研究︱韧性规划要求下公共卫生应急管理系统设计

摘要

公共卫生应急管理是衡量城市韧性的一个重要标尺，面对新型冠状病毒疫情，我国的公共应急管理体系受到了巨大的冲击，也暴露了卫生应急管理方面的许多问题。本文对国家与地方的公共卫生应急管理现状进行了探讨，并对大数据等先进信息技术在疫情防控中起到的作用和存在的问题进行了分析。在此基础上提出了数据汇聚、智慧分析、立体管理的建设思路，构建了公共卫生应急管理智慧平台，为健全公共卫生管理体系、提高公共卫生管理的信息化支撑水平提供了借鉴。

本文入选2020年中国城市规划信息化年会论文集。

作者简介：

吴赛男，硕士，广东国地规划科技股份有限公司，数据工程师

张鸿辉，教授级高级工程师，工学博士，理学博士后，广东国地规划科技股份有限公司副总裁

洪良，高级工程师、注册城乡规划师，广东国地规划科技股份有限公司技术总监

引言

2020年1月以来，新型冠状病毒迅速爆发，疫情快速波及全国31个省市、港澳台地区，全国多个省、市、自治区陆续启动“重大突发公共卫生事件一级响应”，世界卫生组织也将其列为“国际关注的突发公共卫生事件”，截止到2020年7月6日，全国已经累计确诊新冠肺炎病例85320例，海外也已累计确诊一千多万人。新冠疫情这场重大卫生公共事件的发生，由于其不可预测性，我国社会遭受了重大的生命财产和经济财产损失，同时也暴露出国家在公共卫生应急治理体系和治理能力方面仍存在一些短板和不足。应对突发公共卫生事件是韧性城市规划的任务之一，智慧性是浙江大学韧性城市研究中心对韧性城市规划进行总结的五个特点之一，即能够在有限的救灾资源储备下，优化决策，最大化资源效益，实现资源的合理调配，在韧性规划智慧性的要求下，如何提高城市公共卫生应急能力，是经历了本轮“大考”的我们有必要深思的问题。在2020年2月召开的中央全面深化改革委员会第十二次会议上，习近平强调：“要鼓励运用大数据、人工智能、云计算等数字技术，在疫情监控分析、病毒溯源、防控救治、资源调配等方面更好发挥支撑作用。”其中公共卫生应急管理能力的加强，是增强城市韧性的重要举措，在韧性规划智慧性特点的要求下，公共卫生应急管理效率作为衡量城市韧性的重要指标，公共卫生应急管理智慧平台的建设应是现代社会的当务之急。

1、发展与困境

1.1 发展概况

人类进入21世纪后，先后遭遇三次冠状病毒的侵袭，即“非典”、中东呼吸综合征和新冠肺炎疫情，2003年的“非典”催生了中国的应急管理体制，2020年的新冠疫情检验了中国的应急管理体制，也暴露出我国突发公共卫生事件预案与预警机制还不完善。首先，由于突发公共卫生事件的不确定性和动态化发展，对疫情的及时识别和预警能力仍显滞后和不足；其次，鉴于公共卫生事件的突发性和预警决策的迫切性，信息公开存在缺陷和不足；最后，在预警后的快速反应和管理方面，动态综合的管理体制有待提升。为此，国家出台了一系列政策文件对疫情防控信息化建设做出了指引。《关于加强应急基础信息管理的通知》明确了应急管理部规划和建设全国应急管理大数据应用平台，规定了各类应急基础信息的获取途径，要求深化应急基础信息的分析和应用[1]。《新冠肺炎疫情社区防控工作信息化建设和应用指引》（民办发〔2020〕5号）要求发挥互联网、大数据、人工智能等信息技术优势，依托各类现有信息平台特别是社区信息平台，有效支撑社区疫情监测、信息报送、宣传教育、环境整治、困难帮扶等防控任务[2]。《关于加强信息化支撑新型冠状病毒感染的肺炎疫情防控工作的通知》（国卫办规划函〔2020〕100号）要求各地积极运用互联网+、大数据等信息技术助力疫情阻击战，强化数据采集分析应用，充分发挥信息化在辅助疫情研判的支撑作用，对疫情发展进行高效跟踪、筛查、预测，为科学防治、精准施策、便民服务提供有力支撑[3]。为了响应国家社区防控信息化的要求，各地政府也陆续颁布了相关的要求和办法。广东省加快建设公共卫生服务领域现代化信息化，并构建公共卫生云平台及疾病控制业务应用系统；上海市依托“一网通办”“一网统管”，推动公共卫生领域健康大数据应用；湖南省颁布了《湖南省突发公共卫生事件应急预案》；内蒙古在疫情爆发后利用“大数据＋网格化”为阻击疫情提供了强力的支持[4]；除此之外，各地方政府也为推动地方卫生应急管理的信息化、智慧化做出了不同程度的努力。

