山東省災(zāi)害性天氣預(yù)警聯(lián)防系統(tǒng)設(shè)計(jì)與應(yīng)用

邱 剛，李曉利

（濰坊市氣象局，山東 濰坊 261011）

山東省災(zāi)害性天氣預(yù)警聯(lián)防系統(tǒng)設(shè)計(jì)與應(yīng)用

邱 剛，李曉利

（濰坊市氣象局，山東 濰坊 261011）

山東省災(zāi)害性天氣監(jiān)測(cè)預(yù)警平臺(tái)中的預(yù)警聯(lián)防系統(tǒng)是省市縣三級(jí)使用基本業(yè)務(wù)支撐系統(tǒng)，其基本功能包括預(yù)警信號(hào)和應(yīng)急響應(yīng)的發(fā)布、更新、解除，預(yù)警信號(hào)和應(yīng)急響應(yīng)的監(jiān)控顯示，預(yù)警信號(hào)和應(yīng)急響應(yīng)的統(tǒng)計(jì)和分析以及報(bào)警、聯(lián)防四個(gè)子模塊。主要使用了 Web、數(shù)據(jù)庫(kù)、Flash、Ajax等技術(shù)。頁(yè)面之間實(shí)現(xiàn)了異步傳輸，構(gòu)成了Web2.0特性的用戶體驗(yàn)。

預(yù)警信號(hào)；應(yīng)急響應(yīng)；XML；Flash；數(shù)據(jù)庫(kù)

引言

隨著全球氣候變暖現(xiàn)象的加劇，極端天氣氣候事件呈頻發(fā)且災(zāi)害加重的趨勢(shì)，這給防災(zāi)減災(zāi)氣象服務(wù)特別是災(zāi)害性天氣監(jiān)測(cè)預(yù)警服務(wù)提出了很高的要求［1］，近年來(lái)，各級(jí)氣象部門不斷提升氣象災(zāi)害監(jiān)測(cè)預(yù)警水平，提高防災(zāi)減災(zāi)氣象保障能力，在減少氣象災(zāi)害造成的損失、保障經(jīng)濟(jì)社會(huì)發(fā)展中發(fā)揮了重要作用。在以往的山東氣象服務(wù)系統(tǒng)中依托Web技術(shù)建立的“十一運(yùn)場(chǎng)館精細(xì)預(yù)報(bào)服務(wù)交互平臺(tái)”、“山東海洋氣象預(yù)報(bào)業(yè)務(wù)平臺(tái)”等已經(jīng)驗(yàn)證了基于Web技術(shù)構(gòu)建省、市、縣一體化的預(yù)報(bào)業(yè)務(wù)系統(tǒng)是一種高效、方便、易用的建設(shè)模式。為了進(jìn)一步提高基層臺(tái)站災(zāi)害性天氣監(jiān)測(cè)預(yù)警能力，為上下級(jí)業(yè)務(wù)交互提供支撐，進(jìn)一步提高信息共享水平和業(yè)務(wù)實(shí)時(shí)管理能力，山東省氣象臺(tái)組織了災(zāi)害性天氣監(jiān)測(cè)預(yù)警平臺(tái)的研究與開(kāi)發(fā)。其中預(yù)警聯(lián)防系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)了省、市、縣預(yù)警信息的快速聯(lián)防，規(guī)范了業(yè)務(wù)流程，提高工作效率，此文針對(duì)平臺(tái)中的預(yù)警聯(lián)防系統(tǒng)的設(shè)計(jì)思路、功能實(shí)現(xiàn)、操作應(yīng)用及關(guān)鍵技術(shù)進(jìn)行了詳盡的描述。

1　設(shè)計(jì)思路

1.1設(shè)計(jì)依據(jù)

災(zāi)害性天氣預(yù)警聯(lián)防系統(tǒng)根據(jù)山東省預(yù)警信號(hào)與應(yīng)急預(yù)案業(yè)務(wù)流程制作了預(yù)警信號(hào)、應(yīng)急的監(jiān)控、制作、發(fā)布、查詢統(tǒng)計(jì)、報(bào)警等模塊，按照省、市、縣三級(jí)業(yè)務(wù)需求實(shí)現(xiàn)了省、市、縣三級(jí)一體化的結(jié)構(gòu)布局，制作統(tǒng)一和規(guī)范的產(chǎn)品操作流程，最大限度地避免重復(fù)勞動(dòng)，提高災(zāi)害預(yù)警的響應(yīng)速度。

