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防災2.0專題(二): 防災雲端 科技大突破

本文由國科會補助,泛科學獨立製作

智慧城市展@維基

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2012年政府推動防災雲端,但是你知道之前有哪些發展的演進歷史嗎?「防災的資料倉儲其實已經發展十幾年了,只是這個名詞最近才被提出來。」中興工程顧問社的陳俊愷博士說,中興工程顧問社承接過許多政府委託的計畫,在防災技術研發、相關產業推廣應用不遺餘力,在這篇專題中陳俊愷博士引導我們認識防災雲端的發展和突破。

防災雲端 十年來突破限制

防災的雲端技術其實已經發展十幾年了,早期內政部國土資訊中心就開始建置來進行地理「資料倉儲」,也就是將國土相關的地理資料蒐集起來,所以才說雲端是從以前就有了,但是早期的限制很多,最大的問題就是安全性、時效性和容量的問題。

機構對於資料安全性考量有3個層次,首先基於資料建置成本和所有權的考量,資料產製單位掌握資料就像是多了個籌碼在手裡,各級單位會設定收費標準來作為申請資料的門檻,或者作為資料產製單位的績效考評依據。第二,早期公務員普遍認為資料是有專業性、機密性的,如果公開資料造成一般民眾的誤用,除了造成社會的恐慌之外,將資料公開的單位也難免於究責。第三,有些特殊的資料會牽涉到個人隱私和國家安全的問題,像是在解析度較高的數值地形圖就會受到國防部的管控。

加上早期網路頻寬不大,提供端的運算技術、軟體技術也無法有效提供完善服務,時常造成使用者不便。而且同一筆資料會有不同的製作版次與年份,不同單位在不同時間下載,彼此流通時不知道哪一個才是最新版,使用資料的不確定性隨時空累積而加劇。

防災資料龐大的容量也是個麻煩問題,以航照圖為例,飛機在拍攝航空照片的時候,由於飛機不像衛星拍攝時的高度那麼高,可以拍到解析度比較清晰的影像,也因此每一張航照圖所能涵蓋的範圍有限。在台灣地區,飛機總共需要在五千多個空中不同的位置,拍攝約5,500張比例尺為五分之一的航照圖,才能使航照圖拼滿整個台灣地區。而這些珍貴的影像資料可以用來判識台灣的土石流、崩塌地、堰塞湖、活動斷層、保全對象與聚落等資訊,但是單單下載這些航照圖就佔用超過2.5TB(2,500GB)的硬碟容量,「各個單位中的不同處室可能都需要這些資料,但是同一批資料會重複建置,佔用大量硬體空間。」陳博士說。

對政府而言,這些問題隨著各方面的技術問題不斷克服與改善,加上防災雲端的迫切需求,因而造就了2012年推動防災雲端的時機。

防災雲端的3大精神

「你不需要知道服務提供者在哪,你不需要知道中間運作的方式,你可以藉由網路在任何地方使用到,是雲端的3大精神。」陳博士強調。過去,若要申請1筆資料需要去找資料來源的單位,須要親自到這些機構申請資料,但是現在有防災雲端平台作為統一查詢的管道,像內政部架設的國土資訊圖資服務平台(TaiwanGeospatialOne-Stop,TGOS)(如下圖)是台灣防災領域最大的雲端平台。

政府將全國的地理空間資料的查詢及網路服務媒介統合在TGOS,作為民眾、業界及研究單位接觸地理空間資料的入口;另外,如果業者要查詢都市計畫書圖和法定的土地使用分區等資料,一般在縣市政府管轄的都市發展局或城鄉發展局的網頁上,也都可以連結到這些資料的雲端平台。

雲端的第二個精神是:不需要了解運算技術的複雜過程,也不必自備超級電腦來進行複雜的演算,只要連上網路,就可以接觸到遠端超級電腦提供的服務;第三,雲端服務隨處可得,不管是電腦、平板、手機,只要有網路就可以使用,所以以前在辦公室才能查的資料,現在進行防災的野外工作,或是在災害現場,就可以直接用手機查詢圖資。

