摘要

突发灾害和重大事故应急处置对现场空间态势的快速理解与科学决策提出了极高要求。然而，现有应急管理系统普遍受限于二维视频割裂、空间模型静态滞后、风险分析依赖经验等问题，难以支撑复杂、多变、高时效性的应急指挥需求。

本技术方案提出一种以**“视频即空间传感器”为核心的空间智能应急管理技术体系，通过视频动态实时三维重构、对象与行为空间建模、风险态势融合与预测推演，将应急现场持续映射为可计算、可预测、可推演的真实三维空间**，支撑应急管理从“信息汇聚”向“空间认知与模型驱动决策”的系统性跃迁。

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一、背景与问题分析

洪水、火灾、工业事故及综合灾害具有突发性强、演化快、空间关系复杂的特点。应急指挥的核心难题不在于“是否有信息”，而在于：

• 能否快速形成统一的空间态势认知

• 能否提前识别风险演化趋势

• 能否对不同处置方案进行可量化对比与推演

传统应急系统主要以二维视频、点位数据和人工研判为主，缺乏对真实空间的统一、连续理解，导致决策滞后、风险评估不充分、处置方案难以验证。

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二、总体目标与技术思路

2.1 总体目标

构建一套面向应急管理的空间智能技术体系，实现：

• 应急现场三维空间的快速、持续重构

• 人员、车辆、装备与处置行为的统一空间建模

• 风险态势的融合感知与短时预测

• 多处置方案的空间化推演与量化评估

为应急指挥提供可解释、可复核、可推演的决策支撑能力。

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2.2 总体技术思路

本项目围绕突发灾害与复杂事故应急管理中空间态势难以快速理解、风险演化难以量化预测、处置方案缺乏推演依据等核心问题，提出并构建以空间智能为核心的新一代应急技术体系。

总体技术思路概括为：

空间为核心、视频为源头、规则为约束、推演为目标

即以真实三维空间作为应急管理中一切计算与决策的基础载体，以多源视频作为主要空间感知来源，将应急管理制度、处置规范与安全要求转化为空间约束规则，并最终服务于应急处置方案的空间化推演与科学决策。

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（一）以空间为核心：统一应急认知与计算基础

不同于传统以“事件、画面或点位”为中心的应急系统，本项目将真实三维空间确立为应急管理的核心认知对象。
所有人员、车辆、装备、环境要素及其相互关系，均被统一映射到同一空间坐标体系中进行建模与计算，从根本上解决多源信息割裂、空间关系难以统一理解的问题。

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（二）以视频为源头：构建被动式空间感知能力

项目不依赖人工测绘、外部标定或新增专用硬件，而是充分利用既有监控视频、无人机视频、执法记录仪等多源视频资源，通过视频动态实时三维重构技术，将视频系统升级为被动式空间传感器。

