低窪地淹水兵棋推演系統建置及應用

摘要

臺灣地區由於氣候類型及地形效應，較容易因颱風、豪雨而造成淹水災害，造成人民生命及財產損失，因此淹水防治一直是重要課題。由於現今科技仍無法準確預測災害發生時間與地點，因此，若於能災前強化災時應變的作業，讓應變人員能夠明瞭災害潛勢的位置及疏散避難路線，於災害發生的第一時間進行避難疏散，便可將傷害減至最低。

本研究為強化臨災應變的能力，開發以防災業務相關專責人員為主要對象之兵棋推演平台，針對低窪地淹水之應變資料需求為設計方向的考量元素及流程，提供兵棋推演應用，其可藉由歷史災害事件及模擬事件之案例評估分析。此系統操作是提供使用者指定一地理位置及其淹水高度後，篩選出鄰近範圍內的低窪區域，並且輸入欲計算之淹(積)水範圍，系統將計算模擬出之受影響人口、保全對象及避難處所相關資料。其不僅可在臨災時透過系統規劃了解鄰近之避難收容處所進行疏散避難，並檢視收容處所及保全機構等地理位置資訊，於逃生時避開災害潛勢範圍，安全前往避難收容處所，亦可藉由演練腳本狀況的提出，提升應變者受測強度，提升演練的靈活度並訓練應變人員面對問題的處置思維。

前言

台灣颱風、豪雨等天然災害發生頻繁，被列為全世界最易致災地區之一，根據內政部消防署105年消防統計年報資料顯示，1958年至2016年間天然災害人員傷亡及損失情形次數總有347次，其中以颱風227次最多，其餘為水災79次、地震28次及其他天然災害13次等，總計造成 129 人死亡，1,603 人受傷(內政部消防署，2016)。因應氣候的變遷，未來降雨有更加極端的趨勢，淹水災害發生機率也更加提高。因此，近年來政府積極推動各類型的防救災計畫，期望藉由災害防救觀念之深耕，減少災時可能造成的損失(吳杰穎、江宜錦，2008；高紫文，2012)。

雖然國內近年來災害防救演習相當頻繁，藉由演習之過程、規劃與檢討去「發現」、「解決」問題，才是演「習」的最終目的。再者，基層防救災應變人員存有調動頻繁之現象，須強化災害的演練，讓災防人員熟悉各項應變作為及應變之推演。而災害兵棋推演是防救災人員藉由模擬災害現場、回報數據分析、加上過去災害情資累積的經驗，來瞭解救災的可行性，亦可進行避難疏散的措施。傳統上，兵棋推演是運用在軍事作戰上，使用地圖或沙盤兵棋推演方式進行，近年來則開始使用在防救災工作上。因此，本研究規劃導入可模擬防救災狀態之兵棋推演儀表板，結合地理資訊系統與歷史災害情資資料庫，建置模擬圖資與風險較高的區域事件，使用者可與系統進行互動並推敲各情境及狀況。(如圖1)

圖1  低漥地兵棋推演平台

系統說明

淹水兵棋圖台的功能設計強調步驟簡單化，使用者僅需完成淹水地點與淹水深度的設定，而後一律由系統自動計算出鄰近低窪區域、受影響人口與保全對象人數。進一步的演練，則為當需要疏散撤離時，週遭有多少避難處所及可收容人數，以提供地方縣市推演大量受災民眾避難與收容安置對策，擬定淹水前後疏散避難規劃。整體功能的前端展示採用ESRI地圖方案，空間運算則混合使用了ESRI與CARTO的空間分析服務，計算淹水範圍的數值地形模型（Digital Terrain Model，DTM），透過空間倉儲運算超過4,500萬筆網格資料。淹水兵棋圖台的介面操作係以頁籤方式呈現，如圖2所示，從淹水範圍、受影響人口、保全對象到最後鄰近的收容處所資訊，最主要就是希望能契合地方縣市的災害演練。由使用者輸入欲計算的淹水區域中心點與假設的淹水高度，透過空間運算服務，篩選出指定鄰近範圍內符合條件的網格範圍，如圖2。以下就淹水兵棋圖台功能進行說明：

圖2  計算淹水網格範圍

計算影響人口

本功能係根據計算出的淹水網格與影響人口資料進行空間交集運算，同樣透過運算篩選出空間單元與其屬性資料（如：人口數），如圖3。地圖畫面與左側小視窗顯示的受影響人口數，單位為百人，若低於最小統計單位，則顯示為「少於百人」。(人口計算係透過內政部統計處「最小統計區」計算)