1.2  现实困境

大数据等新兴技术在新冠防疫管控中起到了重要的作用，但在大数据与网格化管理的深度融合、实施精准管控、满足管控防疫等方面，国内卫生应急管理也暴露出了一些比较突出的问题[5]。不同部门和公司推出了大量的疫情地图，相关数据在疫情防控起到了关键的作用，但缺乏有效的统筹管理技术平台，一些已有的数据不能传递到其他需要使用的部门，降低了工作效率；大量的数据以分散的形式分布在各层级部门和不同的公司里，数据的方法和形式没有统一的标准，给数据的统计和应用造成困扰，也就对大数据应用的功能挖掘造成了困难；疫情防控中的数据没有统一的储存平台和标准的数据接口，个人信息数据在流通利用的过程中得不到有效保护，一些个人信息被而恶意公开、违法使用，给当事人造成不必要的伤害，降低了公众对大数据技术利用的信任度，给大数据等信息技术的发展带来了阻扰[6]。

因此，急需建设一个既能打破部门数据壁垒，又能提高疫情精准防控的公共卫生应急管理智慧平台。

2、业务场景分析

2.1 社区防控

社区是疫情防控的前沿阵地，社区网格化管理是大数据等信息技术在公共应急管理中的一种应用，通过互联网和数据库，对每一个网格实施动态化、精细化的和全方位的管理，高效地满足社区治理和居民的需要。通过搭建公共卫生应急管理智慧平台，能有效与各网格连接，网格员直接通过系统报告网格内的疫情情况，在平台上按照统一的标准进行数据整合，方便需要的部门调用、分析，然后做出更加科学严谨的抗疫决策。

2.2 监测预警

新冠疫情暴露出了疫情监测预警能力不足、风险识别、信息公开滞后等问题，应通过公共卫生应急管理智慧平台整合城市公共监测资源、公共服务设施、人口流动等海量数据，针对公共卫生安全事件发生的高危地区和高危人群进行可视化监测，对可能出现的公共卫生安全事件进行监测预警，并对其风险进行分析、识别和评估，为前瞻性开展公共卫生安全应急和防控提供科学决策支撑[7]。

2.3 应急指挥

预警后的及时有效处置需要完善的应急指挥系统，需要完善平时卫生应急储备和一般事件应急响应，实行统一领导、分级负责、条块结合、属地管理。基于应急指挥系统，运用网格化的精准社区防控管理和汇聚多源时空大数据的监测预警仪表盘，通过分析疫情数据、感染源时空分布、人口流动情况、应急物资储备信息等做出快速响应，做到统一平台、统一通信、统一部署、统一指挥、统一调度。

2.4 公众服务

公共卫生应急管理智慧平台收集专业领域、一线亲历者的声音和意见，直观看到疫情的更新和发展，提供给公众一个官方消息通知获取渠道，减少不必要的恐慌紧张情绪。借助大数据、人工智能等手段，对社会和公众需求、公共资源进行深入挖掘分析、评估、预测，从而合理配置和布局各类用地和公共设施，以满足公共卫生安全事件发生时公众对应急管理服务多层次、均等化需求。

3、目标与思路

3.1 建设目标

为健全公共卫生应急管理体系和实现公共卫生应急管理平台的智能化，应充分吸收大数据等信息化技术在新冠疫情防控工作中的发挥关键作用的重要经验，公共卫生应急管理智慧平台的建设包括以下建设目标：

➢（1）疫情防控更精准

充分利用CIM、大数据、人工智能、物联网等先进技术，实时汇集城市各种时空数据，嵌入城市地理信息模型，提高应急管理的科技赋能，实现社区网格化管理。把城市的街道和社区按照一定标准细化分成若干“格”以实现分条块管理，强化大数据挖掘分析和评估使用，健全公共卫生安全事件风险预警、预报机制，实现公共卫生应急管理即时感知、响应及处置，提高城疫情防控精细化、专业化水平。