1.2業(yè)務(wù)流程

在三級(jí)業(yè)務(wù)流程方面，預(yù)警聯(lián)防系統(tǒng)重點(diǎn)明晰了省、市、縣三級(jí)臺(tái)站在預(yù)警信號(hào)、應(yīng)急預(yù)案發(fā)布中的職能和作用，實(shí)現(xiàn)運(yùn)行及管理的統(tǒng)一，充分發(fā)揮各級(jí)臺(tái)站在預(yù)警信號(hào)發(fā)布過(guò)程中的指導(dǎo)、聯(lián)防以及服務(wù)上的相互作用，制作的產(chǎn)品統(tǒng)一規(guī)范、統(tǒng)一結(jié)論、統(tǒng)一發(fā)布，切實(shí)避免出現(xiàn)各級(jí)預(yù)警服務(wù)中的不一致問(wèn)題，實(shí)現(xiàn)了指導(dǎo)、交互、聯(lián)防為一體的產(chǎn)品發(fā)布體系（圖1）。

圖1　預(yù)警信號(hào)發(fā)布系統(tǒng)結(jié)構(gòu)圖

1.3技術(shù)實(shí)現(xiàn)

采用Php，Ajax，F(xiàn)lash等技術(shù)，設(shè)計(jì)友好的人機(jī)交互操作界面，在該系統(tǒng)的Flash監(jiān)控顯示界面中加入多種動(dòng)畫元素，造成的視覺(jué)沖擊能夠多方位、多角度體現(xiàn)災(zāi)害發(fā)布區(qū)域，用戶的制作、發(fā)布的預(yù)警信息能迅速體現(xiàn)在系統(tǒng)的Flash三級(jí)監(jiān)控界面上；系統(tǒng)提供災(zāi)害發(fā)生地的提醒功能使地市級(jí)的災(zāi)害預(yù)警能夠得到快速響應(yīng)；其查詢模塊采用自由度更高的查詢方法，使用戶能夠按需所查，多方位分析、統(tǒng)計(jì)已發(fā)生的災(zāi)害預(yù)警情況。系統(tǒng)充分利用了Flash與Ajax技術(shù)的完美結(jié)合，當(dāng)鼠標(biāo)在Flash省市級(jí)監(jiān)控界面中移動(dòng)、停留時(shí)，系統(tǒng)文字化監(jiān)控顯示模塊能準(zhǔn)確獲取鼠標(biāo)位置相應(yīng)地市的預(yù)警信息并顯示出來(lái)。

此外，系統(tǒng)采用Cookies和Sessions相結(jié)合的技術(shù)手段，使用戶能夠定制周邊相關(guān)縣、市、區(qū)的服務(wù)產(chǎn)品，達(dá)到聯(lián)防作用。

2　功能設(shè)計(jì)

2.1數(shù)據(jù)庫(kù)設(shè)計(jì)

系統(tǒng)數(shù)據(jù)庫(kù)按照氣象部門基本規(guī)范結(jié)合數(shù)據(jù)庫(kù)范式化設(shè)計(jì)完成。主要包括預(yù)警信號(hào)表（yj_tab）、應(yīng)急響應(yīng)表（yuan_tab）、預(yù)警模板表（yj_mod）、氣象要素表（yj_element）、報(bào)警表（yj_alarm）。

2.2預(yù)警監(jiān)控模塊功能設(shè)計(jì)

預(yù)警監(jiān)控頁(yè)面分圖形化監(jiān)控顯示模塊和文字化監(jiān)控顯示模塊，主要包括監(jiān)控頁(yè)面的布局、配色、圖標(biāo)顯示位置的準(zhǔn)確度、對(duì)后臺(tái)程序提供接口等技術(shù)。圖形化監(jiān)控顯示模塊使用Flash實(shí)現(xiàn)，分為省-市、市-縣兩級(jí)頁(yè)面，并通過(guò)相應(yīng)技術(shù)實(shí)現(xiàn)圖像的放大、縮小，實(shí)現(xiàn)兩級(jí)頁(yè)面的互動(dòng)。通過(guò)Ajax與Flash完美結(jié)合，使用異步傳輸技術(shù)把 Flash動(dòng)畫同文字化監(jiān)控顯示模塊聯(lián)系在一起，實(shí)現(xiàn)互動(dòng)。當(dāng)鼠標(biāo)停留在地市地圖上時(shí)相應(yīng)地市地圖突出顯示并在文字化監(jiān)控顯示模塊中檢索、顯示相應(yīng)地市及所屬縣、市、區(qū)發(fā)布的預(yù)警信息。文字化監(jiān)控顯示模塊以卡片的形式在頁(yè)面右端顯示，正在發(fā)布的預(yù)警信號(hào)標(biāo)題用深黑色顯示，狀態(tài)一欄以紅色顯示“預(yù)警中”；已解除預(yù)警信號(hào)用淺灰色顯示，狀態(tài)一欄以淺灰色顯示“已解除”。

