刘影 叶瀚
成都天府国际机场建设指挥部 四川成都 610000
摘要：为有效的辅助机场应急救援工作，完成应急救援演练，对应急事件决策指挥调度以及日常各类培训提供形象化的教材，建立了一个基于GIS的可视化应急救援演练平台。
关键词：可视化、应急救援演练、沙盘演练、GIS、日常管理、应急处置。
0引言
近年来，随着机场业务的快速增长，突发事件的频率和规模也随之扩大。机场应对突发事件的处理机制从人工、手动逐渐依托于信息系统的处理结果，建立机场日常安全运行的工作机制显得尤为重要。生产运行监控、异常情况预警、应急突发事件的通报、应急救援的指挥调度等多方面管理环节结合信息化的建设，使得机场应对各类突发事件时，可以做到快速反应，高效的进行资源调度和应急联动，避免或者减少人员伤亡和财产损失，并使得机场快速恢复正常运行秩序。
依据交通运输部2016年第45号令《民用运输机场突发事件应急救援管理规则》以及《国际民用航空公约》附件14中的要求和机场应对突发事件应急救援工作的实际需要，机场急切地需要一套完善的应急救援指挥调度和管理的相关系统或平台。如何利用现有的技术和手段，更好地整合和利用各类业务信息系统运行产生的大量业务数据，为机场提供决策依据、提高服务质量、降低运营成本，是国内大部分机场在建设机场综合管理数据库过程中面临的主要问题。随着大数据技术、数据仓库技术以及数据挖掘技术在很多领域的日渐成熟，为机场综合管理建设指明了一条新的道路。
1 机场应急演练现存问题和系统功能需求
1.1存在的问题
目前机场应急演练主要有两种模式，一种是桌面模拟演练，另一种实战综合演练，基于这两种模式，我国民用机场应急救援演练领域普遍存在以下问题 ：
1)“演大于练”，尤其是桌面演练效果十分有限，事件完全按照剧本描述，照本宣科，难以达到提升应急水平的目的。
2)目前全国大多数机场仍采用传统演练模式，演练形式单一且碍于物理条件使得演练内容受限，很少有机场能够使用技术手段来推动演练形式的转变，难以在演练结束后对救援能力作出及时有效的评价和回顾，缺乏客观且全面的数据支撑。
3)目前全国机场没有统一的应急演练标准，也缺乏对应急救援演练过程的评价体系，难以发现演练过程中存在的问题，更无法及时对应急救援中出现的问题进行整改。
4)在应急救援演练、培训方法和手段上落后且死板，而缺乏实战又使得经验难以积累。演练中缺乏情景意识，难以调动参演人员情绪，代入自己职业角色显得十分困难。
1.2 系统功能需求
针对上述问题，在对机场涉及机场应急的各部门进行长时间调研后，着手研究搭建基于GIS的机场应急救援演练方案，在此方案基础上，系统需满足应急救援实施过程中的调度、信息传递、事件记录等功能，并延展出一套符合民航局要求、符合应急处置实际流程的应急救援演练模块，意在降低演练成本，提高救援人员对救援程序的熟悉程度。针对应急救援演练的过程，研究更加全面的数据采集、传输、整合和存储技术，实现演练过程的完全监控、监管、记录，让整个演练透明化，针对各个部门的业务和职责进行深入的解析，对应急救援的难点、痛点 “对症下药”。另外，应急救援的特点之一就是涉及范围广，为此需要完成各个部门多视角多维度的演练过程实时播放和回放，为演练评价的量化分析提供更加客观和全面的数据支撑。
在日常运行中，通过应急资源管理、应急演练等功能，使机场应急资源随时可控可用。在应急事件发生时，通过移动客户端功能，可以及时掌握救援设备、人员的位置以及现场的情况，同时在应急救援指挥中心大屏幕上显示救援现场传回的高清视频实况，通过应急救援管理系统的预案管理、应急指挥协调、应急救援检查单、应急评估等功能，协助领导和专家救援指挥任务。
基于以上内容，具体系统功能需求如下：
（1）建立一套基于应急救援预案的可视化仿真模拟模型。基于该模型的仿真系统可对应急救援应急预案所涉及的角色进行指令传递，实现有效过程模拟及展示，运用3D模型将应急救援中可能发生而在现实中难以实现或实现成本过高的情景再现，增加临场感和代入感。
（2）建立一套基于演练过程的救援能力评估体系，对整个应急救援各个阶段、节点进行全面的指导性评价。评价标准根据各参演者的行动，依据局方指导性作业文件和行业规范综合分析判断；情景按预定顺序或条件自动触发，具有一定可操控随机性，避免照本宣科的剧本式演练，演练参与者的行动则被系统记录和评估。演练结束后，对演练过程和自动生成的评估结果进行再次分析，演练问题及时汇总，针对不足之处进行专题讨论，进一步改进应急救援中的弱项，提升机场的整体应急水平。
