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气候剧变天灾规模渐大 防救灾系统也需与时俱进
 

【作者: 王明德】2020年12月01日 星期二

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气候剧变让天灾规模越来越大,所带来的灾害也越来越难以预估,以往建立的灾害预报、防治等技术,必须因时、因地制宜,方能有效减少生命财产的损失。


地球环境的改变已然影响了气候,台湾这几年夏天气温率创新高,6~9月雨量是历年来第3低纪录,纽西兰总理宣布进入气候紧急状态,非洲因此引发蝗虫灾害,在此态势下,联合国减灾办公室已将此气候变迁引起的灾害,列为减灾行动方案的首务。


随科技进步与经验的累积,近几年救灾减灾技术不断提升,不过过去10年仍有70万人死於灾变,总共有17亿人的生命受到某些冲击,这几年受到国际瞩目的大型灾变事件共造成新台币1.4兆元的经济损失,估计1亿5千万的灾民,其中80%以上与气候变迁相关,并且直接导致经济损失;随着气候异常,未来此数据将会持续扩大,因此现在要做的,除了透过减碳、节能等各种规范,降低人类社会对自然环境的冲击外,还须因应越来越巨大的天灾,调整救灾减灾模式,尽可能减少人命与经济的损失。


建立全方位预警系统

现在的天灾规模已非昔比,以台湾为例,台风是台湾累积水量的重要来源,但这几年的台风越来越极端,侵袭台湾的频率逐渐降低,但只要一来就是超大型,带来难以负荷的的超大暴风雨,由此可以看出气候的钜变,而天然灾害的快速增强,也越来越难以预估,以往建立的灾害预报、防治等技术,必须因时、因地制宜,方能发挥作用。



图1 : 汇整各政府部门的图资建立起「图资云」,就有利於警力、兵力等人力分派(source:HWU)
图1 : 汇整各政府部门的图资建立起「图资云」,就有利於警力、兵力等人力分派(source:HWU)

要防止巨大天灾带来的危害,建立预警系统成为必要措施,一个能够全方位提供防灾预警的系统,有几个面向需要注意。首先是稳定而正确的搜集资讯,在稳定的要件上,让包括计数器、电力即通讯及等元件均能稳定运作;至於正确性的面向,则必须包括整合监测物理量的数位滤波,现场资讯传输的补遗机制,以及现场与资料库资讯同步等要素。其次是解释与分析所收到的监测资料,并建立相关预警数学模型,透过资讯整合建立防灾环境模型。


最後是开放平台,由於灾害的预测及预警,需要整合多种的物理量进行运算,此时一个功能完整的单一平台,透过联网机制整合资讯而後进行综合判断,才能够进行较完整的整合性分析作为灾害预警的基础。要达成前述的目标,必须藉由开放性的资讯整合介面,接收来自各类不同规格的设备进行资料搜集、传输与整理,从而进行分析完成灾害预警的模型;之後再针对预测结果,整合资料库进行交叉比对与验证,以增加预警模型的正确性。


六大功能完整监控国土

除了预警系统之外,还需建立国土监测系统,此类系统必须具备6项功能,包括通讯、河川/水库管控、灾民讯息、水门远端控制、消防救灾、地域讯息等,这些功能在过去的系统中均已建置,不过随着灾害的不断扩大,防灾与救灾系统必须结合近年来发展快速的IT技术,强化、延伸相关功能。


在目前国土监测系统中,物联网已成为核心架构,透过物联网的感测、通讯、运算分析等功能,有效降低天灾带来的损失。物联网的基础架构━感测网路是目前此系统的最大建置难题,由於绵密的感测网路所累积而成的大数据,将是物联网上层运算分析平台的主要数据来源,不过由於国土地域太过辽阔,在成本效益考量下,不可能全面布建,因此地点的选择就是难题,另一个难题是灾害发生的前、中、後期,其感测器相对需要的功能为何?这些问题目前仍是国土监控系统设计者的困扰所在。



图2 : 在河川设置影像感测装置,将可有效监控水位,并在危急时发病警报。(source:HIGHER MATERIALS)
图2 : 在河川设置影像感测装置,将可有效监控水位,并在危急时发病警报。(source:HIGHER MATERIALS)

在物联网应用尚未普及前,国土监测有更聪明的作法,在部份难以或尚未架设感测器的地区,将该地居民纳入系统中,作为前端的讯息来源,其作法有三,第一是在特地区域如河川边岸设置实境扩充(AR)技术,愿意协助资讯搜集的民众,相关单位将配置内建AR应用程式的手机,民众定时持手机至河边,将手机镜头对准河川边岸的ARMarker,由手机自动侦测水位高度,民众再将数据上传至後端系统。


第二种方式是由政府单位设置国土侦测网站,任何民众均可上网回报该地的灾情状况。这是属於Web2.0的应用,也就是让网站由单向的讯息传递,转变为双向互动,此概念在民间已应用至少10年,商业模式非常成熟,不过政府机关的官网向来是以政策宣导为主,极少有与民众双向互动的设计,在国土侦测中,则可尝试使用此机制,透过民众力量让防救灾工作更全面。


第三种状况则是与社群网路结合,由政府与电信商合作,电信商的伺服器中加设关键字搜寻功能,让系统自动搜寻社群网站中使用者所揭露的相关讯息,建立出灾害的现况,例如在伺服器中将关键字设置为「淹水」,系统就会开始搜寻所有网友发表有关淹水的贴文,在搜寻时,内建AI的系统会过滤不当或重复讯息,同时自动追溯发文者过去的发言纪录,藉此厘清出发文者的地理位置,并汇整该地居民的可用讯息,分析建构出此区域的灾害状况。


善用科技强化救灾效能

在软硬体设计部份,多数国土监控设备都於户外运作,因此面临的环境都相当恶劣,设计时必须反覆测试,以求实际运作时的稳定性。另外,当天灾发生时,通讯网路中断的机率相当高,因此布建系统时,备援机制是必要建置,同时各地的环境不同,侦测设备与管控系统在设计时,必须配合当地的地形或地貌等特色。


软体建置方面,云端平台是目前防/救灾系统的主要架构,例如前述的居民在网站回报灾情的系统,就属於云端技术应用的一种,不过云端平台必须有其区隔性,针对特定用途建置不同功能的云,例如汇整各政府部门的图资建立起「图资云」,就有利於警力、兵力等人力分派,以及车辆、器材的资讯整并,建立救灾资源的决策系统,让地方及中央政府得以整备相关资源,将救灾人力调度最隹化,并提升其作业效率,将天灾损失降至最低。


**刊头图(source:ICTworks)


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