清研智谈 | 浅谈仿真技术在应急演练中的应用

2月6日，土耳其、叙利亚发生双震型强地震，造成极强的破坏，人员伤亡惨重，引起全球的重视。2008年5·12地震时，四川安县桑枣中学虽紧邻震中，全校师生却无一例伤亡。该校从2005年开始每学期都组织全校性紧急疏散演练，由于平时的多次演练，地震来时全校2200名学生、上百名老师仅用1分36秒的时间就全部疏散到操场上。

开展应急演练对于提高对应急事故的警惕性、应急处置能力，减轻灾害后果有着重要的意义。随着科技化、智能化的发展，世界各国——特别是美、日、德等发达国家——更加重视对于基于计算机仿真模拟技术的应急仿真演练的研究。

什么是应急仿真演练？

根据国务院应急管理办公室颁布的《突发事件应急演练指南》，应急演练是指各级人民政府及其部门、企事业单位、社会团体等组织相关单位及人员，依据有关应急预案，模拟应对突发事件的活动。开展应急演练，可以达到检验应急预案、完善应急准备、锻炼应急队伍、磨合应急机制、科普宣传教育的目的。

应急演练的形式可分为桌面演练和实战演练。应急仿真演练是桌面演练的一种形式，是利用计算机模拟灾害发生、灾害演化等应急情景，并在计算机辅助下进行桌面练习和讨论，实现对应急指挥和处置过程的演练。通过应急仿真演练，可快速发现应急管理过程中存在的问题，检验和评估应急预案的可操作性和实用性，加强各部门协调能力和应急能力，使应急演练科学化、智能化。

应急仿真演练有哪些特点？

对比实战演练

实战演练通常要在特定场所完成。情景设置困难、变化较少、涉及领域有限，且需要耗费大量人力、物力、资金和时间，通常难以经常或大范围开展。而应急仿真演练能够在室内随时开展，根据演练主题和任务可设置改变情景，所需成本也会大大降低。

对比传统形式桌面演练

传统的桌面演练主要借助简单的工具进行准备及实施，包括纸质文档、电话、幻灯片等，往往出现单纯角色扮演、缺乏科学的态势推演、缺乏逼真的情景展示、无法收集详尽的演练过程数据等局限性。而应急仿真演练可通过仿真系统展示逼真的应急场景、实现演练中的多角色互动，并且通过全程记录演练信息，提供科学的决策依据。

国内外对于应急仿真演练的研究现状及实践

国外的研究现状和实践

对于突发事件应急演练的研究，国外的起步较早。尤其是美、日等发达国家，已投入大量经费和资源在应急演练工作中，对于以仿真技术为手段的应急仿真演练的理论研究和工作落实更加重视，技术应用已相对成熟。

美国借助计算机、大屏幕液晶板、三维模拟技术、电子地图及演练程序包等，应急仿真演练已成为现实。目前，美国应急演练模拟中心已开发出能在虚拟环境下运用烟羽模型、疾病传播模型等进行基于组织机构的多人参与的模拟演联练。

美国应急演练模拟中心的烟羽模型演示

日本的学者针对火车站遭到化学品攻击的事件，研究了室外、室内气体扩散和人员流动的仿真模型，并在九州灾害管理部门的桌面演练过程中为管理人员提供参考。

Yamashita等人基于网络模型的人员流动模拟

国内的研究现状及应用

近年来，我国应急演练的整体水平不断提高，特别是应急仿真演练的研究与应用情况，虽较国际先进水平仍有一定差距，但已取得了一定的成果。

华中科技大学对面向高层指挥人员的分布式交互应急演练仿真服务平台进行了架构设计。平台包含演练基础信息系统、演练方案开发系统、演练导调系统、应急指挥演练系统、应急态势推演系统、演练评价系统六个系统。各系统分别面对技术人员、准备人员、导调人员、参演人员、评估人员，负责不同业务，共用统一的实体、数据访问接口、业务逻辑等，在加入演练的时候通过登录部门的角色自动跳转到相应的系统。平台的理论架构设计全面合理、普适性强，需要进一步加入具体演练事项和情景的相关数据和脚本，以达到实际应用效果。

祁超、王红卫设计的分布式交互应急演练仿真服务平台整体方案示意图

北京交通大学研究了多智能仿真方法在地铁应急演练中的应用，基于人-车-环境多智能体交互的仿真推演模型，对在城市地铁中的突发事件和公共卫生等问题做辨识和预测分析。从个体建模到群体演化，通过构建城轨车站异质离散空间表达模型、乘客多主体交互行为模型和病毒传染接触模型，开发了一种大规模地铁网络疫情防控仿真系统，并应用到北京、济南等城市的地铁网络管控中。

仿真技术应用在轨道交通应急管理中的一个示例

对于应急仿真演练的应用建议及畅想

当前国内对于应急仿真演练的研究和应用还处于初步发展阶段，大多数研究停留在系统整体架构设计、个案场景的仿真开发及单一行业的仿真模拟，综合性灾害的应急仿真演练系统还没有对外发布。为提高我国的应急演练水平，减轻灾害及应急事故造成的影响，还需要重视应急仿真演练的发展。

统筹规划，加强各级系统建设

各级政府需要做好应急仿真演练系统的统筹规划，根据系统架构的总体设计，落实各级系统的建设，包括导调系统的导调流程、指挥人员的从属关系、态势推演的影响因素、参演人员的响应方式和响应时限等要求和标准的建立。并做好各部分模块的责任分工，把握各业务间的逻辑关系。

细化场景，不断完善基础数据

各业务负责单位及技术开发人员需要共同做好自然灾害、事故灾害、公共卫生事件和社会安全事件等突发事件下各种场景的细化工作，包括脚本编写、仿真模型建立、响应逻辑设立等。并且根据当地历史记录，将承灾体、应急组织、处置行动等各类数据及时导入更新到系统中。

勇于尝试，提高应急演练水平

基于现有的技术和应用场景，尝试在小范围内逐步开展应急仿真演练，在演练过程中发现问题及时解决，不断改进应急仿真演练技术。

例如今年年初，宁波市宁海县梅林街道进行了一场三维仿真应急事故演练。这场演练由梅林街道办事处联合宁海县应急管理局和宁海县应急管理研究中心举行，包含动火作业综合事故、有限空间作业事故三维模拟仿真应急演练等内容。采用三维仿真技术全流程、可视化、多角色等手段，通过互交式问答、桌面化解读和培训式演练等方式，形成沉浸式的应急演练体验，取得了很好的演练成效。

未来，随着仿真技术的不断发展，应急仿真演练将发挥其低成本、高质量、高效率、多场景的优势，更多地应用在实际工作中，大大提高我国的应急演练水平。

撰稿 | 李润宇 清研集团城乡建设&资源环境研究部研究员

编辑 | 李姝敏

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