圖3  計算影響人口

計算保全對象人口

根據前一步驟計算出的淹水網格與受保全對象人數進行空間交集運算，分析淹水網格與保全對象的空間交集，如圖4。左側窗顯示保全對象人口數，單位為百人，若低於最小統計單位，則顯示為「少於百人」。

圖4  計算保全對象

災害情境演練應用

近年來美國國土安全部(Department of Homeland Security, DHS)聯邦緊急管理總署(Federal Emergency Management Agency, FEMA)也運用美國國防部的兵棋系統概念，針對災害管理的兵棋推演進行戰略擬定，進而推動應變及重建多項戰術執行。其中就災害整備之兵棋推演，具體的頒布「國土安全演習與評量計畫(Homeland Security Exercise and Evaluation Program, HSEEP)」。而根據HSEEP，美國災害防救應變演習可概分為「討論型演習」(Discussion-Based Exercises)和「操作型演習」(Operations-Based Exercises)兩大類型。「討論型演習」係以一種模擬、互動式推演，使用規則、數據和程序設計，以模擬真實情境，推演期間之狀況下達有其即時性，藉以測試單位與單位之間的合作機制。而「操作型演習」則是較複雜必須涉及多個單位、組織及權限，且內容須配合模擬狀況，所有涉及該模擬狀況之防救災事務全面納入，操演過程務求逼真，並加入時間的張力與獎懲的壓力，讓所有參演人員在擬真的演習氣氛中面對複雜、模擬之問題，藉以試驗、檢測和評估緊急管理計畫或緊急預案的主要功能。

本研究嘗試於新北市的某個災害演練假設條件或模擬情境中，透過討論的方式來檢驗災害應變能力。因此在演練的模式上採用「討論型研習」進行兵棋推演，以類似研討會的方式進行擬訂具體政策為目標，例如：擬訂標準作業程序、應變計畫、持續性之計畫等，並已實際應用於新北市政府消防局四方會談演練會議，配合新北市各區級首長進行鄉鎮村里為主的小型情境演練，在系統演練過程中，提供當下及未來的淹水災害情境模擬，災損地點、淹水範圍與規劃、資源分布等，由各區級首長進行動態推演，藉以評估應變人員的防救災能量。本研究透過上述兵棋推演整體架構流程及各編組之工作項目，輔導各區公所兵棋推演演練，如圖5 所示。

圖5  災害情境設定及推演方式說明

演練兵棋圖台的操作程序，首先由新北市鄉鎮市區級的地理定位，再選擇推演災害類型，完成地理定位及推演災害類型後，可針對選定之災害類型、推演狀況與處置參考重點項目等需求進行程序設計，各階段可再細分推演狀況與處置重點參考，其中處置重點參考為各推演狀況下之事件，例如於新北市八里區，颱風災害下之災害應變搶救階段中，降雨造成積淹水推演狀況之處置重點，參考有災情查通報、危險區域交通管制、保全戶勸告及強制疏散撤離、避難收容、封橋管制及糧食投送等災害事件，如圖6所示。

圖6  兵棋圖台演練圖資說明及應用

結論

近年來氣候變遷的影響導致極端氣候所造成的威脅也越趨明顯，防救災需提供更準確的預測資訊及災害預警模式以爭取更多的安全緩衝時間，然受限於現今科技，仍有一定之限制存在，因此，建議仍須在災害還未發生前，主動疏散或撤離危險區民眾，以減少人民生命財產的損失。
本研究透過空間資訊技術進行兵棋推演系統的開發，初期已結合縣市防災演練應用，並獲得防災人員的使用者回饋。未來將持續各類災害不同的推演階段，建構符合區域災害特性的模擬平台，有效協助決策落實及應變能量的強化，讓防災人員更熟悉各階段之應變操作，縮短應變時程並降低損失。

參考文獻

1. FEMA, 2013, Homeland Security Exercise and Evaluation Program (HSEEP).
2. 吳杰穎，江宜錦（2008）「台灣天然災害統計指標體系建構與分析」，地理學報第51期，pp65-84。
3. 內政部消防署，2016，「105年消防統計年報」。
4. 聯合新聞網，https://udn.com/news/story/7314/2499540