架构与模式：大数据语境下减灾救灾工作创新研究
一、大数据嵌入减灾救灾工作的契机与需求
减灾救灾工作是党和政府牢固树立以人为本，把人民生命安全放在首位，保障受灾群众基本生活，提升公众自救互救技能，切实减少人员伤亡和财产损失的重要工作，事关人民群众生命财产安全，事关和谐稳定。党中央高度重视，把减灾救灾工作为“衡量执政党领导力、检验政府执行力、评判国家动员力、彰显民族凝聚力的一个重要方面。”中共十八大以来，我国减灾救灾管理体系建设、综合减灾能力建设有了跨越式发展，在历次抗灾救灾工作中发挥了重要的基础性作用。减灾救灾相关部门按照习近平总书记提出的“坚持常态减灾和非常态救灾相统一，以防为主、防抗救相结合”的工作方针，加速实现减灾救灾工作的“三个转变”，即“从注重灾后救助向注重灾前预防转变，从应对单一灾种向综合减灾转变，从减少灾害损失向减轻灾害风险转变，全面提升全社会抵御自然灾害的综合防范能力”。鉴于大数据、云计算、人工智能等新一代技术高速发展，2015年9月，国务院印发了《促进大数据发展行动纲要》，重点强调了加快政府数据开放共享，推动资源有效整合，实现部门跟踪协同。十八届五中全会进一步提出“实施国家大数据战略，推进数据资源开放共享”；相继《促进大数据发展三年工作方案》（2016—2018）、《促进大数据发展2016年工作要点》、《政务信息系统整合共享实施方案》等顶层制度性举措频密出台。中共十九大进一步明确：推动互联网、大数据、人工智能和实体经济深度融合，形成新动能，为传统行业如何与大数据相融合指明了方向，也为大数据嵌入减灾救灾工作提供了坚实的政策引领。
（一）大数据嵌入减灾救灾工作是实现“三个转变”的加速器
大数据作为国家战略，已经成为我国推动经济转型发展，重塑国家竞争优势，提升国家治理体系和治理能力现代化的核心驱动力。但在实施大数据的同时，建构科学系统的数据编目，在确保运维规范、体系安全的前提下，应用“高价值”有效数据，才能提质增效，事倍功半。在减灾救灾工作领域，通过大数据的应用能够揭示传统技术方式难以展现的关联关系，促进减灾救灾数据资源开放、整合、共享，建立用数据说话、用数据决策、用数据管理、用数据创新的工作机制，有效处理和解决减灾救灾面临的新问题。据第41次《中国互联网络发展状况统计报告》数据显示，截至2017年12月，我国网民规模达7.72亿，全年共计新增网民4074万人。互联网普及率为55.8%，较2016年底提升2.6个百分点。手机网民规模达7.53亿，较2016年底增加5734万人。网民中使用手机上网人群的占比由2016年的95.1%提升至97.5%。信息网络高速发展和普遍应用，催动减灾救灾工作搭上了电子政务、智慧城市建设的快车道。搭建以大数据等信息技术为应用载体，以数据交互共享、共用为基础，以各类多元的数据源为资源，以数据分析为手段，以能力提升为着力点，以推动减灾救灾现代化为宗旨，实现跨层级、跨地域、跨系统、跨部门、跨业务的协同管理和服务，全面实现减灾救灾工作机制创新。这是多中心化的善治理论在大数据应用中的体现，必将促进大数据与减灾救灾的深度融合，重构减灾救灾与多元要素彼此关联的形态，提升减灾救灾工作的层次和水平，使减灾救灾工作更加精准、更加科学、更加智慧。
（二）国家顶层架构高起点应用是大数据嵌入减灾救灾工作的导向和引领
近年来，国家颁布了《中共中央国务院关于推进防灾减灾救灾体制改革意见》、《国家综合防灾减灾规划（2016—2020年）》等一揽子防灾、减灾、救灾的纲领性文件。依托国家减灾中心在国家层面建立了体系完整、技术先进、天-空-地无缝对接的国家级减灾救灾信息化应用平台，实现了技术上的新跨越。目前，该平台建立并夯实了常态数据与应急数据相结合的灾害数据获取与共享服务机制；更新优化了数据资源，重点整合改造了灾情预警、应急救助、卫星遥感、孕灾环境、致灾因子、承灾体、重大灾害案例、灾害产品、政务信息等 9 类基础数据；以元数据(“metadata”)为核心，开展面向不同业务应用的数据资源整合改造，提高了易用性。基于统一的资源分类体系和时空框架，实现基础数据资源的集中存储和统一管理，多层次数据资源应用的能力已经具备；为数据采集、汇集、交换、存储、处理和服务等环节提供统一技术标准和规范的数据管理与服务标准体系已经建立。其中，核心平台支撑的卫星航空遥感技术、无人机技术，先后在汶川地震、玉树地震等国内重特大自然灾害中验证应用并提供了高效精准的决策数据；在国际救援领域，我国依靠先进的卫星航空遥感技术为尼泊尔地震灾害、缅泰洪涝灾害提供了精准可靠的遥感数据，不仅体现了我国在减灾救灾高科技领域的领先优势，赢得广泛的国际赞誉，更充分地展示了减灾救灾领域里的中国力量和中国话语权。国家减灾救灾信息化应用平台的完善和有效运行，是依靠科技力量实现减灾救灾“三个转变”的创新驱动力，是大数据嵌入减灾救灾工作机制的坚实基础，在全国减灾救灾领域发挥了高效引领的作用。
