黃河防汛抗旱綜合信息服務系統(tǒng)設計與實現(xiàn)

李長松 ，崔曉惠 ，杜 文

（1. 黃河水利委員會信息中心，河南 鄭州 450004；2. 黃河設計公司測繪院，河南 鄭州 450045）

0 引言

在國家防汛抗旱指揮系統(tǒng)一期、二期工程，以及山洪災害非工程措施、洪水風險圖等信息化項目建設引領下，我國防汛抗旱指揮系統(tǒng)建設成果豐碩[1]。黃河水利委員會（以下簡稱黃委）依托這些信息化和黃河下游防洪非工程措施等項目建設，初步實現(xiàn)了黃河防汛抗旱信息采集、處理和存儲的自動化，以及防汛洪水預報和調(diào)度環(huán)節(jié)互聯(lián)和耦合，提高了暴雨、洪水預報的精度和預見期，增強了防汛決策支持和快速反應能力，使防汛指揮、水沙調(diào)度更加科學，在黃河防汛工作中發(fā)揮了較好作用。

隨著流域經(jīng)濟社會的快速發(fā)展和治黃業(yè)務的不斷深入，已建防汛應用系統(tǒng)的不足也日益突出，不僅有頂層設計的問題，也有業(yè)務應用系統(tǒng)、數(shù)據(jù)方面的問題[2]。集中體現(xiàn)在以下幾點：1）已建各類應用系統(tǒng)建設分散，服務目標單一，沒有完整的信息集成手段，無法實現(xiàn)跨系統(tǒng)的資源復用，資源利用率低；2）支持防汛業(yè)務的數(shù)據(jù)服務體系不完善，各個系統(tǒng)使用的數(shù)據(jù)源不完全一致，信息存在不準確、不一致甚至錯誤的情況，缺乏權(quán)威性；3）各系統(tǒng)間的信息交互，與流域省區(qū)的數(shù)據(jù)交換，與國家間的信息報送需進一步補充完善和加強；4）在業(yè)務應用系統(tǒng)開發(fā)方面，項目化、部門化及重復建設現(xiàn)象嚴重，智能化水平較低，公眾服務還遠遠不夠[3]。

目前，黃委防汛抗旱指揮系統(tǒng)二期項目（以下簡稱防指二期項目）建設已接近尾聲，部分系統(tǒng)已逐步投入使用，在防汛抗旱業(yè)務工作中發(fā)揮了作用。黃委防汛抗旱綜合信息服務系統(tǒng)（以下簡稱綜合信息服務系統(tǒng)）是防指二期項目建設的一部分，定位為黃委防汛抗旱業(yè)務門戶。借助綜合信息服務系統(tǒng)的建設，黃委將實現(xiàn)已建所有防汛業(yè)務系統(tǒng)的一站式集成、各類防汛抗旱信息的綜合展示和防汛抗旱業(yè)務的交互協(xié)同。

1 目標與任務

1.1 建設目標

根據(jù)黃河防汛抗旱指揮綜合性業(yè)務的實際需求，在水利信息化頂層設計的框架下，基于防汛抗旱綜合數(shù)據(jù)庫等各類信息資源，整合已有系統(tǒng)的信息查詢與服務功能，以整合為手段，以共享為抓手，以應用為目標，開發(fā)集水雨情、氣象、工情、旱情、災情、綜合信息等防汛抗旱信息于一體的綜合信息服務門戶系統(tǒng)[4]。并實現(xiàn)水利部、流域和省級綜合信息服務系統(tǒng)的互聯(lián)互通，信息共享，具體內(nèi)容如圖1 所示。

具體目標包括以下 3 項：

圖1 服務系統(tǒng)架構(gòu)

1）整合已建的防指一期、二期工程，以及山洪災害非工程措施、洪水風險圖、下游非工程措施項目等系統(tǒng)，實現(xiàn)黃河流域防汛抗旱信息的一站式集成。對各個系統(tǒng)中原有的重要信息進行聚合，統(tǒng)一在綜合信息服務系統(tǒng)展示，同時在綜合信息服務系統(tǒng)中實現(xiàn)對原有系統(tǒng)的單點登錄。