資料安全性的問題也隨著流通辦法、收費標準的標準化,有更明確的遊戲規則;容量問題也因為雲端可以隨取隨用而解決,如果我們使用TGOS平台查詢資料,我們就可以透過WMS (Web Mapping Service)這種網路服務,將傳統的地理空間資料(GIS data)轉換成能夠即時分享的網址連結,複製這個WMS的網址連結,就可以在Google Earth或其他地理資訊系統(GIS)的軟體看到這筆地理空間資料,「不用儲存、不用管理、更不用考慮資料版本問題,避免重複建置資料,而且在幾秒以內就可以完成。」陳研究員說。

防災雲端的重要性:把握救災黃金時間

災害發生時,最重要的兩個工作是災情彙整和資源調度,像是哪邊的路斷了、附近避難所可收容的人數,都是迫切需要更新的資訊。負責防災業務的幕僚單位「國家災害防救科技中心」會蒐集這些資料,協調國內的防災資源,並提供災害應變中心及政府決策者災情研判的輔助資訊。

大型災害發生後的72小時是「黃金救援時間」。過往國內災害相關單位在災害發生時,會先來從林務局農林航空測量所取得緊急拍攝的災區空照圖;接著進行影像處理、轉換格式和災情研判,這已耗費1至2天左右的時間,黃金救援時間也所剩無幾。不過,現在透過防災雲端,運算功能和資料傳輸時間都大幅改善,甚至可以線上看到3D模擬災況,讓操作者更容易理解災情,把握黃金救援的72小時。

防災雲端新趨勢:預警動態化、模式網路化、資訊行動化

根據過去經驗與監測數據來製作淹水的災害潛勢,能歸納出不同累積日雨量對應到的淹水高度多深。這種災害潛勢圖是平常就能夠準備好的資料,而現在由於有雲端,更進一步可做出即時的、動態的潛勢模擬。

「中興社協助經濟部地調所正在製作豪雨誘發崩塌的動態山崩潛勢資料,達到預警效果。」陳博士說,氣象局現在的雨量監測除了雨量測站之外還有雷達回波資料,雷達回波能夠預測短期的雨量,搭配坡地單元的地質資料,可以預測每一個斜坡單元在幾個小時內的崩塌風險高低,提前通知高潛勢地區的村里長,有更多的時間可以去通知居民疏散避難。

「我們近期要將更多災害類型,甚至是複合型災害的模式網路化,決策者可以直接在網路上使用模式來分析災情。」他表示,從山崩、地震、淹水、土石流,到土壤液化、複合型災害的模擬,每個不同領域都有自己的模式,透過開放式的元件,這些模式可以在網路上提供給網路使用者,有需求的單位不需要重新開發軟體。

「未來我們也希望能行動化,也就是大家用手機的App就能夠使用防災服務。」中興社已經協助台北市工務局的大地工程處製作了一些App,民眾可以在該處的網站上下載手機的應用程式,不過陳博士也提到蚊子App的問題,App大量的開發不一定對應到真實世界的需求。

中興社的陳俊愷研究員與鄭錦桐副理分享防災雲新知。(圖片來源:作者)

中興社的陳俊愷研究員與鄭錦桐副理分享防災雲新知。(圖片來源:作者)

政府投入大量的資源在防災雲端上,防救災的工作大都是由政府主導,但是防災涉及的產業領域相當廣泛,民間也有充分的能量參與防災,譬如保險業為例,如果要啟動「災害保險」,業者便需要各種災害的風險分布資料才能評估。今年「臺灣防災產業協會」正式成立,可見未來將有更明確的「防災產業鏈」,提供各式防災的技術與商品服務,而防災領域產業化的趨勢,就從能夠處理大量資料的防災雲開始。

延伸學習:中興社防災科技研究中心:防災雲端技術應用

本文原發表於行政院國家科學委員會-科技大觀園「科技新知」。歡迎大家到科技大觀園的網站看更多精彩又紮實的科學資訊,也有臉書喔!

關於作者

慈忻

台大地理所,研究空間分析方法與災害風險。曾擔任防災科普小組編輯、ENSIT電子報主編。偏鄉災害問題與專業/弱勢間的資訊不對等,是我最想解決的問題。