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第三届网络社会年会-智慧都市网络(IUF)报告人 | 沼田宗纯:灾害过程处理系统

田宗纯20033月完成东京大学市民工学硕士课程后,获得土木工程系博士学位。博士论文是控制地震中滑坡体的运动和变形的关键参数,关于应对滑坡灾害的讨论,该文发展出了土体大变形分析的数值模拟方法。从20094月起,沼田宗纯作为东京大学工业科学研究所的助理教授从事城市防灾研究。201410月,沼田宗纯作为东京大学信息研究学院的讲师从事防灾过程工程的研究。从20189月起,沼田宗纯作为副教授,参与东京大学工业科学研究所的跨科系信息创新信息研究工作。

我的研究是灾难过程处理工程。就灾害处理的标准操作程序而言,过程方法对于了解综合/多样化灾害活动非常重要。通过对过去的灾难应对方式的田野研究,确立了500个灾难过程处理和48项工作,它们分析了灾难应对的全部过程。我的灾难应对过程建立了灾难应对模型,可以进行复杂和定量的评估,实现灾难应对模拟。与东北大学使用超级计算机的实时海啸模拟相结合,实现了从灾害到灾害应对的研究与开发的整合。建立灾害处理框架的复杂多样的灾害应对模型在学术上做出了巨大贡献。

开发的系统被用于福冈县朝仓市,冈山县仓敷市和熊本县的灾害处理总部,用于实际的灾害应对。该系统预计将在未来扩展到约1,700个城市。在国际上,我的灾害应对程序将与印度尼西亚国家灾害处理局、孟加拉国防灾局、缅甸灾害管处理理局、夏威夷大学等合作,发展成国际SOP(标准作业程序)。

I obtained the PhD. (engineering) Degree from the department of the civil engineering after graduating from the master course of the civil engineering of the University of Tokyo in March 2003. The PhD. thesis was “Key parameters controlling movements and deformations of landslide masses in earthquakes and discussions for coping with landslide disasters” that developed a numerical simulation method for large deformation analysis of soil. Since then, from April 2009, I was engaged in research on urban disaster prevention as an assistant professor at Institute of Industrial Science, the University of Tokyo. I was engaged in research on disaster prevention process engineering as a lecturer at the Interfaculty Initiative in Information Studies, the University of Tokyo from October, 2014. Then from September 2018, I am engaged in the research as an associate Professor, Interfaculty Initiative in Information Studies/ Institute of Industrial Science, the University of Tokyo.

My research is disaster management process engineering. The process approach is very important to understand the comprehensive/ diverse disaster activities as for the standard operation procedure of disaster management. The 48 kinds of 500 disaster management processes which were analyzed the whole process of disaster response are defined by the field research of past responses. My disaster response process modeled the disaster response which could be evaluated complicated and quantitatively, realizing “disaster response simulation”. In collaboration with the real-time tsunami simulation using super-computer at Tohoku University, integration of research and development from hazard to disaster response were achieved. The achievement on complicated and diverse disaster response model to build up the framework of disaster management has greatly contributed academically.

The developed system were used to real disaster responses during the disaster management Headquarters in Asakura City of Fukuoka prefecture, in Kurashiki city of Okayama prefecture and municipalities in Kumamoto prefecture. The system is expected to expand to about 1,700 municipalities in the future. Internationally, my disaster response process will be developed as an international SOP (Standard Operation Procedure) in collaboration with the Indonesian National Disaster Management Agency, Bangladesh Disaster Prevention Bureau, Myanmar Disaster Management Bureau, University of Hawaii etc.


灾害过程处理系统
Disaster Process Management System

本有许多小地方政府。53%的地方政府人口不到30,000人。由于预算很少,很难为这些规模较小的地方政府聘请灾害处理专家。但是,日本灾害基本法要求所有地方政府根据当地情况(人口,地质条件,陆地或沿海地区,工业结构等)制定灾害处理计划。对于没有灾害特殊知识的当地办事处来说,很难自己制定计划。因此,大多数地方政府无法创建标准框架或标准操作程序。关于灾害期间的信息共享,在没有标准框架或标准操作程序的情况下,灾害总部和疏散设施场所难以处理灾害信息。而且,由于缺乏时间、知识和预算,很难向当地政府工作人员提供实践培训/演练。