2）加強與水利部和流域省區(qū)的信息交換和異地會商等功能，集成中央氣象臺和流域水文部門的系統(tǒng)。

3）通過黃河網(wǎng)和微信公眾平臺，提升服務社會公眾的能力。

1.2 建設任務

綜合信息服務系統(tǒng)作為黃委防汛抗旱業(yè)務門戶，由桌面端和移動端組成，通過 Web 門戶提供系統(tǒng)入口，通過統(tǒng)一查詢提供支撐，移動應用作為互聯(lián)網(wǎng)信息采集及發(fā)布的服務體。為滿足黃河防汛抗旱總指揮部辦公室（以下簡稱防總辦）用戶辦公要求，桌面端應提供實時監(jiān)控、應急值守、會商研判、異地會商、協(xié)同辦公等功能模塊；移動端主要為防總辦用戶提供移動會商、查詢和社區(qū)等功能模塊，滿足外出工作需要。綜合信息服務系統(tǒng)功能結(jié)構(gòu)如圖2 所示。

圖2 綜合信息服務系統(tǒng)功能結(jié)構(gòu)圖

綜合信息服務系統(tǒng)功能實現(xiàn)具體如下：

1）實時監(jiān)控。實現(xiàn)對各類水情、雨情、工情、災情、視頻等信息，進行統(tǒng)一界面下的一體化綜合監(jiān)視及告警服務，包括汛期監(jiān)視、洪水監(jiān)視告警。如某一監(jiān)測點具備監(jiān)控設備，如攝像機，還可以顯示該監(jiān)測點的視頻影像信息。并要求針對實時的暴雨、超標（超警戒或超保證）洪水、工情、冰情、災情，以及各類預報等進行自動更新顯示和報警。

2）應急值守。以防汛值班業(yè)務為主線，以防汛值班人員為核心，整合有關軟件、信息等資源，輔助值班人員及時、迅速、高效地收集獲取信息，進行值班記錄，主要包括值班工作和查詢、電話記錄、傳真管理、信息收集、即時通信等。

3）會商研判。以事件主題為主線，通過整合相關數(shù)據(jù)，利用已有各類分析評估工具，提供決策分析所需的分析評估及有關熱點對象的信息，以事件主題歸聚數(shù)據(jù)，利用大屏幕、軟視頻等展示手段，輔助進行會商。要求實現(xiàn)與流域機構(gòu)、省級及現(xiàn)場的動態(tài)會商和協(xié)同標繪等。

4）異地會商。異地會商主要實現(xiàn)與水利部、流域、省區(qū)針對同一事件，同時不同地協(xié)同會商，基于同一張地圖和同一套標繪體系，進行協(xié)同標繪、研判，將最終的會商結(jié)果作為依據(jù)存儲及共享，從而實現(xiàn)異地協(xié)同會商的功能。

5）協(xié)同辦公。滿足日常辦公處理和部門間辦公的協(xié)同，提供以即時通信、文檔管理、報表統(tǒng)計等功能為基礎的辦公模塊。

6）移動會商。通過移動信息集成界面對氣象、水情、雨情、工情、防汛隊伍等信息進行集中展示，選擇具體模塊，查看相關信息。

7）移動搜索。實現(xiàn)工情、險情、物資、隊伍等模塊數(shù)據(jù)的搜索查詢，方便定位站點，查看詳細信息。

8）移動社區(qū)。實現(xiàn)機關通訊錄的云端存儲，后臺更新后，手機自動同步。通過直觀、形象的地圖展示方式，集成工情、險情、物資、隊伍信息，并以表格等方式對信息進行展現(xiàn)，提高工作效率。

2 關鍵技術(shù)與難點

2.1 防汛應用的集成整合

綜合信息服務系統(tǒng)依托黃委統(tǒng)一身份認證系統(tǒng)實現(xiàn)黃委防汛抗旱業(yè)務應用系統(tǒng)的一站式集成。已建的應用系統(tǒng)按照防汛抗旱業(yè)務實際需求，分為實時監(jiān)視、防汛部署、指揮調(diào)度、搶險救護、防汛會商、綜合辦公、系統(tǒng)支撐及其他等 8 個部分，每一部分包括若干應用系統(tǒng)，共集成整合各類應用系統(tǒng)29 個。集成的應用系統(tǒng)具體情況如表 1 所示。