该方式使应急现场空间结构、通道条件及环境变化能够被持续感知和实时更新，显著提升复杂应急场景下的部署适应性与工程可行性。

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（三）以规则为约束：实现应急管理的空间化计算

应急管理中的制度规范、处置预案与安全要求，传统上多停留在文本或经验层面，难以实时执行与评估。本项目将其形式化为空间约束条件，包括但不限于：

• 安全距离与危险区域边界

• 疏散通道、隔离范围与作业限制

• 资源调度与协同行动约束

通过规则的空间化嵌入，实现对应急行为与处置过程的实时合规计算与风险量化评估。

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（四）以推演为目标：支撑预测决策与指挥优化

在统一空间模型、对象与行为建模及规则约束的基础上，系统支持对不同应急处置方案进行空间化并行推演，动态评估其在时间成本、资源消耗和安全风险等方面的综合影响。

由此，应急指挥由依赖经验的单一方案选择，升级为基于空间模型的多方案对比与优化决策。

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（五）构建完整技术闭环

在上述技术思路指导下，本项目构建形成如下完整技术闭环：

视频感知 → 三维空间生成 → 对象与行为建模 → 风险态势融合 → 决策推演 → 处置反馈

其中：

• 视频感知：提供原始空间与动态信息输入

• 三维空间生成：构建统一、可计算的应急空间基础

• 对象与行为建模：实现对应急对象及其行为过程的空间理解

• 风险态势融合：形成连续、可预测的风险空间态势

• 决策推演：支撑多策略对比与科学决策

• 处置反馈：反向校正模型，形成持续演化的智能系统

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（六）总体技术思路的实现价值

通过该总体技术思路的实施，应急管理能力将实现以下转变：

• 从被动响应向前置预警转变

• 从信息汇聚向空间认知转变

• 从经验指挥向模型驱动的预测决策转变

为构建现代化、智能化、可推演的应急管理体系提供坚实的技术基础。

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三、核心技术体系

——面向应急管理的空间智能关键技术群

本章系统阐述本项目构建的空间智能核心技术体系。该体系以视频驱动的三维空间重构为底层基础，以对象与行为的空间建模为关键枢纽，以风险态势融合与预测为核心能力，并最终服务于空间推演与应急决策评估，形成完整、可闭环的技术架构。

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3.1 视频驱动三维空间重构技术

——应急空间生成与持续更新的基础能力

在应急场景中，视频来源多样、部署条件复杂，通常缺乏人工测绘条件和统一标定基础。针对上述特点，本项目构建了视频驱动的三维空间重构技术体系，实现应急现场空间的快速生成与持续更新。

（1）多源视频的自动几何标定与时序对齐
系统利用环境结构特征与对象运动一致性约束，自动完成多源视频的几何参数估计与时间对齐，解决不同摄像头参数不统一、时钟漂移等问题，在弱先验条件下建立统一空间坐标体系。

（2）动静态一体化的应急三维空间建模
通过融合静态空间结构（建筑、道路、通道、地形）与动态空间要素（水位变化、火势蔓延、障碍物变化等），实现应急现场三维空间的实时构建与动态更新，使空间模型能够真实反映灾害演化过程。

（3）面向复杂环境的连续空间更新与自校正
针对长期运行和环境变化带来的误差累积问题，系统引入基于轨迹统计的空间残差分析与局部自校正机制，确保空间模型在复杂应急环境中的连续性与稳定性。

（4）空间模型可信性评估与长期稳定运行保障
通过空间一致性、时间稳定性和对象运动合理性等指标，对空间模型可信性进行动态评估，为上层行为分析、风险计算和决策推演提供可靠基础。

该技术使应急现场在无人工测绘、无外部标定条件下，持续生成真实、可计算的三维空间，为后续空间智能应用奠定基础。

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3.2 对象与行为的空间建模技术

——从对象感知到行为理解的关键跨越

在统一三维空间模型基础上，本项目进一步构建对象与行为的空间建模技术，实现对复杂应急场景中多类对象及其行为过程的深度理解。

（1）对象的统一空间建模
系统对人员、车辆、装备等不同类型对象进行统一空间建模，除位置外同步感知其速度、方向、状态属性，为行为分析与风险评估提供对象级基础数据。

（2）行为从“事件标签”向“空间过程”的转变
区别于传统将行为理解为离散事件标签的方式，本项目将行为定义为对象状态在空间约束下的连续演化过程。
例如，疏散行为体现为人员轨迹与危险区域空间关系的变化，救援推进体现为救援力量轨迹与通道可达性的动态耦合。

（3）群体行为与协同行动的空间模式识别
针对应急场景中常见的人群聚集、协同救援等复杂行为，系统通过轨迹聚类、密度分析和空间关系建模，识别群体行为模式及其风险含义，为宏观态势判断提供支撑。