（三）建立和完善“省级减灾救灾大数据云应用平台”是实现部省协同、全国“一盘棋”减灾救灾大数据框架的关键所在
国家减灾中心减灾救灾信息化应用平台在国家层面的高效引领，为省级平台建立和完善树立了科学规范的标杆。下一步就是要打造省级减灾救灾大数据应用平台，这是实现部省协同、全国“一盘棋”减灾救灾大数据框架的关键所在。要构筑以国家层面系统平台为核心，依据统一的数据和技术标准，搭建基于本地可横向与省内相关部门联通交互、数据共享，纵向上可以与国家核心平台交互，下可覆盖市、县的省级减灾救灾大数据云应用平台。从科学体系上讲，省级平台建成后，国家减灾救灾信息化应用平台这颗智慧的大脑才有了健硕的手足，我国的减灾救灾体系才能“头脑发达”，“肢体强健”，大有可为。各地既可以依此获取国家平台提供与本省关联的卫星遥感技术成果，采集具有本地地域性特征的、多维的相关数据，又可以为当地减灾救灾工作服务，为国家顶层架构提供不可或缺的基础性数据支撑，形成部省协同、全国“一盘棋”、“天－空－地”一体化的减灾救灾应急应用体系。这种应用架构既是中共中央、国务院《关于推进防灾减灾救灾体制机制改革的意见》提出的工作要求，也是我国“十三五”期间减灾救灾工作的重要内容。但目前的情况是，全国各省、市（直辖）、自治区及相关单位省级减灾救灾大数据平台建设进度不一，与国家减灾中心减灾救灾信息化应用平台在技术衔接、配套应用等方面能力、程度不一。一些省份基础相对较弱，普遍存在着基础数据采集、交互、共享不够到位，亟待提档升级。
我国幅员辽阔，山川湖泊众多，地区性差异和气候性差异很大，是世界上自然灾害最为频繁和严重的国家之一。灾害种类多，分布地域广，发生频率高，造成损失重。长期以来，灾害风险的不可控性和难以预见性是我国减灾救灾工作面临的最大难题，各地减灾救灾的应对之策尚无相关标准，防灾、减灾、救灾数据大多来源于抽样调查数据、局部碎片数据、片面单一数据，有时甚至纯粹基于理论和经验假设，具有较大的乏关联性、局限性和模糊性。省级减灾救灾部门要抓住机遇，积极立项，把大数据技术嵌入减灾救灾工作，建立和完善适合本地发展的“省级减灾救灾大数据云应用平台”，以科学手段进行的数据采集、交互共享和云管理，这样，不仅可以提升数据提取、综合研判、分析决策的能力，编织部省协同，举国一体的减灾救灾网络应用体系，而且还可以有效实施适合本地特点的科学可靠的灾前预测、灾中指挥和灾后恢复重建的相关应对举措。
二、大数据推进减灾救灾工作现代化的架构与模式
基于上述观点，笔者认为，当前和今后一个时期应着力抓好省级减灾救灾大数据平台建设，这是部省协同、全国“一盘棋”，减灾救灾大数据新格局的框架主体。
“省级减灾救灾大数据云应用平台”的建立与完善，应在统一数据标准、统一数据接口定义基础上，进行扩张性并发拓展，以保证平台系统对各层基础技术发展的良好适应性，充分地体现以数据获取和交互共享、共用为核心，以信息安全为保障，以面向决策支持、面向公众服务为建设原则。工作的重点要紧紧依据国家和省相关技术的顶层设计和安全标准规范，积极以大数据思维和大数据技术，对现有的历史比对数据、实时数据、衍生过程数据和来自社会各部门、各层级及其社会组织的关联数据进行系统采集、整合、交互、共享、共用。这样既可以形成数据聚合的优势，又可以避免系统建设中可能出现的重复建设和资源浪费。平台总体框架由云数据中心层、数据层、应用层、展现层4个层面构成（详见图2-1）： 