如果用戶已登錄，省局和各地市局初始頁(yè)面默認(rèn)顯示省-市級(jí)頁(yè)面，縣局初始頁(yè)面自動(dòng)跳轉(zhuǎn)到縣局所屬地市的市-縣級(jí)頁(yè)面。兩級(jí)界面可以自由切換：省-市級(jí)頁(yè)面中，點(diǎn)擊地市地圖進(jìn)入相應(yīng)地市的市-縣級(jí)頁(yè)面（圖2），在市-縣級(jí)頁(yè)面中點(diǎn)擊本市以外灰暗色的地方則返回到省-市級(jí)頁(yè)面。

圖2　預(yù)警監(jiān)控模塊市-縣級(jí)Flash界面

當(dāng)鼠標(biāo)點(diǎn)擊Flash地圖中預(yù)警信號(hào)圖標(biāo)、應(yīng)急響應(yīng)圖標(biāo)或文字監(jiān)控卡片時(shí)，通過(guò) Ajax異步傳輸技術(shù)在當(dāng)前頁(yè)面彈出詳細(xì)信息層［2］，能夠更快速、直觀地查看相應(yīng)詳細(xì)信息。

2.3預(yù)警信號(hào)和應(yīng)急響應(yīng)制作模塊設(shè)計(jì)

預(yù)警信號(hào)和應(yīng)急響應(yīng)的制作在同一個(gè)頁(yè)面中。整個(gè)頁(yè)面布局為左、中、右三列。左邊欄有預(yù)警信號(hào)選擇列表及發(fā)布條件查看功能；中間欄為預(yù)警信號(hào)編輯、發(fā)布、解除模塊；右邊欄有應(yīng)急響應(yīng)發(fā)布、歷史預(yù)警信號(hào)導(dǎo)入、其他地市相應(yīng)預(yù)警信號(hào)導(dǎo)入和快捷插入項(xiàng)四個(gè)欄目。

在預(yù)警信號(hào)選擇列表中，當(dāng)鼠標(biāo)移動(dòng)到預(yù)警信號(hào)圖標(biāo)上時(shí)，系統(tǒng)動(dòng)態(tài)顯示相應(yīng)預(yù)警信號(hào)的發(fā)布條件，方便預(yù)報(bào)員能夠更直觀地查詢各類預(yù)警信號(hào)的發(fā)布條件。當(dāng)鼠標(biāo)單擊預(yù)警信號(hào)圖標(biāo)時(shí)，相應(yīng)預(yù)警信息圖標(biāo)和內(nèi)容自動(dòng)填充到產(chǎn)品制作模塊中。在應(yīng)急響應(yīng)制作模塊中提供了4個(gè)按鈕，分別為1，2，3，4，對(duì)應(yīng)四個(gè)級(jí)別的應(yīng)急響應(yīng)，并包含啟動(dòng)、終止、升級(jí)、降級(jí)4個(gè)操作。每一個(gè)操作會(huì)彈出一個(gè)對(duì)話框，提供應(yīng)急響應(yīng)操作的標(biāo)題、內(nèi)容、時(shí)間、簽發(fā)人、上傳文件信息的錄入。“歷史查詢”和“地市導(dǎo)入”模塊分別提供本地市已發(fā)布預(yù)警信號(hào)和其他地市已發(fā)布預(yù)警信號(hào)的快速查詢及快速導(dǎo)入、制作的功能。當(dāng)鼠標(biāo)點(diǎn)擊兩個(gè)模塊中已發(fā)布預(yù)警信號(hào)的標(biāo)題時(shí)，能夠把此預(yù)警信號(hào)的內(nèi)容自動(dòng)填充到相應(yīng)文本框中，方便快速制作預(yù)警信號(hào)。在快捷插入模塊中，提供幾種基本要素，在制作文本中可以把常用文本通過(guò)鼠標(biāo)點(diǎn)擊快速插入到光標(biāo)處。

