前言

智慧城市是在城市設施、資源環境、社會民生、經濟產業等領域中，充分利用人工智能、物聯網、互聯網、云計算、大數據等新興信息技術，進行智慧感知、互聯、處理和協調，形成更方便、高效、安全的新城市生態系統。

各種自然災害和人為災害的頻發，給國家的社會經濟發展造成了巨大的損失，嚴重威脅到了人們的生命財產安全，這也成為智慧城市需要重點解決的問題。常見的自然災害主要有地震、海嘯、火山噴發、洪澇、干旱、颶風、雪災、雷暴和傳染病等；常見的人為災害主要有自然資源枯竭、環境污染、火災、交通事故和霧霾等。如何減少和避免各種災害給社會造成的負面影響是全球共同面對的難題，利用新一代信息技術建立高效的災害管理和應急處理平臺也是智慧城市的關鍵組成部分之一。

隨著大數據時代的到來，各個領域更加期待利用大數據分析技術來提高抗害救災的水平。大數據分析的本質是從海量的數據中挖掘人們感興趣、隱含的、尚未被發現的有價值信息。一般大數據的生命周期可分為采集、提取、存儲、預處理、分析以及可視化等階段，這些階段涉及的主要技術有大數據定向爬取技術、大數據自動摘要技術、大數據存儲技術、大數據預處理技術、大數據分析技術和大數據可視化技術等；涉及的主流平臺主要有大數據批處理平臺、大數據采集平臺、流數據處理平臺、內存計算平臺、云計算平臺和深度學習平臺等。

在大數據時代的背景下，災害管理和應急處理等方面普遍存在以下幾個關鍵問題：

（1）缺乏基于大數據的災害數據提取和情景感知能力。廣泛、高效地獲取與災害相關的數據，是災害管理和應急處理發揮作用的基礎。災害數據具有海量、多源、異構、時空敏感等特性，這給災害數據的獲取和融合帶來了極大的困難。因此，如何在各級政府公告、會議發布、地理信息數據融合的基礎上，開展海量、多源、異構數據的獲取和融合方法研究，進一步從實時性極高的網絡新聞，以及非結構化的圖片、視頻等多媒體中提取準確、有效的災害數據，提高對災害現場情景感知的能力，是本書要解決的一個關鍵問題。

（2）缺乏自動捕捉用戶關注點的個性化信息推送。災害管理中的用戶角色比較復雜，如政府、企業、個人等不同的用戶往往會關心不同的事件或同一事件的不同方面。在大數據時代的背景下，用戶很難有時間和精力在大量的多源冗余災害數據信息中篩選出感興趣的信息。因此，如何自動捕捉用戶關注點，并將信息精準地推送給用戶，是實現信息推送的關鍵問題。

（3）缺乏對災害大數據進行有效處理，以及災后應急疏散和救援的能力。高效的災害管理和應急處理系統需要越來越多的數據分析技術。盡管數據挖掘的研究工作已經開展了多年，但如何將數據挖掘工具及算法有效地與具體實踐結合起來，特別是對災害大數據進行處理，仍然面臨著嚴峻的挑戰。災害管理領域中數據的獨特性，使得該領域的數據管理、處理和分析面臨著很大的挑戰。緊密結合災害精準預測、智能決策支持、快速響應并實施災后救援，為災民規劃并推薦安全、快速、有效的疏散路徑，科學指導災民撤離避難，有著重要的意義，也是本書要解決的關鍵問題。

在學術界，災害大數據與應急處理的關鍵技術已成為大數據分析、災害應急處理及相關領域最活躍的研究熱點之一，很多的高校和研究部門都對災害大數據與應急處理技術展開了多方面的研究，很多重要的國際會議和期刊都相繼刊載了災害大數據與應急處理的相關研究成果。

各國政府也投入大量的人力、物力和財力進行災害管理與應急處理的戰略部署。例如，美國政府和日本政府于2014年聯合發布了利用大數據技術幫助災害信息管理與應急處理的專項研究計劃（US-Japan Big Data and Disaster Research）。該專項研究計劃支持兩國的計算機科學家、工程師、社會學家、物理學家、數學家等協作開展以大數據技術為基礎的、提高災害分析與抗災能力的研究工作，使得大數據時代的災害管理與應急處理成為當今社會最重要的前沿研究課題之一。目前，我國在基于大數據的災害管理與應急處理的研究方面尚處于探索階段，在災害管理、災后避害行為等方面的研究還缺乏理論基礎、創新模型和實用系統。

本書作者在大數據分析和處理、應急疏散和救援等領域進行了多年的研究，具有扎實的理論基礎和實踐經驗。本書的內容主要源于作者的科研團隊承擔和參與的國家重點基礎研究發展計劃（973計劃）項目“物聯網絡基礎理論與實踐研究（物聯網混雜信息融合與決策研究）”（編號2011CB302903）、江蘇省重點研發計劃項目“基于大數據的災害管理與應急處理關鍵技術的研究與應用示范”（編號BE2016776），以及江蘇省重點研發計劃項目“基于群智感知的應急搜救關鍵技術研究及平臺研發”（編號BE2013666）等的研究工作和成果。

為了滿足目前國內各界對災害大數據與應急處理技術的研發需求，在搜集國內外最新資料的基礎上，認真總結作者主持的科研項目取得的科研成果，精心組織編寫了本書。本書詳細、深入地介紹了災害的種類、災害大數據的來源、災害大數據的技術和平臺、地震數據分析、災害現場數據的采集與傳輸、應急疏散路徑規劃，以及應急救援系統，反映了災害大數據與應急處理的新思路、新觀點、新方法和新成果，具有較高的學術參考價值和實際應用價值。

從內容結構來看，本書可分為五個部分。第一部分包括第1章和第2章，主要介紹災害和災害應急管理，以及災害大數據的相關知識，旨在讓讀者對災害、災害應急管理和災害大數據有較為全面的認識；第二部分包括第3章和第4章，主要介紹災害大數據的定向爬取技術和自動摘要技術，旨在廣泛、高效地獲取與災害事件相關的數據，自動捕捉用戶的關注點，以及將信息精準地推送給用戶；第三部分只包括第5章，以地震大數據為例介紹災害大數據的分析方法，旨在通過信息技術對地震大數據進行分析；第四部分只包括第6章，主要介紹災害現場數據采集與傳輸，旨在滿足災害現場數據采集與傳輸的需要；第五部分包括第7章和第8章，主要介紹應急疏散路徑規劃和應急救援系統，重點介紹應急疏散路徑規劃和救援系統的相關技術、實現方法及相應的系統，旨在能夠在災害發生后用最短的時間對人群進行疏散，并對被困者進行感知及搜救，以提升應急疏散和應急救援的效率。

由于時間倉促，以及作者水平有限，本書難免會有疏漏和不足之處，敬請廣大讀者批評指正。

作者

2019年8月