该研究旨在为日本的灾害处理标准框架定义灾害应对所需的流程和工作量优化。研究的重点是根据灾害发生情况、社会状况等,模拟可用的和必要的应对方法。开发出的系统称为BOSS(Bosai或业务运营支持系统),用于支持灾害处理过程。48项工作和约500个流程被定义,从而分析BOSS中的灾害应对。为了说明应对系统如何工作,在确定灾害的位置之后,社会数据、损害估计和必要的应对会被描述清楚。根据监测到的地震灾害数据而来的PGA(峰值加速度)分布用于计算损坏情况,然后根据损坏程度评估应对工作量。 BOSS曾用于日本熊本县,在2016年熊本地震灾害中用于验证和更新应对过程的PDCA循环。

培训系统用来教育利益相关者,让他们了解BOSS的有效灾难响应。该研究还开发了东京大学灾害处理培训中心(DMTC)的灾害处理培训计划,以提供专业的灾害相关知识和技能。

There are many small local governments in Japan. 53% of local governments have less than 30,000 populations. It is difficult to hire the specialists of disaster management for these small sizes of local governments due to the small budget. However, Japanese disaster basic act ask that the all local governments have to prepare the disaster management plan considering with local situations (population, geological condition, in-land or coastal area, industrial structures and etc.). For the local offices without special knowledge about disasters, it is difficult to make the plan by themselves. Therefore, most local government cannot create the standard framework or standard operation procedure. Regarding to information sharing during disasters, disaster headquarters and sites of evacuation facilities are difficult to manage concerning disaster information under the situation without the standard framework or standard operation procedure. And, the practical training/ drill are difficult to be provided to the local government staffs due to the lack of time, knowledge and budget.

This research is to define the response process and optimization of workload needed for disaster response for the standard framework of disaster management in Japan. The focus of the research is to simulate the available and necessary responses based on the disaster occurrence situation based on the location of hazard attack, social conditions etc. A developed system called BOSS (Bosai or Business Operation Support System) is to support a disaster process management for a disaster situation. 48 kinds of works and about 500 processes are defined to analyze disaster responses in BOSS. To show how the response system works, after the location of a disaster has been identified, social data, the damage estimation and the necessary responses are described. The PGA (Peak Ground Acceleration) distribution according to the monitored data for an earthquake disaster is used to calculate the damage situation, and then the volume of response workload is evaluated based on the damage level. BOSS is used in the Kumamoto prefecture in Japan where experienced for the 2016 Kumamoto earthquake disaster for the verification and update PDCA cycle for the response processes.

The training system is needed to educate the stakeholders to understand effective disaster responses by BOSS. This research also developed the disaster management training program by Disaster Management Training Center in the University of Tokyo (DMTC) to provide the professional disaster related knowledge and skills.

报告正文

东京大学副教授沼田宗纯演讲

时间:2018年11月22日
地点:中国美术学院南山校区报告厅
编辑:卢睿洋

很高兴来到这里,我的东京大学的教授让我来这里谈谈灾害,这是我头一次在艺术学院对艺术家讲这个主题。我的专业是工程和信息,很少有机会和艺术家交流,各位有不明白的地方尽管提问。这是我第二次来到中国,第一次去了哈尔滨,去做一个建筑垮塌振动台测试。之后又去了拉萨改造房屋,那儿的房子大多是砖石结构,很容易被地震破坏,所以我们要考虑怎么改善它们。

要解释我们的灾害处理,我会谈到这些内容。首先是日本的灾害处理的层级,然后讲如何系统化灾害处理,然后是如何分析它,最后关于培训和教育。

图中是应对暴雨灾害的一个例子,2017年7月5日,日本九州岛遭遇暴雨,可以看到大量被洪水冲击的房屋、残骸、倒下的树木,还有消防队、警察和士兵在搜救失踪人员。大约有100人丧生。也许有人就被埋在这栋倒塌的房子下面,警察试图解决他们,但十分困难。

我的问题是:如何处理这样的一场灾害,如何理解它?大家知道什么是“灾害”吗?是暴雨吗?是地震吗?洪水?台风?火山爆发?这些是灾害吗?我的回答是:这些只是自然现象。灾害其实是,暴雨摧毁了房屋、击垮了社会、给人们带来伤痛。自然现象冲击了社会,这才是灾害。