图2-1省级减灾救灾大数据云应用云平台架构图1.云数据中心层。这是平台运行的核心层，通过涵盖的应急通讯计算池、网络池、存储池、数据交换共享交互平台、视频会议系统、图像接入系统等7个子系统，搭建减灾救灾云数据中心，依此实现对接民政部卫星遥感监测预警系统，语音、视频指挥调度系统，监测数据信息传输系统，基础数据应用支撑系统等多元数据的交互、共享、共用，聚合成大数据海量存储，通过云虚拟化技术整合，对外提供资源的池化管理（包括计算池、网络池、存储池等），提取“高价值”有效数据，形成减灾救灾数据天-空-地一体化的云管理。云数据中心可以随时保障系统故障还原、性能重启、运行纠错和系统热备，以确保7×24小时不间断处理共享与交互的所有数据，业务负载高的时候可以持续增加弹性资源，确保信息数据畅通交互，功能体现；业务负载低的时候可以有效地释放冗余资源，做到数据实时动态友好交互和数据流量的弹性调节。
2.数据层。数据层是应用系统的核心，它为系统中数据资源的获取、保存、备份以及对外的数据资源的交互、共享提供支持。主要包括数据支撑平台（包括结构化数据和非结构化数据）承载的减灾救灾数据元库及交互共享库。按照民政部《民政业务数据共享与交换编码（MZ/012-2014）》统一标准要求，构建源自城乡社区的减灾救灾基础数据库，它包括基础信息、空间信息、事件信息、模型、预案等结构化数据，也包括文档、知识、案例等非结构化数据。这两类数据在交互共享的过程中，依据统一的数据标准，建立减灾救灾实时数据、历史数据、衍生过程数据及信息交互、共享和共用的长效机制，形成可靠管用的减灾救灾数据资源编目，使政府及相关管理部门通过大数据和云计算，及时、准确、全面掌握本地区的减灾救灾基础数据信息；深化历史数据信息比对和实时数据信息、动态数据信息、衍生过程数据信息的科学检索和使用，发挥数据仓库的综合效益，提高政府部门的减灾救灾能力和应急处置水平，为领导决策服务。在此基础上，与可扩展的其他应用系统数据库对接，形成人口库民政分库、法人库民政分库、地理信息库民政分库、宏观经济库民政分库、共享数据库等数据的交互、共享与应用，形成新的可供决策的数据源（详见图2-2）。
图2-2数据层示意图3.应用层。应用层主要是在云数据中心层、数据层平台框架的基础上，加载和运行的一系列减灾救灾应用系统，是平台系统面向最终用户的层面。包括基于地理信息（北斗系统）的指挥决策系统、灾害实时监测系统、预测预警系统、应急保障系统、区域生态系统、模拟演练系统，这些应用层面的系统通过统一的数据接口交互共享数据，提供和处理来自多元的减灾救灾信息业务。同时，还可关联“政务云”下，包括地理信息、气象信息、水文信息、国土信息、医疗信息、交通信息、公安信息、生活保障等数据共享体系和协同工作体系，在云数据中心工作平台实现信息交互、共享与协同服务。各部门、各层级单位通过云管理，实现数据交互共享，多维度关联减灾救灾的历史数据、实时数据和衍生过程数据，形成本区域可靠的大数据分析决策，为预防、准备、救灾、评估等应急指挥提供科学有效的决策支撑（详见图2-3）。
图2-3应用层示意图4.展现层。这个层面是减灾救灾业务的前端工作系统，主要由应急平台终端展示和应急指挥场所两个应用体系构成。应急平台终端包括N个应用终端，如：媒体、门户网站、大屏幕、传真电话、PAD、手机、智能终端等通过灾前、灾中、灾后的数据采集、研判和发布，确保减灾救灾指挥中心支撑日常工作，同时启动移动指挥车、背包指挥系统、无人飞机，与国家卫星遥感技术相配合，搭建救灾现场指挥系统，进行有效指挥。
上述4个层面由法律与标准规范体系、安全保障体系作保障，依托民政部广域网和省电子政务外网，实现国家、省、市、县、乡五级数据信息一体化互联互通，交互共享、共用,工作协同。
三、黑龙江省“省级减灾救灾大数据云应用平台”建设的探索与尝试
近年来，黑龙江省高度重视“省级减灾救灾大数据云应用平台”的筹建工作，在先期探索实践中，首先确立了利用原有可拓展、可扩张的系统资源，依托国家减灾中心顶层框架系统，按照上述构建“省级减灾救灾大数据云应用平台”的基本思路和技术线路，进行了有益的探索：
