熱力圖怎麼與城市減災掛上鉤了？

出品：科普中國

製作：地球物理信息科學傳播團隊 陳會忠 沈萍

監製：中國科學院計算機網路信息中心

今年5月12日是第八個國家防災減災日，八年前的5月12日我國汶川發生了8.0級特大地震，造成了巨大災害，至今我們記憶猶新。今年「防災減災日」主題是「減少災害風險 建設安全城市」，面臨城市人口密集，流動性極大，減少災害風險應該是建設安全城市的主要任務之一。

大家一定對2014年12月31日晚23時35分上海外灘陳毅廣場發生的群眾擁擠踩踏事故記憶猶新吧，它導致了35人死亡，42人受傷的重大慘劇。假如當時大家在出行前關注一下的熱力圖也許就可以減少向人多的地方聚集，避免事故的發生。

有人要問：「在哪裡能看到熱力圖呢？」答案很簡單啊，熱力圖就在你的手機上！很多朋友手機上都安裝有地圖APP，有的地圖可以提供熱力圖服務。什麼是熱力圖？它是利用獲取的手機數據，定位該區域的用戶數量，通過用戶數量渲染地圖顏色，實現實時展示該地區人的密度，這就是熱力圖。熱力圖其實就是手機數量的分布圖，當然代表那個時刻的該地區的人流，所以熱力圖也叫「人口熱力圖」。

舉個例說明如何看懂熱力圖。

（a） 2016年5月4日15時北京國貿附近的熱力圖

（b）2016年5月4日15時10分南京新街口附近的熱力圖

圖1 實時顯示人口密集的熱力圖

圖1分別給出了2016年5月4日15:00北京和南京的熱力圖。紅、黃、綠、藍色區域表示人口密度由多至少。紅色表示人口密度最大，藍色表示人口密度最小。圖1（a）為北京2016年5月4日15時國貿附近人員流動的情況，圖1（b）為南京2016年5月4日新街口附近的人員流動情況。這就是根據互聯網大數據產出的人口熱力圖。當前很多互聯網企業推出了不少這樣大數據產品呢。

熱力圖是如何產出的？目前中國已經擁有13億手機用戶，其中智能手機有7億多，每一個手機應用，都在互聯網上產生它的數據，人口熱力圖就是利用獲取的手機數據，定位該區域的用戶數量，通過用戶數量渲染地圖顏色，實時展示該地區人的密度，這就是熱力圖。

熱力圖有什麼用？它非常方便你觀察一個地方的人口密集數量，可以知道一些地方的人員多少，實時的人流量情況。對你出行，特別是在節假日，很多朋友外出遊玩，想知道要去的地方人多不多，是否擁擠，熱力圖就是利器！它可以幫助我們躲避擁擠的地方，使我們旅行更加輕鬆愉快。你看南京新街口5月4日下午夠擁擠的吧，青年節的下午年輕人放假去新街口逛逛的人還是不少哇！

如何獲得熱力圖呢？我們以某地圖APP為例，只要打開地圖APP，點擊地圖右上方的所示圖標（有兩個小方框的圖標）就會出現圖2的開關圖，將熱力圖開關打開，就會出現熱力圖的顏色了，把開關圖關閉，就可以瀏覽你關心的地方人流量了。

圖2 熱力圖的獲取

熱力圖是大數據應用的結果，人口熱力圖除了為公眾出行服務以外，更大的用途就是助力智慧城市建設，助力城市減災和城市安全。回顧一下2014年12月30-31日晚上外灘的熱力圖（圖3）。對比30日和31日熱力圖，明顯看出12月31日晚上外灘地區流動人口已經異常密集。如果管理者能夠充分利用手機上12月31的熱力圖，就可能避免慘劇的發生。

圖3 2014年12月30-31日晚上上海外灘地區熱力圖

根據熱力圖的數據還可以計算出2014年12月31日18時到2015年1月1日凌晨3時外灘的人流情況（圖4）。我們可以看出在踩踏事件發生的時刻漢口路人員的數量激增。如果城市管理人員及時掌握熱力圖，採取措施及時疏導，就可能會避免踩踏事故的慘劇（圖4）。

圖4 2014年12月31日上海外灘戶外人流分布

熱力圖對於破壞性地震應急救援也可以提供重要的幫助和支持。圖5是2015年四川樂山5.0級地震前的熱力圖，我們可以根據地震前的人口流動密度，確定地震救援的位置，這對快速搶救生命無疑是非常重要的。

有人會提出一個問題，熱力圖既然它是基於手機定位來統計數據的，那麼地震中手機容易發生關閉或基站受到破壞定位失敗時，是否就無效了？其實這恰恰是熱力圖的重要應用，人口流動密度圖是動態的，它可以動態產出熱力圖，比如每分鐘產出一張圖，將地震前後的熱力圖進行對比，可以快速找到哪些地方受地震破壞嚴重的程度，為地震應急救援提供最及時的分析和決策依據。

圖5 2015年四川樂山地震的熱力圖

熱力圖是互聯網+防災減災和大數據技術在防災減災領域的新應用。除了在城市流動人員管理，防止擁擠、地震應急救援決策以外，熱力圖還可以應用在城市交通控制、城市消防、突發事件處理等領域。目前，城市災害的應急救援使用的地圖主要是根據人口調查得到的平均人口分布圖，一般是一年或幾年前數據，使地震這種突發事件的應急指揮和緊急救援決策受到限制。熱力圖反應的是實時和動態的人口分布圖，它比任何資料庫中的歷史人口數據都更加真實反映實際情況，從而在應急救援等方面較傳統方式更方便更有效。隨著互聯網大數據應用的深入，熱力圖在城市減災中將會發揮越來越重要的作用。 在助力城市安全上日益顯現出它的廣泛應用前景。

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