专利名称：一种巨灾应急救援预案可视化与推演系统的制作方法
技术领域：
本发明涉及计算机辅助应急救灾减灾决策领域，尤其涉及一种巨灾应急救援预案 的可视化与推演系统。
背景技术：
我国是地震、洪涝、低温冰雪等灾害的多发国家，但在防灾减灾方面仍缺乏及时有 效的应急救灾减灾决策技术的支撑，需要建立一套巨灾应急救援预案的可视化与推演系 统，以便在针对灾害制定出预案之后，对所拟定的预案进行推演，验证其可行性，为灾害应 急决策提供可视化决策环境。巨灾应急救援预案的可视化和推演需要依托三维可视化地理信息系统得以实现， 然后，目前国内尚没有这方面的三维可视化产品；在国外，主要有GoogleEarth和Skyline 系列软件，它们都是基于GIS、RS、GPS和虚拟现实技术的三维可视化地理信息系统，能够利 用数字正射影像、数字高程模型、矢量数据、3D模型和非空间属性数据等信息源，创建交互 式的三维可视化场景。但是，上述系统主要是针对大众的、对基本的地理信息数据进行可视化的产品，是 静态信息的展示，不能满足在巨灾应急救援预案可视化和推演过程中，需要展示动态三维 模型和多种灾害模型的要求。
发明内容
本发明的目的是针对背景技术中所描述的目前计算机辅助应急救灾减灾决策领 域存在的问题，提出了一种巨灾应急救援预案的可视化与推演系统。本发明以预案库以及 情景模型为基础，通过综合应用GIS、VR、FLASH等可视化先进技术，对应急预案中的各个 关键要素进行抽象表达，以对应的复合图形符号在遥感影像图以及矢量电子地图上进行标 注；同时以多空间尺度、多时间序列等多种方式对不同灾种的预案进行推演。其特征在于，包括预案可视化演示组件、符号管理定制功能组件、灾害损失预评 估的可视化组件以及预案趋势推演组件。所述预案可视化演示组件包括地图基本操作、地图标注、物资分布的可视化、救 灾力量的可视化、救灾路线的可视化、物资调配路线的可视化以及人员疏散路线的可视化。所述地图基本操作，包括对遥感影像地图、矢量地图、DEM数据进行叠加显示和地 图信息浏览，后者包括放大、平移、缩小、二维三维切换以及快速定位操作。需要指出的是， 本系统中的地图基本操作与目前主要的三维可视化地理信息系统的地图基本操作类似。所述地图标注，在地图上使用系统预定义的符号抽象表达应急预案里的关键要 素，并对标注进行添加、修改、移动或删除操作。所述物资分布的可视化，在地图上显示经系统用户查询得到的指定地点的救灾减 灾物资的储备点、类型、数量级别、分布状况，并用不同的符号表示不同应急物资类型、物资 储备量的级别；通过其包含的人工调整功能对物资分布情况进行修改。
所述救灾力量的可视化，用于显示救灾力量的类型、配备、分布点；通过其包含的 人工调整功能对救灾力量情况进行修改。所述救灾路线的可视化，以不同的颜色、动态信息符号，显示各个救灾队伍去往救 灾点的最近、最优线路；通过其包含的人工调整功能对救灾路线进行修改。所述物资调配路线的可视化，用于显示救灾物资运往救灾点的最近、最优线路，包 括线路的长度、线路的宽度及可用性信息；通过其包含的人工调整功能对物资调配路线进 行修改。所述人员疏散路线的可视化，用于显示受灾人员的组成、数量、分布及从灾害点疏 散到安全区的最近、最优线路；通过其包含的人工调整功能对人员疏散路线进行修改。所述符号管理定制功能，用于对系统中用到的符号进行分类管理，使用系统自带 的或者自定义符号，显示系统中的相关元素；包括符号管理和符号定制功能，其中符号管理 包括对符号的添加、修改或删除，符号定制包括对模板的选择、修改或默认设置。