基于虚拟仿真技术的应急管理实验教学系统研究

基于虚拟仿真技术的应急管理实验教学系统研究

　　基于虚拟仿真技术的应急管理实验教学系统研究

　　陆辉，缪明月

　　（首都经济贸易大学城市经济与公共管理学院，北京100070）

　　摘要：人口、产业和财富高度聚集的城市也聚集着越来越频繁的险情和危机，如何搞好危机应急管理已经成为一个不容回避的问题。高校作为培养人才和传播知识的场所，应当着眼应急管理实践性、操作性强等特点，积极研究应急管理实验教学的方法，建设城市应急实验室，把实验室建设成为服务教学科研、政府企业以及普通民众的平台，为更好地解决城市的应急管理问题提供有力支撑。

　　关键词：高校；应急管理；实验教学；仿真技术

　　作者简介：陆辉，首都经贸大学城市经济与公共管理学院，工程师，硕士，研究领域为应急管理、教育信息化；缪明月，首都经贸大学城市经济与公共管理学院，交通运输规划与管理工程博士，研究领域为城市管理。

　　应急管理是公共管理的一个重要的分支领域，主要研究内容涵盖了应急管理所有重要环节，掌握城市应急管理的基本理论、方法、技术，能够快速有效、科学合理地处理各类公共危机事件，是城市管理实践对于公共管理人才的新要求。由于应急管理自身存在实践性、实操性强的特点，涵盖预防与应急准备、监测与预警等环节的城市应急管理实验室成为不可或缺的教学实训平台。近些年来，不少高校、科研机构、企业对应急管理实验教学系统进行了研究，开发了一些教学系统，总的看这些教学系统存在适应突发事件种类有限、仿真效果较差、定量评价和分析基本没有。本文将以应急管理教学仿真系统及首都经济贸易大学城市应急管理实验室为例，探讨解决城市应急管理实验室建设的问题与对策。

　　一、应急管理仿真教学系统及实验室建设现状

　　2003年7月28日召开的全国防治非典工作会议指出，要加快建立健全各种突发事件应急机制，大力增强应对风险和突发事件的能力。抗击非典催生了我国现代应急管理，也催生了我国的应急管理教育事业。

　　到2008年，河南理工大学、防灾科技学院、劳动关系学院、华南农业大学先后开展了应急管理本科教育。近年来，我国应急管理教学培训呈现了如火如荼的局面，一些大学及科研机构纷纷成立了应急管理研究机构。2009年4月23日全国第一个应急管理学院在暨南大学成立，全国综合性大学基本都成立了应急管理研究所、应急管理研究中心或基地等。此外，各级党校、行政学院也都将应急管理作为党政干部培训的主干课程。回顾美国高校应急管理教育发展的历程，也不过20多年时间。1983年，北德克萨斯大学设立了美国第一个应急管理专业，授理学学士学位，到1995年只有4所大学设立相关专业。从1995年开始，应急管理专业在美国大学获得了快速发展，截至2007年，47个州的266所大学开设应急管理、国土安全等相关本科、专科专业或专业证书班，其中，62所大学开始应急管理全硕士授权专业，32所大学开始国土安全硕士授权专业，9所大学开设应急管理博士学位专业，3所大学开设国土安全博士学位专业。美国的联邦紧急事态管理局（FEMA）每年举办一次应急管理高等教育大会，召集全美国高校（现在也有国外高校参加）应急管理相关专业的代表讨论应急管理的热点问题和应急管理高等教育的发展方向，它已经成为美国推动应急管理教育和培训的发动机。国内高校应急管理实验室有两大特点：一是着重防灾和应急技术手段研究，研究过程中主要以航空、遥感等高科技手段为支撑。如：北京师范大学减灾与应急工程重点实验室主要侧重自然致灾因子研究，针对不同致灾因子设置不同配套设备的实验室，分布于全国相关灾害易发地。二是着重应急政策和管理等方面研究。如：中国科学院研究生院工程教育学院应急管理实验室，是在应急管理专业委员会和中国优选法统筹法和经济数学研究会的支持下，开展以应急资源、应急预案为主要内容的研究。

　　二、首都经济贸易大学应急管理虚拟仿真实验室建设定位

　　1. 强化首都核心功能与发展城市应急管理的需要。《北京城市总体规划》（2004—2020）中首次提出：北京未来的发展定位是“国家首都、世界城市、文化名城和宜居城市”。世界城市的主要特征表现为国际金融中心、决策控制中心、国际活动聚集地、信息发布中心和高端人才聚集中心五个方面。北京市“十二五”规划明确指出：提高城市抗灾应急能力，要按照“平灾结合、以防为主、快速反应、措施有效”的原则，完善体制机制，建设具有强大危机应对能力的城市。虽然经过SARS事件处置和奥运会承办工作，北京城市应急管理水平得到提升，但就建设世界城市的目标看，城市应急保障能力还有较大差距，尤其是理论和实操能力兼具的应急人才的缺乏，制约了城市应急管理发展速度。

