公共安全科學(xué)多維技術(shù)思考

我國公共安全概念涉及四大方面：一是自然災(zāi)害，即我們見到聽到的地震、臺風(fēng)、滑坡、泥石流、森林火災(zāi)等；二是事故災(zāi)難，如環(huán)境生態(tài)的災(zāi)難，安全生產(chǎn)在各個領(lǐng)域的事故；三是公共衛(wèi)生事件，包括食品安全、群體不明原因的疾病，以及和人類密切相關(guān)的動物疾病，如瘋牛病、禽流感；四是社會安全事件，既包括了刑事案件、恐怖襲擊，也包括了大規(guī)模的群體事件和經(jīng)濟安全事件。面對這些領(lǐng)域，如何構(gòu)建公共安全的科技體系，是公共安全科技界一直思考的問題。

公共安全三角框架

目前，公共安全科學(xué)界提出公共安全體系三角形模型，由突發(fā)事件、承災(zāi)載體、應(yīng)急管理三邊構(gòu)成，其中分布著災(zāi)害要素。災(zāi)害要素有多種類型，如危化品泄露，災(zāi)害要素類型是物質(zhì)；地震發(fā)生，災(zāi)害要素類型是能量；導(dǎo)致社會恐慌和群體事件的謠言，災(zāi)害要素形式則是信息。當(dāng)災(zāi)害要素達到臨界值或有突發(fā)因素時，可能引發(fā)突發(fā)事件。對于突發(fā)事件，我們要研究其災(zāi)害要素，及災(zāi)害性作用的類型、強度，這里的強度是廣義的，作用類型和強度隨時間和空間變化而變化。對于承災(zāi)載體，在突發(fā)事件中最脆弱也是最重要的承災(zāi)載體一是人類，二是各種類型的物，如工業(yè)設(shè)施、生態(tài)系統(tǒng)等，三是社會經(jīng)濟運行系統(tǒng)。承災(zāi)載體內(nèi)部蘊含的災(zāi)害要素被意外釋放，可能導(dǎo)致次生事件和事件鏈。應(yīng)急管理則是對于由突發(fā)事件和承災(zāi)載體構(gòu)成的災(zāi)害體系，來自外界的人為干預(yù)，值得重點研究的是應(yīng)急管理的目標、方法和技術(shù)，實施應(yīng)急管理的恰當(dāng)時機和力度。

除三角形模型外，人們在感受所在地區(qū)是安全時，時間指標也很重要。如火警現(xiàn)場或緊急救護，人們會對救援人員到達現(xiàn)場的時間有一個期待。這種對時間的期待和突發(fā)事件、應(yīng)急管理所涉及的時間進程密切相關(guān)。例如，突發(fā)事件有發(fā)生、發(fā)展、突變和衰退的過程，達到一定臨界區(qū)間可能對承災(zāi)載體產(chǎn)生最大破壞。

在應(yīng)急管理領(lǐng)域，需要對突發(fā)事件進行檢測、預(yù)測和預(yù)警，分別占一定時間。如發(fā)出預(yù)警后需要做現(xiàn)場群眾的疏散準備和疏散實施，需要一定時間；接到報警后救援部分的準備、達到和救援實施也需要一定時間，這些都是客觀存在的進程。我們要把握時間進程的相互關(guān)系，采用先進技術(shù)，全面考慮一些可能希望盡量縮短時間進程的事項，一些則希望保證充分準備從而整體上減少人員傷亡的事項。例如，要減少預(yù)警時間，要研究先進的監(jiān)測預(yù)警技術(shù)和裝備，要減少疏散準備時間則是要加強演練，提高危機意識，要減少疏散實施的時間，則要在城市空間規(guī)劃方面合理布局，使得在突發(fā)事件臨界點到達之前，可將群眾疏散到安全地帶，盡可能做到零傷亡。在救援實施方面，則要增強救援部隊的能力和裝備，縮短救援時間和到達時間，為實施救援留下比較充裕的時間。

如果要用一段文字來概括公共安全的三角形模式可以這樣表述，它是研究突發(fā)事件的孕育、發(fā)生、發(fā)展到突變的演化規(guī)律，及其產(chǎn)生的能量、物質(zhì)和信息等風(fēng)險作用的類型、強度及其隨時間和空間的變化。

對于承災(zāi)載體，要研究承災(zāi)載體在突發(fā)事件作用下和自身演化過程中狀態(tài)的量化。如果我們城市發(fā)展到老齡化階段，很多基礎(chǔ)設(shè)施處于臨界破壞狀態(tài)，即使沒有突發(fā)事件作用，承災(zāi)載體在自身演化過程中也可能發(fā)生破壞，從而導(dǎo)致突發(fā)事件的發(fā)生。對于應(yīng)急管理，我們要研究在上述過程中如何施加人為干預(yù)，從而預(yù)防或減少突發(fā)事件的發(fā)生，弱化其作用，增強承災(zāi)載體的抵御能力，阻斷次生事件的鏈生，減少損失。同時，要避免應(yīng)急不當(dāng)可能造成的突發(fā)事件的再生及承災(zāi)載體的破壞，及應(yīng)急的代價。

應(yīng)急管理案例分析

目前，國際上對公共安全信息管理提出定量化的觀點并成為一種趨勢。但定量化不是全部，定量和定性判斷要結(jié)合，就定量化而言，我們提出“4+1”方法學(xué)。其中，四個方法即確定性、隨機性、基于數(shù)據(jù)、復(fù)雜性科學(xué)的方法。公共安全問題的復(fù)雜性使得我們用其中任何一種方法都不足以回答或解決其問題，幾種方法并行或相互嵌入，才能回答公共安全的問題。