所述灾害损失预评估的可视化组件，依据输入的受灾地点名称，通过可视化手段 显示灾害损失情况的预评估信息；其中，所述灾害损失情况包括受灾人口数、紧急转移安 置人口数、伤病人口数、死亡人口数、倒塌房屋数及损坏房屋数。所述预案趋势推演组件包括救灾路线态势推演、物资调配态势推演以及人员疏 散态势推演。所述救灾路线态势推演，用于使系统用户直观地观测到当前的救灾路线状况，以 及在不同时间段内、不同的空间范围内救灾路线的变化的可视化信息状况。所述物资调配态势推演，用于使系统用户直观地观测到在受灾区域附近的救灾物 资分布状况及其调配到灾害点的线路展示，以及不同时间段内、不同空间范围内物资调配 线路状况的变化可视化信息。所述人员疏散态势推演，用于使系统用户直观地观测到受灾区域人员的疏散状 况，以及不同时间段内、不同空间范围内人员疏散态势变化的可视化信息。本发明实现了决策预案的可视化与推演，为灾害应急决策提供可视化决策环境， 突破了我国巨灾应急救灾决策支持的关键技术，完善了其技术体系，对于提高我国巨灾应 急决策的准确性、有效性以及快速反应能力具有重要意义。
图1 预案可视化软件包功能结构；图2 态势推演的可视化软件包功能结构；图3 物资分布可视化查询流程图；图4 物资分布可视化人工调整流程图；图5 救灾力量可视化查询流程图；图6 救灾力量可视化人工调整流程图；图7 救灾路线可视化查询流程图；图8 救灾路线可视化人工调整流程图；图9 物资调配路线可视化查询流程图；图10 物资调配路线可视化人工调整流程图11人员疏散路线可视化查询流程图12人员疏散路线可视化人工调整流程图
图13符号管理添加流程图14符号管理模板选择流程图15灾害损失预评估流程图16物资调配态势推演流程图17人员疏散态势推演流程图18救灾路线态势推演流程具体实施例方式下面结合附图，对优选实施例作详细说明。应该强调的是，下述说明仅仅是示例性 的，而不是为了限制本发明的范围及其应用。本发明以预案库以及情景模型为基础，通过综合应用GIS、VR、FLASH等可视化先 进技术，对应急预案中的各个关键要素进行抽象表达，以对应的复合图形符号在遥感影像 图以及矢量电子地图上进行标注；同时以多空间尺度、多时间序列等多种方式对不同灾种 的预案进行推演。其中，预案可视化演示组件包括以下功能地图基本操作、地图标注、物资 分布的可视化、救灾力量的可视化、救灾路线的可视化、物资调配路线的可视化以及人员疏 散路线的可视化，如图1所示；所述预案趋势推演组件包括以下功能救灾路线态势推演、 物资调配态势推演以及人员疏散态势推演，如图2所示。本发明选取的实施例为2007年6月3日5时34分发生在云南的一次地震。此 次地震中，受灾人口 403128人，地震等级6. 4级，受灾面积约50000平方米，震中位于东经 102. 73、北纬 25. 04。物资分布查询功能的流程图如图3所示，根据受灾人口数、地震等级以及受灾面 积，查询可提供所需救灾物资及其数量以及救灾物资所在的城市点击“物质查询功能”按 钮S301，输入查询的物资地点和名称S302。其中，表1列出所需救灾物资及其数量，表1 所需救灾物资及其数量 表2列出救灾物资所在城市及储备量。表2 救灾物资所在城市及储备量 将上述两表中的数据作为物资分布可视化模块中的输入数据输入，其可视化效果显 示过程根据查询得到的救灾物资类型及数量，调用系统符号库中的救灾物资子库，用其中 不同的符号分别表达不同的救灾物资，从而确定可视化显示所需符号类型，或者使用用户 上传的相关图片作为符号，然后根据救灾物资的数量级得到更精确的显示符号。