂华，刘铁民，刘功智.基于Petri网的城市突发事件应急联动救援系统性能分析[J].中国安全科学学报，2003，13（11）：19-25.
[6] 方智阳，文进，王俊峰，等.地震灾害医疗应急救援推演研究[J].计算机应用研究，2011（1）：172-176.
[7] 李磊，王玉玫.突发事件应急指挥系统预案的研究与应用[J].计算机工程与设计，2009，30（16）：63-67.
[8] 赵艳博，李慧，林逢春，燕华.企业突发环境事件应急预案支持系统结构设计[J].环境科学与技术，2011，3（33）.131-136.
[9] 何望君，廖振良，王遵彤.上海世博会突发事件应急预案系统研究[J].计算机技术与发展，2008，8（11）.240-245.
关键词：突发事件，推演，系统设计
中图分类号：TP3 文献标识码：A 文章编号：1009-3044（2013）19-4552-03
1 概述
近些年来，国家自然灾害频发，特别是重大自然灾害，为国家造成了巨大的经济损失，同时也暴露出我国抗灾救灾中的一些问题。在应急决策阶段，目前救助预案的启动主要依靠人为判断确定是否启动预案以及启动几级预案，然后按照预案的流程、规范进行物资调度、救助执行。这种应急过程完全依赖于人为决策，缺乏一个可视化的会商环境提供各种参考信息辅助决策，特别是遇到重大安全生产事故时，对于应急救援队伍的调配、协调以及救援路径的选择现行的方式存在空间与时间的局限性，因此，对于应急预案需要一个可视化的协作场景，对应急预案进行反复的可视化推演，提高应急预案的可操作性，为应急决策提供直观、有用的参考信息。
文章设计的突发事件应急推演系统通过预案可视化演示与推演技术、交互式远程会商与协同技术有机集成，构建灾害应急决策可视化决策环境，为专家远程协同会商提供决策分析与决策可视化工具，提高灾害应急救援方案的可操作性、精确性与最短时间反应能力。
2 研究综述
军事演习，简称演习，是在想定情况诱导下进行的作战指挥和行动的演练，是部队在完成理论学习和基础训练之后实施的近似实战的综合性训练，是军事训练的高级阶段。按形式分为室内演习和野外演习、单方演习和对抗演习、实弹演习和非实弹演习、分段演习和综合演习。
借助现代计算机数字模拟技术开发推演训练系统在军事领域应用最早，也最成熟，例如美国海军开发的“虚拟舰艇作战指挥中心”就能逼真地模拟与真的舰艇作战指挥中心几乎完全相似的环境，生动的视觉、听觉和触觉效果，使受训军官沉浸于几近真实的战场之中[6]。
在现代社会中，伴随着生产和生活节奏的日益加快，各种突发事件发生的可能性大大增加，对突发事件的预防以及应急处置已经成为世界各国政府和国际社会关注的热点之一。
对突发事件应急预案首先要具备可操作性，目前大多数预案缺乏可操作性，在具备可操作性的基础上提高快速反应能力，突发事件推演系统在日常推演过程中不断提高预案的可操作性和用户的快速反应能力。
突发事件应急推演系统不仅仅把数据库作为其基础的部分。通过对突发事件背景环境数据信息的观察。绝大部分都与地理位置的分布相关。所以，在许多突发污染事故应急预案的研究中都应用了3S技术。以宏观的形式展现完整的突发事件的实际推演过程，预先按照事故发展顺序安排灾害场景，针对场景顺延对用户端设置问题，用户可通过回答问题，看视频，使用电子地图等方式进行交互，系统可将每次演练过程通过录屏的方式进行记录，日后可调用录屏信息，发现推演过程中的不足之处，促使应急演练更加具备操作性，提升应急救援能力。
3 实现技术介绍
在突发事件应急推演系统研发中，保证系统的实时性和可操作性。在传统计算机技术（数据库技术、网络技术）的基础上还添加了多媒体交互技术、3S技术、数据挖掘技术和虚拟现实技术等。
3.1 数据管理
突发事件应急推演系统中有大量的数据需要保存、更新以及检索查询，这些数据可能是影像、图片、声音、动画等，需要进行管理的数据主要包括以下几方面：1）突发事件推演信息数据，2）突发事件流数据，3）推演事件期望行动数据，4）推演事件问题数据，5）文字交互信息数据，6）推演事件消息数据，7）井喷视频、硫化氢危害讲解等数据。
3.2 数据分析、挖掘
数据分析模块采用了海量信息的数据挖掘技术，对井喷事故的数据进行搜集分析再归类存入数据库中，在每次推演中为不同的用户端选用关键有用的信息，让推演用户身临其境更好，提高不同用户在推演过程中的相互配合的协调性。
3.3 流媒体技术
在天然气井喷应急救援推演过程中，包含着批量的影像、声音、动画、解说稿、图片、文字等素材，这些素材包括硫化氢的危害、井喷后硫化氢扩散范围、硫化氢中毒急救措施、周边群众依照救援路径撤退、救援队伍施救、现场指挥与救援队伍之间的互动等，这些素材的数据量较大，采用传统的方式无法对演练用户进行展示，因此系统采用流媒体技术，实现视频数据的远程实时发布。