➢（2）风险评估更智能

通过大数据挖掘筛选、专家调研访谈和历史事件回溯等方法，从疫情特征、人口流动、应急储备、舆情应对能力、复工复产等多个维度出发，建立风险评估模型，展开全方位的分析评估，梳理疫情相关信息对其进行科学的预测、分析，按照事件的性质、严重程度、可控性和影响范围等因素进行风险评级，归纳出潜在疫情风险，实现分级分区精准防控。

➢（3）应急响应更迅速

应急管理的过程分为事前、事中、事后，应做到快速反应、统一指挥、高效协作，才能有效应对瞬息万变的状况。充分运用大数据、人工智能、BIM、ArcGIS等新一代信息技术，通过疫情实时监测、流动人口精准分析、应急物资储备等手段，综合研判多部门、多源大数据信息，构建政府统筹调度、大众资源接入的应急响应机制，有效及时指导决策部署防控工作。

➢（4）信息公开更透明

相关信息的公开透明是疫情防控的重要一环，信息公开关乎到公众的知情权、监督权和生命健康权，通过公共卫生应急管理智慧平台，依法做好疫情报告和发布工作，按照法定内容、程序、方式、时限及时准确报告疫情信息，充分尊重老百姓的知情权，让老百姓知道疫情的发展和防护措施，避免信息不对称引发的恐慌[3]。

3.2 建设思路

平台秉承“立足当前，着眼长远”、“平战结合，精准施策”、“联防联控，群防群控”、“省市统筹，上下衔接”的原则，并“以业务为导向，以数据为核心，以技术为抓手，以集成为重点”的思路进行建设，主要分三步走：

一是数据汇聚。汇聚基础地理信息数据、规划数据、管理数据、社会大数据等，打破数据壁垒、信息孤岛，形成多维整合、多部门联动的数据熔炉，建成绝对保密、随时更新的数据库，实现数据资源共享；

二是智慧分析。利用大数据等先进的信息技术，实现数据整合后可视化应用，并为各机构部门提供更多的数据查询和统计分析服务，提供更多实时的、准确的辅助决策依据；

三是立体管理。依托天空地一体化联通的感知网络与多手段融合的通信网络，围绕公共应急突发事件事前、事中和事后的全过程实现全生命周期管理，形成实时接入、全维感知、高效通讯、可视指挥、智能协同的公共应急综合管理系统。

4、总体架构

公共应急综合管理系统主体架构划分为五个层次，依次分别为基础设施层、数据资源层、分析服务层、业务应用层和用户对象层，还包括标准规范体系以及安全与运维保障体系建设。

总体架构

基础设施层：主要是硬件设施、软件环境、网络环境、储存设施等。

数据资源层：是系统的核心层，包括了实时数据和基础数据两个部分，其中实时数据是动态更新的数据，主要包括实时人口流动、健康报告等数据；基础数据包括基础地理、人口信息与分布等较为稳定的数据。

分析服务层：主要提供各类分析服务，基于平台支撑环境提供的统一数据标准，可以有效地利用数据进行疫情指标分析、健康指标分析等指标分析，还可建立相应的模型进行疫情热力分析、疫情风险评估等。

业务应用层：包括信息实时公布、疫情风险评估、应急指挥驾驶舱三个方面的应用。

用户对象层：平台面向政府相关部门、应急管理部门、公众等用户群体。

5、关键技术

5.1 模型支撑技术

核心算法模型基于多源大数据、等时圈分析模型（python）、spss分析、MATLAT工具、1stOpt等多种支撑技术实现。

航空和铁路的客运班次分析不同城市之间的人流联系情况和手机信令分析人口分布情况等多源大数据的利用，为风险评估模型的搭建提供了更加精细化的数据基础；使用python编写高德开放平台的API采集脚本，计算感染者到其它地方的耗时，划分不同耗时阈值分析，从而实现感染者的实际活动范围的分析；用SPSS软件进行疫情时空分布与航空、铁路客运班次之间的相关性分析，针对性地对疫情防控做法进行研究；最后根据连续时间的疫情情况与感染者数量，利用1stOpt工具估计SEIR微分方程组的参数，并利用MATLAB拟合SEIR曲线，预测若干时间后的疫情变化趋势，对未来的情景进行假设模拟。

疫情传播规律分析算法           模型算法的实现流程图5.2 物联网技术

物联网是在互联网基础上的延伸和拓展，其用户端延伸和扩展到任何物体与物体之间，进行信息交换和通讯。通过各种信息传感器、射频识别技术、全球定位系统、红外感应器、激光扫描器等各种装置与技术，能迅速精确地搜集地区的人流情况、人员体温情况等多种与疫情防控密切相关的数据，准确定位疫情发生点并采取相应的应急措施；除此之外，还可以通过“应急卫生物资”数据的自动采集、识别、定位、跟踪以及数据的传输与共享，保证指挥机关对各级“应急卫生物资”的统一调度与分配。