最后，根据 提供救灾物资的物资储备点坐标信息，在地图上标示出相应的物质储备点符号S303。在地 图标注符号完成后，将所用到的符号在图例中逐一列出，并配有相关文字说明，以使信息展 示地更直观、明了、形象。物资分布情况的人工调整功能的流程图如图4所示，在成功查询出指定地点的救 灾减灾物资的类型、储备点、数量级别、分布状况及相关信息的基础上，用户可以调整已有 符号的参数或者直接用鼠标操作可视化符号S401，以直观有效的方式，实现方案的修改及 更新。救灾力量查询功能的流程图如图5所示，根据受灾地区的地震震中、地震等级、受 灾面积、受灾人口等因素，查询出受灾地区周边可调用的救灾力量，包括抢险抢修队伍、通 讯队伍、医疗救护队伍、运输队伍、消防队伍、治安队伍、防化队伍、特种专业队伍。点击“救 援力量查询功能”按钮S501，输入救援队伍所在地名称S502。以洱源县和云龙县为例，查询 得到救灾队伍如表3所示表3救灾力量分布情况 将上述表3中的数据作为救灾力量可视化模块中的输入数据输入，其可视化效果 显示过程根据查询得到的救灾力量类型，调用符号库中的救灾力量子库，用其中不同的符 号分别表达不同的救灾力量类型，从而确定可视化显示所需符号类型，或者使用用户上传 的相关图片作为符号，然后根据救灾力量的类型级得到更精确的展示符号。最后根据提供 救灾队伍所在地点坐标信息，在地图上标示出相应的救援力量符号S503。在地图标注符 号完成后，将所用到的符号在图例中逐一列出，并配有相关文字说明，以使信息展示地更直 观、明了、形象。救灾力量情况的人工调整功能的流程图如图6所示，在查询出救灾力量的分布情 况、人员配备情况及详细信息成功的情况下，用户可以调整已有符号的参数或者直接用鼠 标操作可视化符号S601，以直观有效的方式，实现方案的修改及更新。救灾路线查询功能的流程图如图7所示，根据救灾力量所在地及救灾队伍目的 地，查询得到救灾路线信息。点击“救灾路线查询功能”按钮S701，输入或鼠标点击救灾路 线的起止地坐标或位置S702。查询得到救灾路线信息如表4所示表4救灾路线信息 将上述表4中的数据作为救灾路线可视化模块中的输入数据输入，其可视化效果 显示过程根据已经标注的救灾力量类型符号所在位置和目的地位置，在系统所使用的地 图上生成最优的救灾路线，并以不同的颜色表示出路线的优化程度S703。例如，受阻塞的路 线用红色虚线表示；畅通的路线用蓝色表示；公路运输用淡黄色实线表示，空中运输用蓝 色虚线表示，铁路运输用跌路线路符号表示。救灾路线显示完成后，在图例中以相应的线段 和颜色表示出不同的救灾路线符号信息。例如，红色虚线阻塞道路、淡黄色实线公路运 输、蓝色虚线空中运输、铁路符号铁路运输。救灾路线的人工调整功能的流程图如图8所示，在查询出救灾路线的最近、最优 路线的可视化信息的情况下，用户可以调整已有符号的参数或者直接用鼠标操作可视化符 号S801，以直观有效的方式，实现方案的修改及更新。物资调配路线查询功能的流程图如图9所示，根据救灾物资所在地及救灾队伍目 的地，查询得到物资调配路线信息。点击“物资调配路线查询功能”按钮S901，输入或鼠标 点击物资调配路线的起止地坐标或位置S902。查询得到物资调配路线信息如表5所示表5物资调配路线信息 将上述表5中的数据作为物资调配路线可视化模块中的输入数据输入，其可视化 效果显示过程根据已经标注的救灾物资类型符号所在位置和目的地位置，在系统所使用 的地图上生成最优的物资调配路线，并以不同的颜色表示出路线的优化程度S903。例如，受 阻塞的路线用红色虚线表示；畅通的路线用蓝色表示；公路运输用淡黄色实线表示，空中 运输用蓝色虚线表示，铁路运输用跌路线路符号表示。