3.4 GIS技术
GIS作为地理空间管理和分析工具，可为突发事件应急推演提供高效的信息分析处理、应急策略支持等功能。在本系统中，通过对GIS的基本方法和技术的应用为突发事件应急推演提供了信息查询显示，灾害事件影响范围划定、救援路径选择等功能[2]。
3.5 虚拟现实技术
虚拟现实（virtual reality，VR）是一种可以创建和体验虚拟世界（virtual world）的计算机系统。虚拟现实技术是综合性极强的高新信息技术，在军事、医学、设计、艺术、娱乐等多个领域都得到了广泛的应用。虚拟环境是指采用电子技术的手段，利用多种感觉通道输入使人体验到一个或者一系列并非真实存在的场所。应急推演系统通过调用系统数据库中不同的素材生成相应的虚拟环境，推演用户在此虚拟环境中，通过影像、声音、文字、图片、动画等素材产生身临其境的仿真效果。
传统的事故演练是基于桌面演练的基础上，桌面演练多半在会议室中进行，以图纸或者沙盘展开，场景不够真实，用户在推演的过程中往往心不在焉，应急推演系统将影像、声音、电子地图等资料融入其中，使推演过程更加真实化、可操作化，提高用户之间的交互配合能力。 4 系统功能设计与实现
4.1 系统目标
突发事件应急推演系统可以作为重庆12.23井喷失控事故应急管理案例培训的主要技术手段和物理环境，通过该系统的使用，最终用户可以完成基于情景脚本的事故案例的推演和培训。
4.2 系统划分以及角色介绍
根据突发事件应急推演系统的目标与定位，可以将系统划分成以下五类互相协作的终端，并在此基础上定义操作这些终端的用户角色。
系统管理端：与“系统管理端”对应的用户角色是“系统管理员”，该类终端主要包括以下功能：系统用户信息管理、系统配置信息管理、突发事件应急素材信息管理、突发事件应急题库信息管理、突发事件应急推演项目设计与管理。
推演控制端：与“推演控制端”对应的用户角色是“推演导调”，该类终端主要包括以下功能：突发事件应急推演室设计、突发事件应急推演过程中，事件流中特定事件场景的显示。突发事件应急推演过程的控制、进行“事件消息”发送、对各“推演学员”采取的“实际行动”的相关信息获取。
推演学员端：与“推演学员端”对应的用户角色是“推演学员”，该类终端主要包括以下功能：突发事件应急推演过程中与“推演导调”的交互，突发事件应急推演过程中与其它“推演学员”进行交互，突发事件应急推演过程中接收“事件消息”并显示，突发事件应急推演过程中与“推演模拟员”进行交互。
推演模拟端：与“推演模拟端”对应的用户角色是“推演模拟员”，该类终端主要包括以下功能：突发事件应急推演过程中与“推演学员”（单向）、“推演导调”（双向）进行交互，交互方式为基于文字聊天的消息交互方式。
推演评估端：与“推演评估端”对应的用户角色是“推演评估专家”，该类终端主要包括以下功能：突发事件应急推演过程中事件流的回放，推演过程中“推演学员”的操作记录，推演过程中“推演学员”采取的“实际行动”记录，推演过程中“推演学员”回答问题的记录.
5 结论
本文立足于应对突发事件应急工作的现实需求，设计并实现了基于虚拟现实仿真技术、可视化技术、流媒体技术、GIS技术的突发事件应急推演系统；本文还对突发事件应急推演系统的目标与定位和系统划分进行了设计与研究。
在非突发事件期间，认真做好突发事件应急预案的编制和基于预案的推演是应对突发事件的最重要环节之一[7]。该系统本身具有很好的易用性、维护性和稳定性。该文是在研究中得到的应用该系统的应用不仅提高了应急管理人员处置突发事件的经验和能力；而且通过对系统不断的应用，可以发现突发事件应急预案的不足之处，为升级优化突发事件应急预案提供有力支持。
参考文献：
[1] 刘铁民.危机型突发事件应对与挑战[J].中国安全生产科学技术，2010，1（5）：18-25.
[2] 刘铁民，张兴凯，等地理信息系统理论与应用丛书[M].北京：科学出版社，2004.
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[6] 方智阳，文进，王俊峰，等.地震灾害医疗应急救援推演研究[J].计算机应用研究，2011（1）：172-176.
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[8] 赵艳博，李慧，林逢春，燕华.企业突发环境事件应急预案支持系统结构设计[J].环境科学与技术，2011，3（33）.131-136.
[9] 何望君，廖振良，王遵彤.上海世博会突发事件应急预案系统研究[J].计算机技术与发展，2008，8（11）.240-245.