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氣候劇變天災規模漸大 防救災系統也需與時俱進
 

【作者: 王明德】   2020年12月01日 星期二

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氣候劇變讓天災規模越來越大,所帶來的災害也越來越難以預估,以往建立的災害預報、防治等技術,必須因時、因地制宜,方能有效減少生命財產的損失。


地球環境的改變已然影響了氣候,台灣這幾年夏天氣溫率創新高,6~9月雨量是歷年來第3低紀錄,紐西蘭總理宣佈進入氣候緊急狀態,非洲因此引發蝗蟲災害,在此態勢下,聯合國減災辦公室已將此氣候變遷引起的災害,列為減災行動方案的首務。


隨科技進步與經驗的累積,近幾年救災減災技術不斷提升,不過過去10年仍有70萬人死於災變,總共有17億人的生命受到某些衝擊,這幾年受到國際矚目的大型災變事件共造成新台幣1.4兆元的經濟損失,估計1億5千萬的災民,其中80%以上與氣候變遷相關,並且直接導致經濟損失;隨著氣候異常,未來此數據將會持續擴大,因此現在要做的,除了透過減碳、節能等各種規範,降低人類社會對自然環境的衝擊外,還須因應越來越巨大的天災,調整救災減災模式,盡可能減少人命與經濟的損失。


建立全方位預警系統

現在的天災規模已非昔比,以台灣為例,颱風是台灣累積水量的重要來源,但這幾年的颱風越來越極端,侵襲台灣的頻率逐漸降低,但只要一來就是超大型,帶來難以負荷的的超大暴風雨,由此可以看出氣候的鉅變,而天然災害的快速增強,也越來越難以預估,以往建立的災害預報、防治等技術,必須因時、因地制宜,方能發揮作用。



圖1 : 彙整各政府部門的圖資建立起「圖資雲」,就有利於警力、兵力等人力分派(source:HWU)
圖1 : 彙整各政府部門的圖資建立起「圖資雲」,就有利於警力、兵力等人力分派(source:HWU)

要防止巨大天災帶來的危害,建立預警系統成為必要措施,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。首先是穩定而正確的蒐集資訊,在穩定的要件上,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,則必須包括整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。其次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,透過資訊整合建立防災環境模型。


最後是開放平台,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,透過聯網機制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。


六大功能完整監控國土

除了預警系統之外,還需建立國土監測系統,此類系統必須具備6項功能,包括通訊、河川/水庫管控、災民訊息、水門遠端控制、消防救災、地域訊息等,這些功能在過去的系統中均已建置,不過隨著災害的不斷擴大,防災與救災系統必須結合近年來發展快速的IT技術,強化、延伸相關功能。


在目前國土監測系統中,物聯網已成為核心架構,透過物聯網的感測、通訊、運算分析等功能,有效降低天災帶來的損失。物聯網的基礎架構-感測網路是目前此系統的最大建置難題,由於綿密的感測網路所累積而成的大數據,將是物聯網上層運算分析平台的主要數據來源,不過由於國土地域太過遼闊,在成本效益考量下,不可能全面佈建,因此地點的選擇就是難題,另一個難題是災害發生的前、中、後期,其感測器相對需要的功能為何?這些問題目前仍是國土監控系統設計者的困擾所在。



圖2 : 在河川設置影像感測裝置,將可有效監控水位,並在危急時發病警報。(source:HIGHER MATERIALS)
圖2 : 在河川設置影像感測裝置,將可有效監控水位,並在危急時發病警報。(source:HIGHER MATERIALS)

在物聯網應用尚未普及前,國土監測有更聰明的作法,在部份難以或尚未架設感測器的地區,將該地居民納入系統中,作為前端的訊息來源,其作法有三,第一是在特地區域如河川邊岸設置實境擴充(AR)技術,願意協助資訊蒐集的民眾,相關單位將配置內建AR應用程式的手機,民眾定時持手機至河邊,將手機鏡頭對準河川邊岸的ARMarker,由手機自動偵測水位高度,民眾再將數據上傳至後端系統。


第二種方式是由政府單位設置國土偵測網站,任何民眾均可上網回報該地的災情狀況。這是屬於Web2.0的應用,也就是讓網站由單向的訊息傳遞,轉變為雙向互動,此概念在民間已應用至少10年,商業模式非常成熟,不過政府機關的官網向來是以政策宣導為主,極少有與民眾雙向互動的設計,在國土偵測中,則可嘗試使用此機制,透過民眾力量讓防救災工作更全面。


第三種狀況則是與社群網路結合,由政府與電信商合作,電信商的伺服器中加設關鍵字搜尋功能,讓系統自動搜尋社群網站中使用者所揭露的相關訊息,建立出災害的現況,例如在伺服器中將關鍵字設置為「淹水」,系統就會開始搜尋所有網友發表有關淹水的貼文,在搜尋時,內建AI的系統會過濾不當或重複訊息,同時自動追溯發文者過去的發言紀錄,藉此釐清出發文者的地理位置,並彙整該地居民的可用訊息,分析建構出此區域的災害狀況。


善用科技強化救災效能

在軟硬體設計部份,多數國土監控設備都於戶外運作,因此面臨的環境都相當惡劣,設計時必須反覆測試,以求實際運作時的穩定性。另外,當天災發生時,通訊網路中斷的機率相當高,因此佈建系統時,備援機制是必要建置,同時各地的環境不同,偵測設備與管控系統在設計時,必須配合當地的地形或地貌等特色。


軟體建置方面,雲端平台是目前防/救災系統的主要架構,例如前述的居民在網站回報災情的系統,就屬於雲端技術應用的一種,不過雲端平台必須有其區隔性,針對特定用途建置不同功能的雲,例如彙整各政府部門的圖資建立起「圖資雲」,就有利於警力、兵力等人力分派,以及車輛、器材的資訊整併,建立救災資源的決策系統,讓地方及中央政府得以整備相關資源,將救災人力調度最佳化,並提升其作業效率,將天災損失降至最低。


**刊頭圖(source:ICTworks)


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