（3）设计基于GIS地图的多数据源同步定位并实现指定时段或可选择目标的回放方式。利用高清的建模实现场景还原，达到实际运行环境的高精度、高仿真的1:1构建，绘制机场法定救援范围内空间数据和救援设施分布的GIS概要地图，根据GPS、差分等多数据源定位信息，设计基于该地图的救援资源轨迹跟踪及角色指令、音频 、视频同步规则。
（4） 在技术层面提出合理的分层体系结构，为实现多源数据的采集、传输、 存储、管理和展示提供支持，编写与其他业务系统的数据接口，实现机场各主要业务系统间的联动和数据层面的共享，以满足应急救援时信息传递的准确和迅速。
（5）考虑到应急救援处置期间可能会引起机场保障能力下降从而引起大面积航班延误，因此将大面积航班延误的启动和信息传递功能合并至应急救援系统中，在演练时也会综合考虑机场的整体运行顺畅，降低处置期间对正常航班的影响。
（6）考虑到日常应急保障工作的需要，将应急人员、应急车辆、应急资源、应急预案制定、应急培训等功能合并至应急救援系统中，在大部分日常管理中落实、细化资源、人员、方案，便于应急事件发生后系统更好的实现辅助功能。
2 系统分析及功能实现
2.1 系统业务流程概述
本系统实现演练的功能主要分为三维应急演练电子沙盘系统（以下简称“沙盘”）、应急救援系统演练模块（以下简称“演练模块”）。
沙盘采用三维模拟仿真的方式使操作者身临其境，可以布置人员、车辆，点击完成各种操作。应急救援系统主旨是系统辅助人员决策，以突发事件应急救援的时间顺序为主轴，应急救援处置的各个节点为线索，模拟、演练和评估各救援主体在不同时间和条件下采取的应对措施，实现自动并且专业的处置过程评估。
沙盘和演练模块的业务流程大致划分为5个方面：包括应急救援预案及演练情景设定、演练推进及过程监督、演练过程回溯、演练综合评估、应急救援资料库及应急救援培训等。
2.1.1 三维展示与情景设定
为了更加真实还原实际运行环境，沙盘采用虚幻引擎以数字化虚拟机场三维场景进行构建，取代传统实物电子沙盘和平面矢量地图为模型的沙盘系统，构建机场全场景(含航站楼、飞行区、公共区)的三维可视化模型（如图1所示）。通过场景漫游功能，可以全方位模拟人眼真实视角，能够从多个角度直观方便地浏览机场空间环境。为机场应急指挥演练提供一个三维电子化可视化动态交互的推演环境。
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图1 三维展示模型
利用上述3D模型，可以设置天气、时间、事件类型等复杂条件，包括车辆、人员和事件的处置过程都包含在该套模型中，根据设置的天气等条件可以动态反映在模型上，操作人员根据不同应急事件派发不同类别的车辆、救援人员，并点击指引至集合地点，随后根据不同类别的车辆、人员完成救援动作，整个过程需要由操作人员根据日常培训情况自由完成，旨在熟悉救援步骤，完善救援方案。
另外，应急救援系统演练模块中，用户按照指定的应急预案规则细化成一张节点预案图，事件发生后启动相应预案，系统将按照事先规划的节点图提示用户执行相应救援动作，推送方式可以网页端提示，也可通过移动终端推送提示，在用户完成相应指令后按设定上传完成情况，最终可汇总成整个机场应急处置信息供决策者实时掌握现场救援情况，并及时作出调整部署，因此，系统功能也提供临时增加任务节点的功能，这也再次体现了本系统辅助应急救援决策、指挥调度的宗旨。
在《民用运输机场突发事件应急救援管理规则》中对机场突发事件包括航空器突发事件和非航空器突发事件进行了定义及分类，其中最为严重且执行难度及影响最大的莫过于航空器失事。该类事件通常涉及到的部门最多，可变条件具有随机性并且致命性，是最适合用于验证机场应急救援演练能力的事件。
事件的处置都应当是一个闭合环，因此系统应当预先设定一个应急演练的启动、终结条件，演练的过程可以满足进一步细化，情景事件过程中的关键节点可以通过应急预案预案提前进行编辑（图2），中间过程的关键节点可用随机方式加入演练进程，避免演练过程的模板化，让参演人员如同真正地在处置一个真实的应急救援事件从而积累实战经验。
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图2 应急救援分支条件图
2.1.2 演练推进及监控