通过上述技术，实现了从“看见对象”到“理解行为及其风险意义”的关键跨越。

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3.3 风险态势融合与预测技术

——推动应急管理由事后处置向事前预警转变

风险是应急管理的核心关注对象。本项目构建了风险态势融合与预测技术，实现风险的空间化表达、融合分析与趋势预判。

（1）风险要素的空间化表达
系统将水位、火势、危险源、障碍物等风险要素统一映射到三维空间中，形成连续、可计算的风险分布模型，避免仅依赖离散监测点或人工判断。

（2）多源信息融合下的风险累积与扩散分析
通过融合实时视频数据、对象行为数据、历史事件与环境条件，系统分析风险在空间中的累积、扩散与转移过程，识别高风险区域和关键时间窗口。

（3）短时风险预测与预警触发机制
在风险态势模型基础上，系统支持短时间尺度内的风险趋势预测，并在达到阈值条件时触发预警，为应急处置争取提前量。

该技术推动应急管理从“事故发生后的响应”向“事故发生前的预警与干预”转变。

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3.4 空间推演与决策评估技术

——支撑模型驱动应急指挥的核心能

在空间重构、对象建模和风险预测的基础上，本项目构建空间推演与决策评估技术，为应急指挥提供模型驱动、可解释的决策支持。

（1）多处置方案并行空间推演
系统在统一空间模型中，对不同疏散路径、资源调度方案和处置策略进行并行推演，模拟其对风险态势演化的影响。

（2）资源调度、时间成本与安全风险的量化评估
推演过程中，系统对处置方案在时间成本、资源投入效率和安全风险等方面进行量化评估，辅助指挥人员进行综合权衡。

（3）推演结果的三维可视化呈现与复盘支撑
系统支持将推演结果与实际处置过程进行三维可视化展示和对比分析，用于事后复盘、责任评估和应急管理能力提升。

该技术为应急指挥提供了模型驱动、可解释、可复核的决策依据。

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本章小结

本章构建的核心技术体系，实现了：

• 从视频到空间的认知跃迁

• 从对象到行为的理解升级

• 从风险感知到预测预警的能力拓展

• 从经验决策到空间推演决策的根本转变

为构建新一代空间智能应急管理体系提供了坚实的技术支撑。

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四、典型应急应用场景

4.1 洪水与冰汛应急管理

• 实时三维建模河道与堤防结构

• 空间化感知水位变化与风险扩散趋势

• 推演抢险路径与应急力量调度方案

实现防汛应急从“点状监测”向“整体空间态势认知”升级。

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4.2 火灾与工业事故应急

• 动态构建事故现场三维空间

• 实时计算疏散与救援行动的空间安全性

• 对比不同处置方案的风险后果

支撑高危场景下的科学处置决策。

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4.3 综合灾害协同应急

• 跨区域应急空间态势融合

• 多部门资源的统一空间调度

• 支撑省级、国家级高层指挥决策

为大范围、多主体协同应急提供统一空间底座。

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五、技术创新点与对比优势

1. 空间认知范式创新
   从二维画面理解升级为三维可计算空间认知。

2. 核心算法体系创新
   在无标定条件下实现视频动态实时三维重构与行为空间建模。

3. 应急决策机制创新
   从经验指挥转向空间推演与多方案对比决策。

4. 工程化与推广模式创新
   被动感知、低成本部署、强复用性，适配高安全应急场景。

与传统国内外方案相比，本技术体系在实时性、应急适配性、决策支撑深度等方面具有显著优势。

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六、实施路径与可行性

项目可按以下路径实施：

1. 核心算法研发与实验验证

2. 典型应急场景示范应用

3. 系统集成、评估与推广复制

镜像视界（浙江）科技有限公司 是国内领先的实时三维视觉计算与空间智能技术企业，专注于动态视频三维重构、视频孪生、镜像孪生与空间计算核心算法研发。公司致力于将视频升级为可计算空间，为应急管理、公共安全、工业安全等领域提供可落地、可规模化、可推演决策的空间智能中枢技术体系。

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七、结论

本技术方案通过构建以空间智能为核心的应急管理技术体系，系统解决了传统应急管理中“看不清空间、算不准风险、推不了决策”的关键瓶颈，为构建新一代智能化、可预测、可推演的应急管理体系提供了坚实技术支撑。

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