　　2.专业学科发展的需要。当前我校公共管理、管理科学与工程等学科发展日益强化各相关学科的相互交叉与融合，集中聚焦在城市运行管理决策平台上，突出城市应急管理研究与应用的重要性。我校城市经济与公共管理学院本科有行政管理、城市管理、公共事业管理和土地资源管理四个专业，研究生培养有公共管理一级学科和区域经济二级学科，我校信息学院有管理科学与工程博士点，安全工程学院有安全工程相关本、硕专业。建设智慧化的城市安全运行管理、突发事件应急预测与评估管理实验系统有助于各个学科融合发展、共同提高，符合我校“十二五”规划发展要求，得到学校各方面的保障与大力支持。

　　3.应用型创新人才培养模式的需要。随着人才培养目标向复合型、应用型管理人才转变，必然要求教学方式从单纯课堂灌输的传统教学模式，向融入更多操作技能和社会实践的实验教学模式转变。实验教学重视培养动手和实践操作能力，发展实验教学已成为我国教育事业“十二五”规划和我校“十二五”规划确定的发展任务与目标。面向城市的公共管理专业具有实践性、操作性强的特点，必然要求实验室作为教学支撑。城市应急管理实验室将满足行政管理（含电子政务）、城市管理（含区域经济管理）、公共事业管理、土地资源管理诸专业本科学生、MPA、区域经济硕士以及北京市相关干部培训的迫切需要，成为首都各级党政机关及其领导干部进行应急管理模拟演练的实训基地。

　　4.整合资源构建智慧城市管理教学研究平台的需要。城市经济与公共管理学院拥有城市国际化、城乡一体化、都市圈、城市环境建设、政府监管与公共管理等研究平台，均有明确的和长期的研究方向，在教委的支持下，积累了大量世界主要城市统计数据、京津冀地区大城市统计数据、北京市各年代各专业层次规划图册。另外，已建设的数字城市实验室和其他科研项目还积累了一些设备。但由于数字城市实验室按常规学生上机机房式教室标准配置，难以适应智慧城市发展背景下的城市公共管理人才培养和教学研究新要求，通过建设城市应急管理实验室整合上述数据和设备，建立一个以北京大都市区为模板的城市运行研究平台，可以实现最终建成满足城市管理决策、运行和危机应对三大功能的“智慧城市实验研究中心”的发展目标。

　　三、应急管理实验教学仿真系统的特色

　　1.管理方法与地方实际相融合。利用应急仿真教学系统，可以搭建具有三维效果的当地路网图。同时可以输入当地实际的OD数据、流量数据、信号灯配时数据，紧贴城市布局和城市运行实际，具有动态仿真效果。

　　2.交互体验与动态演示相融合。应急仿真教学系统是构建全部关键环节的实操平台，教师可以通过键盘和鼠标点击操作，制造各类应急事件；仿真后台可以对事件的进展与演变进行实时仿真。学生分组进行操作，各部门负责人有单独操作平台，也有信息传送、汇总、发布平台，教师利用这个平台可以提问，并汇总学生传输的答案。

　　3.常态管理与应急管理相融合。由于应急仿真教学系统具有强大的仿真功能，且能够进行跟踪记录，记录每一时刻的路网平均车速、主要路口等灯排队长度、道路流量等重要数据，所以应急管理实验中心既能开展应急管理教学，也能对日常管理措施调整、大型活动组织等开展仿真研究和教学工作。

　　4.学生主导与教师引导相融合。在应急管理教学活动中，学生分组进行操作，各部门负责人单独操作，也有信息传送、汇总、发布平台，整个过程体现学生为主，教师为辅的新型教学理念。主要可以开展的教学项目：一是指导学生搭建路网、构建三维模型和图景，从而加深对现实路网的认识，熟悉应急地理信息，同时学生搭建的路网和三维模型可以储存下来，并入应急仿真教学系统，扩大应急演练教学的地理范围；二是开展应急处置演练培训与教学、科研工作；三是组织开展应急预案设计、评价与优化。

　　5.虚拟仿真与实景展示相融合。应急仿真教学系统可以与实景沙盘实现互联互通，即通过改变系统中的交通流量、信号配时、LED等数据信息实现对实景沙盘中相关信息的调整与控制。实验中心分为虚拟体验室和实景展示室，分别承担虚拟仿真突发事件处置过程和沙盘演练、实景展示应急管理相关知识。

　　6.多元主体主观评价与系统定量评价相融合。评价应急管理的优与劣、成与败，需要检测很多指标，其中数据指标通过综合评价系统实时记录从准备阶段到措施实施后阶段虚拟预算、预案实施、临时措施、城市运行变化等信息数据来实现。获得数据包括：路网实时平均车速、道路实时流量、重要路口等灯车辆排队长度、救援车辆运行速度与时间等，其他数据可以定制。

　　本项目计划通过2～3年的研究和实践，经过总结、再调研与多方论证，计划建成地震危机模拟与感知分析实验教学系统、城市交通应急智慧管理模拟教学系统、城市应急实验室智能管理系统、跨平台协同应急模拟演练教学系统等先进且实用的实验系统，通过这些系统的建设最终搭建满足城市运行、管理、决策和危机应对实验功能的“智慧城市运行与应急管理实验中心”。

　　参考文献：

　　[1]郑彦平，贺钧。虚拟现实技术的应用现状及发展[J].信息技术，2005，（12）。

　　[2]周红军，王选科。虚拟现实系统概述[J].航空计算技术，2005，（01）。

　　[3]周思跃，龚振邦。虚拟现实定义的探讨[J].计算机仿真，2006，（09）。

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