这场暴雨距离东京很远,发生在九州岛福冈县朝仓市。下面这幅图是该城市的救灾总部,多方人员都来到这里,里面有自卫队、建设部、警察、消防队等。

总部里有200多人在处理这场灾害。但问题是,没有人清楚状况如何,没人知道当务之急是什么,下一步怎么走。人们只是赶来、讨论,但救灾的政策和策略是什么呢?没有政策、策略,这是个大问题。

这些是城市的热线中心的工作人员。有许许多多电话打进了。“我爸爸在哪里?”“我的孩子在哪?”“我的男/女朋友在哪?”对地方政府公务员来说,这些问题都难以回答,因为没有那么具体的信息,但人们仍旧不断打来电话。热线中心是24小时7天连轴转的。其中一个工作人员只得回答说:“我们不清楚您家人的下落,请去问警察或消防队。”最后的回答就是这样。但对方还是焦急地不断追问,让他无法挂断电话。

这个城市大约有200名工作人员,办公室最高长官试图找到新的信息、新的方案来回应。这个会议就是在讨论,如何回应这些灾后问题,伤亡人员、怎么协调医院、调度消防队、怎么清理大量的残骸。还有很多人无家可归,所以还要筹备新房援建。可想而知,他们需要讨论很多事情。

而我对他们说:“总部的布局需要调整!现在的布局对信息处理相当不利。”所以,对于这场灾害,什么才是最重要的?是在同一个台面上共享信息。我建议市长改变布局,他们就照做了。变成了下图的样子。

图上可以看到,市长和行政长官坐在主位,左侧是高层官员,右侧是自卫队、警察和消防队,大家在同一张桌子上讨论事情了。但如今我们已经处在一个高科技的社会了,你看图中,没有任何的笔记本电脑、没有显示器、没有平板电脑、没有手机,没有任何数码设备,非常非常原始。然后我又要求大家,请准备电脑、电话、手机。他们的确去置办了。

为什么他们无法处理这整个状况呢?这是一张日本的部长层级标准作业程序图(standard operating procedure SOP),表格的纵轴是救灾参与部门,横轴是时间,中间的红点是灾害发生时刻。灾害发生了,我们该做什么?当然是搜救灾民,然后许许多多人涌入避难所,怎么管理避难所?接下来如何供给食品与物资?如果天气很冷,就需要提供毯子、衣物等等保暖。如果你家直接没了,我们怎么给你预备新住所?还有水、电还有煤气,怎么恢复水电气的供应?如果你的房子垮了,而且你还有房贷没还怎么办?你需要更多的钱来买新房,我们要怎么找到钱来帮助你?甚至,如果很多人遇难了,要怎么处理尸体?各位知道一个城市一天最多能处理多少尸体吗?

我在缅甸、印尼、孟加拉国、意大利和美国也做过救灾项目,我对比过几个国家的处理过程,几乎相同。然后我询问市长,他需要给出最终决定。他应该理解这整个结构,他才有可能在问题爆发前有所预判。

然后我又询问自卫队,图中左侧的这位是救灾部队的首长,他的专长是军事行动,但对救灾是个新手。我问他,是否理解这整个灾害应对程序的结构,然后他才能和地方政府部门协作。有如此多灾难在日本发生,为何日本的地方政府却难以应对?

图中的层级由下而上是数据、信息、知识、智慧。许多地方政府是首次处理灾害,而有些则比 较有经验,但后者的经验并没有共享出来。原因是他们的经验基本只是“数据”,他们没有充分分析数据,没有建立救灾模型。他们手中有海量数据,却没有“信息”、“知识”和“智慧”。这是个大问题。

接下来我要谈,什么是应急响应的特征。第一点,也是最主要的,就是信息极其不明晰,但又必须基于这些做出决策。第二点是相比于正常状态,超负荷工作,如果这时候你接到一个电话求助,你不可能说,请等一周时间,我们会找到你的家人的。所以我们必须快速决策。然后,这期间很可能遭到态度苛刻的批评,大众媒体通常都会骂市长,而他需要应对这些。最后,必须在危险的处境中做出回应。这些特征是对应急响应的理解。

我之所以去和市级政府讨论——当然,日本是有更高行政级别的政府部门的——是因为,在日本灾害的责任落在市级政府,他们是一线。如果灾害等级很高,那么国家级、省部级部门会支持市级政府,但第一责任人还是市级政府。所以,共享救灾经验就很重要。