制作模塊提供正在發(fā)布的預(yù)警信號(hào)和啟動(dòng)的應(yīng)急響應(yīng)模塊、圖形化查看模塊及文本制作模塊。如果沒(méi)有發(fā)布預(yù)警信號(hào)或啟動(dòng)應(yīng)急響應(yīng)，正在發(fā)布的預(yù)計(jì)信號(hào)和啟動(dòng)的應(yīng)急響應(yīng)模塊隱藏不顯示；如果已發(fā)布預(yù)警信號(hào)或啟動(dòng)應(yīng)急響應(yīng)，此模塊被激活并顯示，提供修改、解除預(yù)警信號(hào)或終止應(yīng)急響應(yīng)、變更應(yīng)急響應(yīng)級(jí)別的操作。

預(yù)警信號(hào)制作完成后點(diǎn)擊“預(yù)覽并發(fā)布預(yù)警”按鈕，彈出預(yù)覽層，此界面提供制作好的預(yù)警信號(hào)產(chǎn)品的預(yù)覽和導(dǎo)入到Word文本功能。

2.4預(yù)警信號(hào)和應(yīng)急響應(yīng)查詢、統(tǒng)計(jì)模塊設(shè)計(jì)

此頁(yè)面中分別提供預(yù)警信號(hào)與應(yīng)急響應(yīng)的查詢與統(tǒng)計(jì)功能。左邊欄為選中查詢條件模塊，右邊欄為查詢結(jié)果顯示模塊并提供查詢結(jié)果數(shù)量顯示，方便分析、統(tǒng)計(jì)。

為了達(dá)到用戶自由組合查詢條件，對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行多樣化的查詢，對(duì)程序進(jìn)行了嚴(yán)格的邏輯算法，以便對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行更為有效的分析、統(tǒng)計(jì)。為了查詢結(jié)果的統(tǒng)一規(guī)范、查詢速度和用戶體驗(yàn)，此模塊中使用了 Ajax異步傳輸和分頁(yè)技術(shù)，查詢條件語(yǔ)句和對(duì)數(shù)據(jù)庫(kù)的查詢語(yǔ)句都為其編寫了相應(yīng)的類，統(tǒng)一調(diào)用，完成了代碼的簡(jiǎn)潔性和復(fù)用性。

2.5報(bào)警模塊設(shè)計(jì)

系統(tǒng)提供了山東省內(nèi)預(yù)警信號(hào)和應(yīng)急響應(yīng)預(yù)定選項(xiàng)，使用本地用戶登錄，可以定制周邊城市發(fā)布的預(yù)警信號(hào)和應(yīng)急響應(yīng)信息。當(dāng)定制的城市發(fā)布預(yù)警信號(hào)和應(yīng)急響應(yīng)時(shí)，可以及時(shí)收取到聲音報(bào)警和界面彈出層提示信息。省級(jí)用戶在發(fā)布預(yù)警信號(hào)和應(yīng)急響應(yīng)時(shí)，可以選擇對(duì)相關(guān)地市進(jìn)行提醒。被提醒的地市用戶在收到提醒信息后以聲音報(bào)警和監(jiān)控界面彈出層方式進(jìn)行操作，并可對(duì)提醒單位進(jìn)行反饋，達(dá)到聯(lián)防作用。

3　關(guān)鍵技術(shù)

3.1基于Flash的地圖顯示技術(shù)

通過(guò)對(duì)多種地圖表現(xiàn)方式及多種WebGIS系統(tǒng)的對(duì)比、分析，為了實(shí)現(xiàn)預(yù)警、應(yīng)急產(chǎn)品生動(dòng)和快捷的表現(xiàn)形式，使用Flash開(kāi)發(fā)了簡(jiǎn)潔、易用的山東地圖系統(tǒng)，地圖投影方式為墨卡托投影（正軸等角圓柱投影）［3］。Flash圖形界面中省-市級(jí)與市-縣級(jí)地圖為手工制作成的矢量地圖，其他所有功能均由ActionScitpt［4］代碼編寫實(shí)現(xiàn)。

Flash是Adobe 公司推出的一種交互式矢量多媒體技術(shù)，具有跨平臺(tái)的特性，在預(yù)警監(jiān)控中使用Flash圖形化界面，將矢量地圖、位圖、動(dòng)畫和深一層CGI交互動(dòng)作有機(jī)地、靈活地結(jié)合在一起，制作出美觀、新奇、交互性更強(qiáng)的動(dòng)畫效果，提高系統(tǒng)的運(yùn)行效率、表現(xiàn)力與視覺(jué)效果。

3.2Ajax+Php的異步傳輸技術(shù)

