国际资讯|如何在应急管理的各个阶段中使用GIS
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英文原文来源：www.gislounge.com
中文编译整理：慧天地国际站一鸣
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自古以来，飓风、洪水、龙卷风、地震和火山爆发等自然灾害一直影响着地球。技术的进步极大地提高了国际社会应对突发灾害挑战的能力。地理信息系统(GIS)是一个用于收集、管理和分析数据的框架。在最具挑战性的动态环境中，将GIS纳入灾害响应框架改善了规划、响应时间、协作和通信。大规模灾害需要大量有关受影响区域、基础设施和资源需求的地理空间信息。地理信息系统的发展使各机构能够更有效地合作。应急管理人员使用综合应急管理(CEM)方法来解决自然灾害带来的挑战。CEM分为四个阶段:减灾、准备、响应和恢复(Agency,1995)。
减灾
在发生自然灾害之前采取减灾战略对减少生命和财产损失至关重要，因为这可以减少对美国国国内外人口的影响。美国联邦紧急事务管理署(FEMA)不断与地方政府、州和部落合作，制定短期和长期的减灾计划。这些工作的总体目的是提高教育和认识，建立减少风险的伙伴关系，调整减少风险的目标，确定努力的优先次序，并交流优先事项(FEMA, 2020)。洪水灾害地图的更新是“风险地图”计划的一部分。该计划识别洪水灾害，评估洪水风险，并向利益相关者和合作伙伴提供准确的数据。这些地图是动态的，可以随着地形和环境条件的变化而更新。FEMA在由ArcGIS支持的公开图层中共享了这些数据。除了洪水制图之外，他们还使用相同的技术跟踪总体缓解策略，目前87%的人口居住在批准减灾计划的地区(FEMA,2020)。
图1：FEMA洪水地图服务中心提供由GIS支持的洪水灾害信息。
准备
应急准备是指预先采取的行动，以发展相关的业务，使之能够对紧急情况做出更有效的反应。GIS在自然灾害防备中的一个成功应用是“SLOSH”模型，其由美国国家海洋和大气管理局使用(NOAA, 2020)。SLOSH模型利用当前的风速、距离和方向，结合降水预报和地形来确定暴风雨期间可能发生洪水的位置。这些工作对疏散规划至关重要，有助于在各级进行更有效的沟通和决策。美国国家海洋和大气管理局为美国、波多黎各/维尔京群岛、夏威夷和伊斯帕尼奥拉岛提供交互式开源国家风暴潮灾害地图。
图2：NOAA提供的国家风暴潮灾害地图界面。
响应
美国陆军工程兵团(USACE)通过汇聚工程、生物、水文、地质、应急管理、房地产和地理信息系统等领域的专家来支持自然灾害响应。USACE工作人员通过提供专业技术知识、施工管理技能和在现实世界紧急情况下的关键能力，来助力FEMA的紧急支持职能。GIS是USACE用来交流实时信息的一个关键组成部分，在这种情况下，各机构可以通过协作来应对时间较为紧急的任务。USACES利用GIS生成可共享的数字图层信息，水文和水力模型、洪水地图、结果模型和数据管理系统等。地理信息系统的开发和协调不仅在灾害现场进行，而且通过建模、制图和产品生产中心 (MMC)与SME的合作在全球9个地区开展工作(Dalton, 2018)。例如，在佛罗伦萨飓风期间，USAES作为国家响应框架(NRF)的一部分发挥了关键作用。在这次飓风期间，USACE和MMC利用美国国家气象局(NWS)的降水预报来开发洪水地图，其中包括模拟USACE大坝的实际放水和对受威胁区域内堤坝的影响(Dalton J. C.,2016)。
众包的示例
传统上，自然灾害信息是从国家测绘机构、新闻机构和在事件附近开展活动的应急机构获得的。随着技术不断地连接全球，现在，当权威数据不可用、过时或不完整时，众包地理数据则被视为补充权威数据的强大工具。在紧急哥白尼服务(E2mC)的发展研究项目中，设计者开发了一个称为“Witness”的组件，它可以进行数据采集、分析和存储。应急管理已成功地将此应用程序应用于许多现实世界的紧急情况，如2016年意大利中部地震和海地飓风(Havas,2017年)。
图3：WebGIS界面示例，显示2014年英国洪水泛滥程度与社交媒体数据地理位置的叠加图层。
（图片来源：Havas,2017.）
恢复
恢复阶段发生在最初的救济工作完成之后，其目标是将财产、社会和个人生计恢复到正常状态。恢复也使政府组织和机构有机会了解自然条件，更新数据和系统，以反映自然灾害造成的地质变化。激光雷达就是一种能够清晰、简洁地表示地球表面空间的技术。激光雷达是在飓风桑迪期间使用的，这是2012年大西洋飓风季节中最致命、最具破坏性的飓风之一。美国国家海洋和大气管理局和美国地质勘探局的协作使高分辨率地形和水深高程数据得以成功收集。激光雷达数据被用来支持飓风后恢复和建设的研究，解释由于风暴潮引起的地球表面高度的变化，验证风暴潮淹没预测和进行生态评估。由2013年救灾拨款法案开发的高程数据被添加到3DEP中，并发展成为NOAA的“数字海岸”，这是一个集中的用户友好的信息收集系统，具有很高的成本效益(GIS Contributor,2017)。
技术进步和利用地理信息系统协助救灾的重要性怎么强调都不为过。地理信息系统对应急管理过程的所有阶段都至关重要，它能使应急小组的行动变得更快、更简洁。将地理信息系统集成到灾害管理中可以实现更高级别的规划、分析、态势感知和恢复操作。最终会带来一个经济节约、合作增加和人口安全的良好结果。
参考文献：
Agency, U. S.(1995). National Mitigation Strategy: Partnerships for Building Safer Communities. Washington D.C. : FEMA.
Contributor, G.(2017, January 25). Three examples of goespacial innovation in emergencies.Retrieved from GIS LOUNGE:https://www.gislounge.com/three-examples-geospatial-innovation-emergencies/
Dalton, J. C.(2016). Flood Inundation Mapping. Washington D.C. : U.S. Army Corps of Engineers .
Dalton, S. (2018,December 07). Teamwork and Technology: Game changers for the U.S. Army Corps of Engineers. Retrieved from DVIDS:https://www.dvidshub.net/news/302851/teamwork-and-technology-game-changers-us-army-corps-engineers
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FEMA. (2020). Hazard Mitigation Planning. Retrieved from Federal Emergency Management Agency:https://www.fema.gov/hazard-mitigation-planning
GIS Lounge. (2017,August 19). How LiDAR is being used to help with natural disaster mapping andmanagement . Retrieved from GIS Lounge:https://www.gislounge.com/lidar-used-help-natural-disaster-mapping-management/
Havas, C. (2017).E2mC: Improving emergency management service practice through social media and crowdsourcing analysis in near real time. Sensors. doi: 10.3390/s17122766.
National Ocean Service . (2020, February). What is LIDAR? Retrieved from National Ocean Service : https://oceanservice.noaa.gov/facts/lidar.html
Wesley, C. (2018).Flood Indundation Mapping Cadre Process and Procedures by the USACE’s Modeling,Mapping and Consequence Production Center (MMC). U.S. Army Corps of Engineers.
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