以國際中幾個公共安全的典型事件為例，來回顧當(dāng)前公共安全研究工作的狀況?！?·11”事件發(fā)生后，美國國會建議建設(shè)一個火災(zāi)實驗室，對建筑物為何倒塌，倒塌過程進行深入分析、尋找原因并給出解釋。通過實驗，他們首先有一個基本判斷，單靠一個波音767，50噸左右航空煤油燃料，其釋放的熱量不足以使整棟大樓坍塌，一定是航空煤油引發(fā)了內(nèi)部可燃物的燃燒，從而釋放巨大熱量。到底這一熱量能達到多大，國家實驗室按照基本斷層布局選取了兩個單元進行全尺寸測驗，熱量釋放速率隨著時間變化呈現(xiàn)一條曲線，一個卡座能夠釋放一兆瓦熱量，卡座數(shù)量很多，這樣整體熱量大大超過了航空煤油燃燒的熱量，從而導(dǎo)致建筑物倒塌。

但建筑物坍塌的起始點并不是飛機的撞擊點，為此實驗室進行了整個斷面火災(zāi)過程的計算機模擬，當(dāng)某個點燃燒起來的時候，該部位會釋放熱量，當(dāng)這個部位的可燃物燒完后會引發(fā)周圍可燃物，從而熱量不斷釋放，不斷積累，使得周圍整個熱量不斷上升，傳遞到建筑物的結(jié)構(gòu)力，超出結(jié)構(gòu)上機械荷載的能力，所以首先發(fā)生了垮塌。實驗室人員還對撞擊后建筑物如何解題做了動畫分析。做完了之后，實驗室又用了五年時間，出了近千萬字的研究報告，在八個方面提出了高層建筑火災(zāi)安全的30項改進建議，這個建議是美國方面用血的教訓(xùn)和巨大的代價換取的對全世界高層建筑火災(zāi)安全改進的寶貴建議。

再看日本“3·11”9級大地震。對于地震發(fā)生產(chǎn)生的影響，日本地震觀測圖有一個動態(tài)顯示，即地震發(fā)生點到最后造成嚴重災(zāi)害的點是有時間差異的。據(jù)了解，日本開國會的時候，電視報道地震已經(jīng)發(fā)生，這時國會議員還沒有震感，1～2分鐘之后，國會會場才出現(xiàn)晃動。目前，日本對地震的預(yù)測、預(yù)警并不是在地震發(fā)生之前，而是在地震發(fā)生后的第一時間，可能短至五六秒的時間，通過公眾媒體向社會進行發(fā)布，這樣能夠讓離地震相對遠距離的居民能在地震波到達之前采取防護措施。

我國一直高度重視公共安全科技。對科技部而言，從科技攻關(guān)計劃到現(xiàn)在的科技支撐計劃，“863計劃”、“973計劃”都對公共安全科技進行了相關(guān)部署。“十一五”期間，科技部支撐了國家信息平臺關(guān)鍵技術(shù)研究項目，其中包含對不同類型突發(fā)事件發(fā)展的預(yù)測，如關(guān)于森林火災(zāi)蔓延的態(tài)勢分析，把可燃物類型、氣象要素、地形要素作為輸入條件，經(jīng)計算機模擬，隨時間和空間變化，得到火蔓延的速度和火燒強度，這些基本數(shù)據(jù)無疑能對森警部隊撲火起到輔助作用。2008年北京奧運會期間，所有比賽場館都經(jīng)過了人員疏散的模擬演練，對突發(fā)事件發(fā)生時所有人員安全疏散所需時間進行計算，并對如果采取恰當(dāng)疏導(dǎo)措施可縮短的疏散時間進一步精確。目前，運用科技手段，北京城區(qū)警情分布情況一目了然，如某個地區(qū)展現(xiàn)出的偷竊情況能夠顯示在警情空間熱點圖上，通過了解警情分布并對其發(fā)展進行分析，能夠協(xié)助公安系統(tǒng)更科學(xué)、合理地部署警力。

作為政府，要應(yīng)對突發(fā)事件，僅有個別模型是不夠的，還需進行全系統(tǒng)、全流程和全體系的綜合集成。在這樣一個系統(tǒng)中，要充分借鑒歷史上如何處置類似突發(fā)事件的經(jīng)驗和教訓(xùn)，及時掌握當(dāng)前態(tài)勢，預(yù)測未來，預(yù)測災(zāi)害發(fā)展態(tài)勢和可能帶來的后果，及采取應(yīng)急措施后會產(chǎn)生的效果。該體系目前已經(jīng)建成，對于我國應(yīng)對特別重大的突發(fā)事件發(fā)揮著重要作用。

毫無疑問，加強公共安全和應(yīng)急管理是國家緊迫和重大的戰(zhàn)略需求，是政府、企業(yè)與科教工作者共同的社會責(zé)任，需政、產(chǎn)、學(xué)、研、用多方協(xié)作。同時，對自然科學(xué)、工程技術(shù)及社會人文科學(xué)的綜合應(yīng)用，也是世界各國做好公共安全和應(yīng)急管理的共同趨勢。

（本文根據(jù)范維澄院士在公開場合的演講整理而成，未經(jīng)本人確認。）