黑龙江省“省级减灾救灾大数据云应用平台”始建于2015年7月，现在正在应用中逐步完善。该平台是黑龙江省减灾中心立足现有的资源，在大数据、云计算环境下，以开放建设模式研发建立的应用系统。从应用的角度来看，在云数据中心的支撑下，通过减灾救灾业务分平台、门户网站、移动APP与智能终端整合接入应用平台，关联数据在云端交互，实现信息有效对称。该平台具有良好的拓展性和兼容共享功能，通过云平台互联互通互操作，实现灾区数据交互、共享和提取决策等数据信息全覆盖，优质完成平台涵盖的减灾救灾业务协同应急处置任务。在减灾救灾多元协作系统层面，整个响应机制按照灾前预警及各项准备、灾中指挥及应急响、灾后救助与恢复重建等3个阶段，22个操作流程，分步骤提取和聚合相关数据。在灾前预警及各项准备阶段，率先启动预测预警、人财物的同步准备工作，扎实做好多线程、同步推进的所有准备工作；在灾中指挥及应急响阶段，通过实时数据采集、快速传递共享、应急预案调取、海量数据提取“高价值”有效数据、发展态势分析、大数据可视化等多维数据递进式集合，分析研判后，通过决策辅助系统下达和实施决策指挥；在灾后救助与恢复重建阶段，通过综合多源数据、云计算方式筛选、灾区损失评估、灾区需求分析等递进式处置后，发布减灾救灾系统指令，完成大数据减灾救灾多元化协作的综合处置过程(见图3-1)，开展科学规范、合理有序的灾后救助和恢复重建工作。
图3-1在灾前、灾中、灾后各阶段的大数据应用流程图在具体决策指挥系统层面，减灾救灾部门需要在灾情应急处置和减灾救灾业务连续性之间保持平衡。大数据云平台将成为强大的信息管理系统，能够做到实时报告，操作简易，同时集合多项关键指标的高效指挥决策辅助系统。在大数据云平台支撑下，致灾因子检测系统、卫星航空遥感系统、态势分析预测系统、“天-空-地”一体化应急通讯系统、地理信息展现系统、应急物资调拨系统启动响应，同时实施医疗保障数据、生活保障数据、基础背景数据接入，并确保所有系统交互共享，联动响应，为灾情应急处置提供系统科学的精准支持、充足的物力资源保障、及时的导航信息和必要的现场影像展示等。不同部门提供的信息，都需要汇入到大数据支撑的决策支持系统。如致灾因子监测系统预警后，通过国家减灾中心提供的卫星航空遥感数据，对接本地灾情信息管理系统、态势分析预测系统进行综合分析，确定灾害的类型和位置，提取的信息会在地理信息展现系统的电子地图上显示，通过“一张图”技术，全要素地展示灾区相关的行政区划、道路交通、河流水系、地形地貌、人口分布等基础地理信息，以各种图层、信息点的形式，展示、调用、分析各类减灾救灾业务数据，动态地进行救灾资源调度、最佳救援路线的规划，形成可靠的灾民紧急转移安置等救灾指挥方案等，从而实现反应灵敏、协调有序、运转高效的应急联动。在此基础上，平台根据实际情况列出救灾设备、救灾物资调拨、医疗防疫、公安维稳、交通路况、气象预测等信息，进行灾情通报与应急响应。每个岗位均可得到最 需要的数据，指挥者可在指挥大厅进行综合数据分析、视频调度灾情现场、通过前端技术直观感知现场状况，确定出通行路段和避免经过的路段，完成决策指挥的工作过程（图3-2）。
图3-2大数据信息系统资源多维接入决策支持系统架构图从目前黑龙江省减灾救灾平台应用的情况看，数据覆盖度广、针对性强、解决问题效率高。几年来，省减灾中心通过平台共收集梳理流域性自然灾害、春寒、冰雹、秋涝、早霜冻等各类减灾救灾数据25876条、124334项。其中包括：历史灾情数据、自然灾害及公共安全事件风险源数据、民政救灾物资储备库数据、民政应急物资数据、民政应急装备数据、避难场所（含救助站）数据、国家级及省级减灾示范社区数据。通过全省各级民政救灾系统的数据收集，辅之以省减灾委成员单位信息共享，共收集全省历史灾情数据21848条，65573项；全省自然灾害及公共安全事件风险源数据1875条，5625项；全省民政救灾物资储备库数据58条，522项；全省民政应急物资数据340条，6120项；全省民政应急装备数据34条，408项；全省避难场所（含救助站）数据1495条，11960项；全省国家级减灾示范社区226条，34126项；以及省内6个地震重点监视防御区,28个大型水库及9个重点防洪中型水库的地理信息和属性数据，还有全省1:25万的多要素电子地图（包括行政区划、河流水系、公路铁路等）。为“十三五”期间的减灾信息化建设，奠定了大数据、云平台管理的基础。
基金项目：民政部2015年社会工作部级研究课题“社会工作服务与管理信息化建设研究”（项目编号：2015MZR017-46）部分研究成果。
作者单位：黑龙江省减灾中心