物资调配路线显示完成后，在图例中 以相应的线段和颜色表示出不同的救灾路线符号信息。例如，红色虚线阻塞道路、淡黄色 实线公路运输、蓝色虚线空中运输、铁路符号铁路运输。物资调配路线的人工调整功能的流程图如图10所示，在查询出物资调配路线的 最近、最优路线的可视化信息的情况下，用户可以调整已有符号的参数或者直接用鼠标操 作可视化符号S1001，以直观有效的方式，实现方案的修改及更新。人员疏散路线查询功能的流程图如图11所示，根据各县区的受灾情况，受灾程 度、地形地貌、交通阻塞程度、基础设施完善度查询得到人员疏散地区及路线。点击“人员疏 散路线查询功能”按钮S1101，输入或鼠标点击物资调配路线的起止地坐标或位置S1102。 以洱源县和云龙县为例，查询得到人员疏散信息如表6所示表6人员疏散信息 将上述表6中的数据作为人员疏散路线可视化模块中的输入数据输入，其可视化 效果显示过程根据已经标注的疏散地区目的地位置，在系统所使用的地图上生成最优的 人员疏散路线，并以不同的颜色表示出路线的优化程度S1103。例如，受阻塞的路线用红色 虚线表示；畅通的路线用蓝色表示；公路运输用淡黄色实线表示，空中运输用蓝色虚线表 示，铁路运输用跌路线路符号表示。人员疏散路线显示完成后，在图例中以相应的线段和颜 色表示出不同的救灾路线符号信息。例如，绿色疏散区域、红色虚线阻塞道路、淡黄色实 线公路运输、蓝色虚线空中运输、铁路符号铁路运输。人员疏散路线的人工调整功能的流程图如图12所示，在查询出人员疏散路线的 最近、最优路线的可视化信息的情况下，用户可以调整已有符号的参数或者直接用鼠标操作可视化符号S1201，以直观有效的方式，实现方案的修改及更新。图13为符号管理添加流程图。在符号管理及模板定制模块中管理员或用户可以 依据实际需求上传不同的物资类型符号、物资储备点符号、救灾队伍类型及配备符号、受灾 点及受灾类型符号等，并可对已上传符号进行修改或删除。此外，对不同类别的子符号库进 行分类管理，可预定制各预案的符号。在可视化预案推演中，可随时更改相应的符号标示。 符号模板选择的流程图如图14所示。灾害损失预评估可视化功能的流程图如图15所示，根据受灾地点、受灾名称查询 得到受灾地区的受灾人口比率信息，并以不同级别的颜色表示不同的受灾人口比率。点击 “受灾损失”按钮S1501，选择受灾点或受灾类别S1502。以地震烈度为例，查询得到灾区地 震烈度信息如表7所示表7灾区地震烈度信息
受灾县名地震烈度等级弥渡县> 9漾濞县> 9大理市> 9巍山县8-9洱源县8-9云龙县7-8永平县7-8昌宁县7-8凤庆县7-8景东县7-8姚安县6-7 将上述表7中的数据作为灾害损失预评估可视化模块中的输入数据输入，其可视 化效果显示过程中，以阶梯色彩由深入浅的形式表示地震从强到弱的烈度等级S1503。例 如，使用Color (159，84，01)表示9级以上烈度；使用Color (169，106，13)表示8-9级烈度； 使用Color (191，143，33)表示7_8级烈度；使用Color (242，168，47)表示6_7级烈度；使用 Color (247，195，73)表示 5-6 级烈度。该可视化输出结果为，在系统所用地图上形成一组以震中为中心的类圆环带。其 中，沿着从震中向外的方向，各圆环带的颜色由深变浅。物资调配态势推演流程图如图16所示，通过物资调配推演功能，可以直观地观测 到在受灾区域附近的救灾物资分布状况及其调配到灾害点的线路展示。其中救灾所需物资饮用水120万桶；帐篷30万顶；棉被25万条；医疗药品-J. 5万箱；面粉，50万
