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智慧國土監控 防災更精準
創新思維 整合系統
[作者 王明德]   2016年12月05日 星期一 瀏覽人次: [7642]

近年來全球天災頻傳,所造成的損失越來越大,各國政府開始重視因環境及氣候變遷所產生的嚴重影響,各IT大廠也紛紛援用近年來快速進展的IT技術,用以偵測國土環境的變化,不過隨著氣候的變遷,天災的規模越來越大,在此態勢下,國土監測系統必須精確掌握因環境的變遷,在災害發生時可即時反應環境監測、災害預警及災情狀況,同時整合中央與地方各部會災害防救資源,並透過環境災害的趨勢分析進行研判,協助決策者掌握即時災害預警空間的分布狀況,以及輔助災害應變指揮官進行預警操作及資源調度的完整系統,尤其在台灣環境災害的快速變化的情況下,就更形顯示出其重要性,一個可以整合各單位資訊的「災害應變決策輔助系統」(decision support system)提供決策者應變方針的支援系統,就成為災害防救的重點。


災害應變決策輔助系統

此外,由於環境災害的資料量龐雜,透過雲端系統整合巨量資料的需求也跟著提升,以國研院災防中心所設計的「災害應變決策輔助系統」來看,必須整合超過20個單位近120項防災資料,除各項基本資料與即時監測數據外,更必須結合研究單為歷年防災研究成果與社會經濟資料,以提供更完整之防災決策參考資訊。


由於台灣環境存在高度的破壞性與不確定性,這樣的環境分析必須存在高資訊需求與跨專業領域,對於防救災資訊需求的整合與提升,將扮演更重要與關鍵的角色。


透過雲端技術與其他單位進行資料交換與分享,並透過圖像化與GIS整合,可協助災防主管進行更全方位的決策。

尤其在台灣,包括愈來愈多的複合性災害議題,對於資訊整合的要求,更需要重視,這類系統的需求,主要在於結構化的分析所有地理、災害及人文自然資訊,透過雲端技術與其他單位進行資料交換與分享,並透過圖像化與GIS整合,可協助災防主管進行更全方位的決策;此外,透過包括氣候模式降雨分析、雨量系集預報模式、淹水潛勢分析、坡地災害潛勢分析及土石流災害潛勢分析等,也可整合比對資訊,並針對災害潛勢進行預判。


如此的系統,需要整合雜亂的資訊,具象表達時空分布,以外也要能透過即時情資的比對,來提供決策調度的依據,資訊的全面揭露,才能透過展開後的各種視角,進行有效而全面性的決策,此外由於即時性需求,這樣的系統必須具備「操作簡易」、「可隨時更新」以及可視需求將不同性質情資「套疊」的全面防救災系統,具備快速反應、有效串接,以及中央與地方資訊可擴展共享的涵蓋歷史經驗的完整系統,這樣的「災害病歷」才是防救單位最需要的。


這套系統在平時,即可針對淹水、土石流相關資訊進行分析,作為地方各類設施於仿簡災的規劃參考;而在災害應變階段,可針對各類預警通知及作為進行整合,快速掌握情資研判結果以尋求更完整的決策分析。


但要達成如此目標,資訊的蒐集與整合即成為重要因素,當在建置防災預警系統時,必須先思考建置一個系統所需要的元素必須存在哪些要件,才能達成最完整的目標,雖然市場上這類產品的種類繁多,但多是以單一產品的方式銷售,並未從整體系統設計角度出發。


感測+分析 建構完整預警模型


圖1 : 環境資訊的前端感測是建立整體監測系統的初步。(Source: NASA)
圖1 : 環境資訊的前端感測是建立整體監測系統的初步。(Source: NASA)

一個能夠全方位提供防災預警的系統,有幾個面向需要注意。第一個部分,就是如何穩定而正確的蒐集資訊,在穩定的要件上,必須讓包括計數器、電力即通訊及等元件均能穩定運作;至於正確性的面向,則必須包括合監測物理量的數位濾波,現場資訊傳輸的補遺機制,以及現場與資料庫資訊同步等要素,雖然這一個部分的確相當基本,但很多政府機構或同業卻並未確實達成這項要求,業主也忽略或有效認證這個部分。


第二層次,則是解釋與分析所收到的監測資料,並建立相關預警數學模型,以雨量來說,資料可能顯示在1小時內下了200mm的雨量,但這200mm是平均在一個小時內下的,還是在集中在一個小時內的十分鐘下的,這對災變的預測及判斷就產生很多不同的可能性,透過資訊的整合,才能依此建立防災的環境模型;此外,「即時測知」與「即時預警」在架構上就有明顯差異,預警的時間間隔愈長,其誤報的可能性就愈大;如何在適當的時間間隔,取得適當的正確率,這就涉及救災及防災機制的需求取捨。


最後一個部分,由於災害的預測及預警,需要整合多種的物理量進行運算,此時一個功能完整的單一平台,透過M2M的模式整合資訊而後進行綜合判斷,才能夠進行較完整的整合性分析作為災害預警的基礎。要達成前述的目標,必須藉由開放性的資訊整合介面,接收來自各類不同規格的集錄設備進行資料蒐集、傳輸與整理從而進行分析完成災害預警的模型;之後再針對預測結果,整合資料庫進行交叉比對與驗證,以增加預警模型的正確性,如此,即可透過雲端運算架構,分享蒐集、分析及比對的相關結果,從而建立更完整且全方位的預警架構。


穩定而完整的預警模型

如何在適當的時間間隔,取得適當的正確率,這就涉及救災及防災機制的需求取捨。


圖2 : 氣候鉅變,天災所造成的損失越來越大,各國政府開始重視因環境及氣候變遷所產生的嚴重影響。(Source: DEVIANT ART)
圖2 : 氣候鉅變,天災所造成的損失越來越大,各國政府開始重視因環境及氣候變遷所產生的嚴重影響。(Source: DEVIANT ART)

對於監測系統未來的發展,由於環境感測種類的不同,許多不同類型的監測物理量如地震資料、大地電場或應用時域反射技術測量應變,其龐大的監測資料量受限於頻寬無法直接傳送至雲端系統進行運算,前端集錄傳輸設備必須配合適當的處理器及數學分析軟體進行初步演算,再將濃縮後的資訊送至雲端系統進行分析運算,以減輕通訊的負擔,但仍不可脫離現場設備需省電、小體積、等特性的基本原則,前端如果可以負擔更多的模型演算分析工作,通訊與雲端的運算壓力就可下降,更多的資源就可以放在比對模型進行環境預警分析。


從環境預警到氣候變遷,在環境資訊的前端感測、整合,到中間的通訊與後端的資料分析及運算,均是不可或缺的一部分,作為系統預警及支援防災需求的智慧系統,建力穩定及完整的預警模型,提供更全面的預測協助防災救災決策,在科技的逐步進步下,的確可以建構更完整的防災系統,但重點仍在於,智慧化的決策系統前端更有效率的決策與行動,才是因應氣候變遷所造成災變的最有效控制


**刊頭圖片(Source: ESA)


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