在日本有许许多多小城镇,横滨、川崎都是大城市。图中表格的纵轴是地方政府的数量,横轴是人口数量。由图可见,10万人以下的城市占了85%,而3万人以下的城市就已经占了53%。而一万人以下的城市是很小的,处理灾害对他们来说很困难,但如果灾害发生,他们依然有责任去应对。

所以,我们要如何共享知识?我们建立了BOSS(Bosai system, Business Operation Support System)系统。这是一个知识数据库,我们可以共享所有经验。这个系统要解决的是垂直结构的信息共享,使之达到信息互惠。这种知识共享系统是非常重要的,我们现在正基于刚才展示的流程表来建立这样的系统。

在日本灾害频发,有许多人遇难。在1950年左右,死亡人数很多。之后就减少了,当然碰上大灾害,比如大地震和海啸,还是造成大量人员伤亡。为什么伤亡有所减少?是因为改造后的建筑结构和科技改善了状况。改善建筑结构从而降低伤亡,这是政府的责任。但许多日本人都有个误解,他们认为救灾是政府的事。但如果灾难夺走了你的亲人,而你认为这就是因为政府没有改善建筑,这是错误的理解。重点是,应对灾害需要靠你自己,你需要自己干(DIY)还要联合别人一起干(DIT)。

认为救灾全得靠政府,这的确是个误解。在这张图上,我们可以对比好的情况和坏的情况。好的情况是,基于标准作业流程和救灾原则发展出通讯系统和共享系统,然后要通过培训来掌握这些原则、提升这些系统,这样我们才能应对真正的灾害,与国际社会合作。糟糕的情况是,在日本很不幸我们没有标准作业流程,所以也就没有好的共享信息的系统。没有这些系统,我们也就不清楚有多少人会去不同的避难所。而且也缺乏好的培训系统。这个结构就是日本的情况,而我希望能解决这个问题。

我们如何才能做好灾害处理?我有三点想说。第一点是灾害响应流程(如之前的流程图所示)。如果我们能清楚定义整个救灾流程,我们就能模拟各个必要范畴,比如工作量大小、有多少种类的应对措施。“Force”指的是海啸、火山爆发等等自然现象,它们还不是灾害。“Force”冲击了社会,然后造成损伤,形成灾害。如果我们在整个过程里建立范畴,就能弄清必须做出的应对究竟有多少类型。第二点是,我们要如何管理这座城市。举个例子,很多人丧生,要把遗体放在哪里?得预留这个空间。在哪里建造临时安置房?把各种残骸清理到何处?这么设置物流站点?这些都是功能点的设置问题。第三点是处理信息。我把信息分成三类:危险信息、受损信息、响应信息,妥善处理这些信息也是好的、高效的灾害处理需要考虑的。

这张图显示的是“输入”-“系统”-“输出”。如果我们改变输入,然后计算需要何种响应,最终能导出各方行动,政府、公司、普通民众需要做什么。我们可以计算、模拟整个过程。然后我们就能测算出灾害对经济、政治、财政等等的影响。这就是整个灾害处理的结构。

我研究过一些地方政府真实的救灾案例。我想解释其中4个。我的提问非常简单:“你在救灾过程中做过什么?”

石卷市应急历史表

我询问了石卷市的700名公务员,图中显示的是一共5天的应急历史。我们看到,撤离、食品物资还有信息几乎占了总工作量的一半。

矢吹市应急历史表

这张图是我对矢吹市的调查,它是一个很小的城镇。我询问了120位公务员,他们花力气最多的是食物和饮水供应。

熊本市工作量统计表

这张图是熊本市的情况,它是个大城市,我询问了6000名公务员,“你做了什么工作?”。其中最大量的是疏散人员和避难营管理,日本的地方政府要亲临避难营协调工作。第二高的是救援,比起疏散工作要少很多。然后还有对策会议、废弃物处理、咨询。然后才到物资。

常总市工作量统计表

还有常总市,有800名公务员。最繁重的还是疏散人员和避难营管理。虽然灾害不同、地点不同,但灾害发生后,避难营管理对地方政府来说往往是最困难的工作。

那么我们该如何理解灾难呢?减灾、整备、预警,灾后工作有损害评估、灾难响应、恢复、重建。恢复与重建的区别是,恢复只是回到灾前同等状态,而重建就要做得更多更好。这7个事项中最终要的是什么?是减灾。灾后的事项都属于危机处理(crisis management),而灾前的事项我叫它风险处理(risk management)。减灾为何是最重要的?如果我们可以采访遇难死者,“什么是最重要的?”他们应该不会说“恢复、重建”吧!我认为他们肯定会说减灾最重要。减灾意味着改善房屋结构,改善都市规划,提高风险处理。如果我们居住在一个危险区域,我们应该提早搬离。如果你住在一栋危房里,也许就该修缮它。