5.3 BIM+GIS技术

通过结合BIM(建筑信息模型)和GIS（地理信息技术）,进行内部建筑和外部场景的数字化表达，实现室内室外、人和场景的数据信息一体化，形成BIM+GIS的三维底图。通过物联网技术采集的数据信息在三维底图上的叠加，相关部门能在三维底图上从微观到宏观实现对区域公共卫生应急的精细化管理，并做能及时做出相应的高效指挥决策。

6、平台建设

公共卫生应急管理系统主要包括三个功能模块：监测预警模块、风险评估模块、应急指挥模块，模块间既有基于数据层面的统一性，又有基于业务层面的独立性。

6.1 监测预警模块

信息实时公布监测预警是在公共卫生事件爆发时，稳定群众情绪的重要举措。模块提供通知公告、实时播报、疫情指标统计、疫情热力分析和重点地区人流热力分布等多个功能应用，以公告、统计图、定位热度图等方式进行信息公布和数据可视化，及时公布国家、省有关通知和文件信息。公众可以在系统中及时查询相关的疫情信息避免恐慌，管理者可以借助相关的数据做出高效的决策应对疫情。

监测预警功能模块界面

6.2 风险评估功能模块

 
模块提供疫情时空分析、总体风险评估、公共服务设施供需平衡和风险查询等功能，为公众、管理部门以及决策者提供相关服务。根据现状公共应急事件点（疫情发生点）位置、交通网络数据、手机信令人口分布数据，以街道/乡镇为单元综合评估疫情风险等级，为有关部门及公众提供查询参考。除疫情风险评估外，还能重点结合区域医疗卫生设施分布、规模、床位数及区域内病人数量，分析供需状况，力图做到物资的统筹平衡。

风险评估功能模块界面

6.3 应急指挥功能模块

 
本模块主要面向管理部门，提供健康排查一览表、异常报告查询、定点测温查询管理、感染源追踪和信息反馈等多个功能，对红外测温仪、入户调查、定点测温上报、人脸识别视频探头等信息进行综合管理和查询，并在BIM+GIS的底图上进行叠加，为管理部门应急决策提供参考，宣传部、公安厅、公共卫生厅等相关部门，也能通过该模块及时进行信息反馈与指挥。

应急指挥功能模块界面

7、结语

本文面向社区防控、监测预警、应急指挥、公众服务业务管理需求，实现了疫情防控更精准、风险评估更智能、应急响应更迅速、信息公开更透明的建设目标，通过详细的思路构建和系统功能设计，实现疫情数据的实时监测，通过模型构建对疫情风险等级进行科学评估，通过统一智慧平台的建设强化公共卫生应急状态下的数据动员能力，为管理者的应急指挥提供信息化支撑，实现应急联动高效化，推动城市韧性智慧化。

参考文献

[1]国务院安委会办公室,国家减灾委办公室,应急管理部.《关于加强应急基础信息管理的通知》[Z]..2019.

[2]民政部办公厅,中央网信办秘书局,工业和信息化部办公厅,国家卫生健康委办公厅.关于印发《新冠肺炎疫情社区防控工作信息化建设和应用指引》的通知[Z].2020.

[3]国家卫生健康委办公厅.《关于加强信息化支撑新型冠状病毒感染的肺炎疫情防控工作的通知》[Z].2020.

[4]全鑫,崔连伟.大数据在公共卫生应急管理中的应用——以内蒙古自治区为例[J].信息安全与通信保密,2020(05):92-101.

[5]高岩,苏东艳.“新冠”疫情 下科学数据统筹管理与开放共享的思考[J].江苏科技信息,2020,10:8-11.

[6]秦樹澤. 突發公共衛生事件中城市應急管理系統建設研究[C]. 澳门城市大学、澳门教育基金会、国际工程技术协会.2020城市建设与展望——第三届粤港澳大湾区研究生论坛论文集.澳门城市大学、澳门教育基金会、国际工程技术协会:武汉万城云文化传媒有限公司,2020:304-309.

[7]杨开峰,等.统筹施策疫情之后的公共卫生之治[M].中国人民大学出版社:北京,2020:54-67.

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责任编辑：林冬娜、邓小云

文章审核：张鸿辉、洪良

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