以航空器失事为例，大致过程设定可以分为以下几个阶段：①航空器冲出跑道；②航空器起火；③启动应急救援一级响应；④救援单位赶赴现场并建立现场应急指挥所；⑤现场处置（包括各种分支）；⑥完成应急救援处置的条件；⑦后续处置环节；⑧对整个演练进行分析和评价总结。
按照实际工作经验，该过程前置通常为航空器空中通报故障，按照航空器空中遇险启动应急救援并设置集结点。应急救援事件的评价关键和重要影响节点应为响应、处置和恢复，对应为过程中的①、③、⑤、⑦几个阶段，在⑧中会对上述过程加大评分权重。
2.1.3 过程回溯
对演练过程进行回溯作为评估和指导的依据。从功能上可以满足多条件、多视角的回溯模式。通过自动化的系统平台来实现全方位的记录，包括演练过程中各参演单位的操作痕迹，实际处置动作，可能造成的后果等细节，弥补了传统演练模式中事后评价缺乏针对性、缺乏数据支撑的问题。
2.1.4 综合评估
系统的评估一般是通过设定相关的标准来实现自动化的评估。设置更加详细和明确的指标，例如消防车首车响应时间是否满足要求，参加救援的现场人员是否具备资质，设施设备是否满足应急救援需求等。在实际评估过程中，将采用专家小组与系统自动化评估相结合的方式来实现一个较为全面且合理的评估结果。
当应急救援或应急演练启动后，系统根据机场自定义的应急预案流程环节，信息化记录全程各个环节，并对此次应急救援或应急演练所生成的流程环节信息进行信息归档。系统提供应急归档事件的查询功能，总结文档的上传、预览、下载功能，回溯事件和生成报告功能。
2.2 日常管理
应急救援并非某时某刻的具体工作，应急救援处置小组80%以上的时间都在日常管理中。管理功能是应急救援演练的根基，也只有整理完整、合理的预案，才能让应急救援有序、有效地实施。
日常管理包含应急资源、应急车辆、应急物资、协议单位、专家资源、GIS资源、应急人员、应急预案、培训及资料库的管理。
特别要说明的是预案管理，分为总预案、子预案和节点预案三个部分。总预案作为机场的应急救援整体指导，子预案则对应了各种条件下的处置分支和详细流程，节点预案则作为某个流程或某个动作的细节补充。从操作上，系统采取拖拽的形式，让节点可以任意编排在流程图的任何位置上，通过对这些节点预案进行细化从而完善整个应急救援预案的编写。
2.3 应急救援演练
应急救援演练操作、流程应当与实际应急救援处置保持一致，因此使用同一操作界面进行演练，仅在任务中标注“演练”来区分。可针对不同情况进行单部门或多部门模拟演练，同时也对演练流程关键节点进行记录，演练完成后形成文字版演练报告，通过录屏全程记录可视化演练流程，可回溯演练过程中的所有流程，以可视化的方式进行事件处置总结、分析应急预案优化方向，完善各应急部门协同机制。
3. 系统远期规划
（1）应急救援系统目前在全国范围里内仍然没有一份标准的答案，对于机场和民航各级监管部门而言，尚需要一定时间来适应和探索，需要在实践中继续总结和改进，进一步提升系统的可操作性和人机友好性。
（2）目前系统中的事件支线流程仍然需要完善，根据日后业务的变化或是机场繁忙程度的提升、民航新规章制度的发布等条件，其可拓展性受到很大的考验。
（3）当前应急救援侧重点始终在航空器相关事件上，对非航空器引起的事件不论从重视程度上还是处置流程完整程度上来讲都还在雏形阶段，对于此类事件处置经验、处置标准、相关设备设施等仍然需要研究和提升。
4. 结论
（1）深入调研、分析机场应急救援相关业务流程，制定一套完善的应急救援处置、应急救援演练平台系统是机场业务的优先事项。
（2）设计并实现基于GIS的机场应急救援处置（演练）系统，提出民用机场应急救援演练、培训的信息化、集成化和标准化技术路线。
（3）为了保证应急救援系统能够应对实战中的随机性、多变性等因素，在情景库、系统操作性和人机友好性等方面需要进一步深入研究。
（4）在保证满足应急救援中航空器相关事件的前提下，进一步研究非航空器事件的处置，为完善民航应急救援业务流程做出一份贡献。
5.参考文献
[1] 交通运输部2016年第45号令《民用运输机场突发事件应急救援管理规则》
[2]《国际民用航空公约》附件14
[3]《拉萨机场大面积航班延误协调联动系统的设计与实现》
[4]《基于GIS的机场应急救援演练系统开发与应用研究》
[5]《民航机场应急救援管理系统的设计与实现》
[6]《应急预案模拟演练系统功能设计》