Ajax實(shí)際上不是一種新技術(shù)，它是將JavaScript，Xhtml，Css，Dom，XML，Xstl，XMLHttpreques等多種技術(shù)融合到一起實(shí)現(xiàn)web2.0的一種方法，能夠在用戶體驗(yàn)和系統(tǒng)響應(yīng)效率上得到明顯提高。在該系統(tǒng)中大量使用了 Ajax技術(shù)，如監(jiān)控頁(yè)面中Flash地圖和卡片文字信息之間的交互，產(chǎn)品制作頁(yè)面中內(nèi)容的局部更改，產(chǎn)品查詢頁(yè)面中的分頁(yè)顯示等。在使用 Ajax技術(shù)中要特別注意頁(yè)面編碼的統(tǒng)一，因?yàn)樗怯啥喾N技術(shù)組合而成的，不同技術(shù)使用的編碼不同，因此，數(shù)據(jù)要在多種技術(shù)中流轉(zhuǎn)，就要統(tǒng)一編碼，在 Php和JavaScript中都有相應(yīng)函數(shù)進(jìn)行編碼的轉(zhuǎn)換。

4　接口

隨著業(yè)務(wù)的增長(zhǎng)和變更，該系統(tǒng)需根據(jù)業(yè)務(wù)變化進(jìn)行相應(yīng)更改，這就需要提供靈活的接口供其他業(yè)務(wù)系統(tǒng)及新增業(yè)務(wù)調(diào)用數(shù)據(jù)。該系統(tǒng)是以提供的XML文件的方式供其它系統(tǒng)調(diào)用，地址為/jointdefense/yj_view/xml/xml_dishi.xml，它同預(yù)警信號(hào)和應(yīng)急預(yù)案產(chǎn)品同步更新，增加系統(tǒng)的可擴(kuò)展性，避免重復(fù)勞動(dòng)。

5　應(yīng)用情況

自2010年8月開(kāi)始，“山東省災(zāi)害性天氣監(jiān)測(cè)預(yù)警平臺(tái)”開(kāi)始在全省氣象部門業(yè)務(wù)應(yīng)用，該平臺(tái)的使用做到了對(duì)重大災(zāi)害性天氣過(guò)程預(yù)報(bào)的及時(shí)服務(wù)。其中的預(yù)警聯(lián)防系統(tǒng)經(jīng)過(guò)多次升級(jí)、優(yōu)化，能夠快速生成產(chǎn)品，減輕工作量。預(yù)警信號(hào)的及時(shí)發(fā)布、應(yīng)急預(yù)案的及時(shí)啟動(dòng)、預(yù)警聯(lián)防的互動(dòng)，使社會(huì)各部門針對(duì)災(zāi)害性天氣過(guò)程快速及時(shí)提高防備，有效減少了經(jīng)濟(jì)損失。

6　結(jié)語(yǔ)

系統(tǒng)面向省、市、縣三級(jí)預(yù)警與應(yīng)急業(yè)務(wù)需求，主要采用了B/S架構(gòu)，利用Web、數(shù)據(jù)庫(kù)、Flash，Ajax等技術(shù)，使用Php，ActionScript等編程語(yǔ)言開(kāi)發(fā)，建立符合業(yè)務(wù)需求的小型地圖系統(tǒng)，并提供接口增加其擴(kuò)展性，系統(tǒng)能夠滿足災(zāi)害性天氣監(jiān)測(cè)預(yù)警、聯(lián)防、上下級(jí)業(yè)務(wù)交互、信息共享、實(shí)時(shí)管理等業(yè)務(wù)需要。

［1］ 郭進(jìn)修，李澤椿.我國(guó)氣象災(zāi)害的分類與防災(zāi)減災(zāi)對(duì)策［J］.災(zāi)害學(xué)，2005，20（4）：106-110.

［2］ 游麗貞，郭宇春，李純喜.Ajax引擎的原理和應(yīng)用［J］.軟件時(shí)空，2006，補(bǔ)充卷（2）：205-207.

［3］ Maling，Derek H.Coordinate Systems and Map Projections（second ed.）［J］.Pergamon Press，1992：51-55

［4］ 邱彥林.Flex第一步 基于ActionScript3.0的Flex2應(yīng)用開(kāi)發(fā)［M］.北京：清華大學(xué)出版社，2007：149-153.

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B

1005-0582（2015）03-0032-04

2015-02-02

邱剛（1978—），男，山東諸城人，本科，工程師，主要從事網(wǎng)絡(luò)管理及裝備保障工作。