袋；方便面，40万箱。
物资调配线路线路1 安徽- >遵义(空运)，预计运输时间(1小时)，遵义- >云南(铁路)， 预计运输时间(4小时)，运输物品药物和食物。线路2 福建->云南(铁路)，火车时速(130KM/H)，运输物品帐篷、棉被、食物。线路3 广州->云南(公路)，预计运输时间(80KM/H)，运输物品饮用水、食物。点击“物资调配推演”按钮S1601，根据起始地点、运输方式、运输时间进行推演，选 择基于多时间序列的推演条件S1602，查看不同时间段物资调配的情况S1603 线路1 在三维地图上以预先定制好的空运线路(如蓝色虚线)显示从安徽到遵 义的线路，以铁路符号(黑白相间的铁路)显示从遵义到云南的线路，并且在三维地图上用 三维模型(飞机)以1个小时的运输速度动态模拟物资的运输效果，然后再用三维模型(火 车)动态模拟从遵义到云南物资运输4个小时的效果，点击火车可查询运输物资的详细情 况。线路2 以铁路符号(黑白相间的铁路)显示从福建到达云南(铁路)的运输线 路，用火车以130KM/H的时速模拟从福建到达云南(铁路)物资的运输效果，点击火车可查 询运输物资的详细情况。线路3 以公路的符号(如黄色实线)显示从广州到云南的线路，用三维模型(运 输车)以80KM/H的速度模拟从广州到云南的运输效果。如果运输线路有阻塞，则从新计算 最近的运输线路。例如，如果途经柳州市的线路阻塞，则选择途径南宁的最近线路，到达云南。人员疏散态势推演流程图如图17所示，通过员疏散推演功能，可以直观地观测到 当前受灾区域人员的疏散状况，点击“人员疏散推演”按钮S1701，通过选择不同的推演条件 S1702，在不同时间段内或不同的空间范围内对救灾力量态势推演进行可视化S1703。救灾路线态势推演流程图如图18所示，通过救灾路线推演功能，可以直观地观 测到当前的救灾路线状况，点击“救灾力量推演”按钮S1801，通过选择不同的推演条件 S1802，在不同时间段内或不同的空间范围内对救灾路线态势推演进行可视化S1803。以上所述，仅为本发明较佳的具体实施方式
，但本发明的保护范围并不局限于此， 熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，可轻易想到的变化或替换，都应 涵盖在本发明的保护范围之内。因此，本发明的保护范围应该以权利要求的保护范围为准。
权利要求
一种巨灾应急救援预案可视化与推演系统，其特征在于，包括预案可视化演示组件、符号管理定制功能组件、灾害损失预评估的可视化组件以及预案趋势推演组件。
2.根据权利要求1所述的一种巨灾应急救援预案可视化与推演系统，其特征在于，所 述预案可视化演示组件包括地图基本操作、地图标注、物资分布的可视化、救灾力量的可视化、救灾路线的可视化、 物资调配路线的可视化以及人员疏散路线的可视化。
3.根据权利要求2所述的一种巨灾应急救援预案可视化与推演系统，其特征在于，所 述地图标注，在地图上使用系统预定义的符号抽象表达应急预案里的关键要素，并对标注 进行添加、修改、移动或删除操作。
4.根据权利要求2所述的一种巨灾应急救援预案可视化与推演系统，其特征在于，所 述物资分布的可视化，在地图上显示经系统用户查询得到的指定地点的救灾减灾物资的储 备点、类型、数量级别、分布状况，并用不同的符号表示不同应急物资类型、物资储备量的级 别；通过其包含的人工调整功能对物资分布情况进行修改。