我们把灾害处理理解为48项措施。在“人员”一项里有疏散撤离、医疗、救治、物资供应等。有信息处理。“财产”一项里有土地使用、道路、运输、交通、供水、下水道、电力、煤气、远程通讯、河道海岸等。还有“培训”,包括灾害演习训练、教育。“资金和法律”非常重要。最后还有如何管理“组织机构”。

然后我们发展出这个系统。层级分别是“宏观流程”、“细节流程”、“细节解释”、“相关文档、法律、表格”,我们汇总了所有的文档。

熊本县灾害处理部门,目前约有50个地方政府安装了这套系统

我再讲3个细节。第一个是,我们如何处理人员疏散信息。我向东盟国家提议,我们是否能建立统一的平台,因为在日本做灾后疏散和在其他国家做是一回事。首先要有避难者、避难营的图表和列表。针对某个避难营,我们需要了解食物供给状况,应该做该营地的避难者姓名表。如果我们能在东盟国家建立统一的系统,那么无论灾害是发生在日本、中国、印尼、缅甸,那么我们就能共享救灾信息了。

第二个是,我们如何供给食品物资。比如日本受灾了,许多国家都提供了物资援助,但这往往是低效的。因为几个国家的物流系统不统一,如果我们能使用相同的货箱,那么对应急物流就更有效了。例如印尼受灾了,我们就可以用统一的货箱、物流系统来援助,就能共享物流信息,用统一的系统来处理这些信息。

这两张令人悲伤的照片分别是2004年苏门答腊的灾害和2010年日本东北的灾害,许多人丧生。表格里还有印度、斯里兰卡、印尼、泰国、缅甸的死亡与失踪人数统计。问题是,我们如何辨识死者身份?再次假设我们能采访死者,他会说“我希望来生幸福,请弄清我是谁”。救援人员的疑问是,他的宗教信仰是?也许是佛教徒?那应该火化他。“不!我是穆斯林,不要火葬要土葬,这样我才能上天堂。千万别认错我!”这种辨识工作是相当困难的,2011年日本发生大海啸,7年过去了警察还在做辨识工作。假如使用DNA检测,结合基因银行(DNA Bank)的数据,我们就能清楚地知道死者的姓名、宗教信仰等身份信息。这里涉及的宗教信仰问题,其实是个国际难题。日本有许多游客来观光,同时又灾害频发,如果你客死他乡,怎么辨识你?

最后是培训的方面,我们在东京大学建立了培训中心,在那里我们开设真实的灾害处理训练。图中是教育系统结构,级别分为“新手级别”和“管理员级别”。如果你是新手,你首先要接受技术训练;然后是人事技能训练,包括沟通和汇报能力;最终是概念技能,它指的是信息整合能力、最终决策能力。我们的培训中心就是基于这三个要素来教育学员。

这是一个案例,图中左上角是信息处理训练,左下角是避难所管理训练,右侧是建筑快速检查训练。

这是物流仓库,每个物件上都附了二维码,通过这些二维码来建立物流数据库,利于应急物流管理。

这是一个很好的案例,我到美国访学收获颇多。他们有一个灾害整备联盟,联盟负责所有种类的灾害处理培训,比如火灾、自然灾害还有核能灾害等7种灾害的培训。这是一个非常完备的培训体系。

这个是印尼的国家灾害处理联盟,另一图是印尼建设的灾害处理训练场,占地面积巨大。

重点在于,印尼希望在2024年成为灾害处理训练的第一名,他们希望建立一套国际培训标准,并为全世界的学员提供15项训练,也希望与世界各国建立合作。这就是他们的雄心。

现在我们已经与印尼达成合作,合作国家还包括缅甸、孟加拉国、美国、意大利。我的愿望是建立一个系统,与这些国家共享培新课程。

谢谢各位的聆听。

演讲视频

演讲简报档

沼田ppt-lecture_DRMS_China

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