5.根据权利要求2所述的一种巨灾应急救援预案可视化与推演系统，其特征在于，所 述救灾力量的可视化，用于显示救灾力量的类型、配备、分布点；通过其包含的人工调整功 能对救灾力量情况进行修改。
6.根据权利要求2所述的一种巨灾应急救援预案可视化与推演系统，其特征在于，所 述救灾路线的可视化，以不同的颜色、动态信息符号，显示各个救灾队伍去往救灾点的最 近、最优线路；通过其包含的人工调整功能对救灾路线进行修改。
7.根据权利要求2所述的一种巨灾应急救援预案可视化与推演系统，其特征在于，所 述物资调配路线的可视化，用于显示救灾物资运往救灾点的最近、最优线路，包括线路的长 度、线路的宽度及可用性信息；通过其包含的人工调整功能对物资调配路线进行修改。
8.根据权利要求2所述的一种巨灾应急救援预案可视化与推演系统，其特征在于，所 述人员疏散路线的可视化，用于显示受灾人员的组成、数量、分布及从灾害点疏散到安全区 的最近、最优线路；通过其包含的人工调整功能对人员疏散路线进行修改。
9.根据权利要求1所述的一种巨灾应急救援预案可视化与推演系统，其特征在于，所 述符号管理定制功能，用于对系统中用到的符号进行分类管理，使用系统自带的或者自定 义符号，显示系统中的相关元素；包括符号管理和符号定制功能，其中符号管理包括对符号 的添加、修改或删除，符号定制包括对模板的选择、修改或默认设置。
10.根据权利要求1所述的一种巨灾应急救援预案可视化与推演系统，其特征在于，所 述灾害损失预评估的可视化组件，依据输入的受灾地点名称，通过可视化手段显示灾害损 失情况的预评估信息；其中，所述灾害损失情况包括受灾人口数、紧急转移安置人口数、 伤病人口数、死亡人口数、倒塌房屋数及损坏房屋数。
11.根据权利要求1所述的一种巨灾应急救援预案可视化与推演系统，其特征在于，所 述预案趋势推演组件包括救灾路线态势推演、物资调配态势推演以及人员疏散态势推演。
12.根据权利要求11所述的一种巨灾应急救援预案可视化与推演系统，其特征在于， 所述救灾路线态势推演，用于使系统用户直观地观测到当前的救灾路线状况，以及在不同时间段内、不同的空间范围内救灾路线的变化的可视化信息状况。
13.根据权利要求11所述的一种巨灾应急救援预案可视化与推演系统，其特征在于， 所述物资调配态势推演，用于使系统用户直观地观测到在受灾区域附近的救灾物资分布状 况及其调配到灾害点的线路展示，以及不同时间段内、不同空间范围内物资调配线路状况 的变化可视化信息。
14.根据权利要求11所述的一种巨灾应急救援预案可视化与推演系统，其特征在于， 所述人员疏散态势推演，用于使系统用户直观地观测到受灾区域人员的疏散状况，以及不 同时间段内、不同空间范围内人员疏散态势变化的可视化信息。
全文摘要
本发明公开了属于计算机辅助应急救灾减灾决策领域的一种巨灾应急救援预案可视化与推演系统。该系统以预案库以及情景模型为基础，通过综合应用GIS、VR、FLASH等可视化先进技术，对应急预案中的各个关键要素进行抽象表达，以对应的复合图形符号在遥感影像图以及矢量电子地图上进行标注；同时以多空间尺度、多时间序列等多种方式对不同灾种的预案进行推演。本发明实现了决策预案的可视化与推演，为灾害应急决策提供可视化决策环境，对于提高我国巨灾应急决策的准确性、有效性以及快速反应能力具有重要意义。
文档编号G06F19/00GK101930498SQ20091024460
公开日2010年12月29日 申请日期2009年12月31日 优先权日2009年12月31日
发明者廖通逵, 张燕, 张鹏程, 殷崎栋 申请人:北京华迪宏图信息技术有限公司