對原有系統(tǒng)進行集成整合時，首先對原有系統(tǒng)進行單點登錄改造，進而對原有系統(tǒng)的信息進行匯聚提升。具體措施如下：

1）對所有系統(tǒng)的功能模塊進行梳理，形成通用的功能組件，在此基礎上開發(fā)綜合信息展示功能，實現(xiàn)一站式登錄的防汛抗旱綜合信息服務。把各應用系統(tǒng)沉積的大量信息從割據(jù)的信息壁壘中釋放出來，對具有公用價值的信息進行抽取整合，提供跨業(yè)務、部門及面向更大范圍的信息資源共享服務。

表1 防汛應用集成整合的應用系統(tǒng)列表

2）保留原有系統(tǒng)的獨立性，通過用戶統(tǒng)一管理實現(xiàn)單點登錄，解決應用系統(tǒng)用戶信息分散管理、多次登入的問題，提高系統(tǒng)應用的便捷性和效率。

2.2 “黃河一張圖”服務的豐富

“黃河一張圖”服務基于國家天地圖、“水利一張圖”進行建設，截至 2018 年 1 月，可提供各類服務 100 多項。按照“基礎共享，專業(yè)自建，分布服務”的創(chuàng)新地理信息服務模式，基礎采用天地圖和“水利一張圖”提供的底圖，各專業(yè)（如水文、水質(zhì)、防汛、建管、水政等專業(yè)）發(fā)布自己的專題信息服務，同時依據(jù)統(tǒng)一接口方式進行發(fā)布，形成黃委統(tǒng)一的地理信息系統(tǒng)服務，可改變以往地理信息系統(tǒng)分頭、重復建設的現(xiàn)狀，節(jié)約了人力和財力。

黃委防汛抗旱綜合信息服務依托“黃河一張圖”項目提供的基礎空間地理服務，同時增加了防指二期建設的 13 類單要素專題服務，包括河流、湖泊、水庫、控制站、堤防、海堤、泵站、水閘、灌區(qū)、蓄滯洪區(qū)、跨河工程、治河工程、險工險點[5]。

2.3 面向防汛業(yè)務的資源服務

黃委防汛業(yè)務涉及的信息種類繁多，既包括防汛工作核心的水情、雨情、工情、險情、災情等結(jié)構(gòu)化屬性數(shù)據(jù)，也包括電子公文、防汛業(yè)務相關圖片和視頻等非結(jié)構(gòu)化數(shù)據(jù)，還包括矢量和遙感影像等基礎地理空間信息數(shù)據(jù)。數(shù)據(jù)的來源也不盡相同，既有來自于國家防指二期項目數(shù)據(jù)匯集平臺、防洪工程和地理空間數(shù)據(jù)庫的數(shù)據(jù)，也有來自于黃委數(shù)據(jù)中心目前已匯集的具有黃委特色的防汛業(yè)務和地理空間等數(shù)據(jù)，還有來自于公眾信息發(fā)布平臺的輿情及氣象等數(shù)據(jù)。面向防汛業(yè)務的信息資源服務架構(gòu)如圖3 所示。

圖3 面向防汛業(yè)務的信息資源服務架構(gòu)

根據(jù)防汛數(shù)據(jù)支撐層數(shù)據(jù)的特點和業(yè)務使用要求，分別構(gòu)建 REST，Web Service 數(shù)據(jù)訪問，以及報表、數(shù)據(jù)爬取、Web Socket 即時通信和靜態(tài)數(shù)據(jù)等服務，集中統(tǒng)一地提供服務。通過建設面向防汛業(yè)務的信息資源服務，形成統(tǒng)一的信息服務資源。各類防汛信息的處理方式如下：

1）防汛中常用的水情、雨情、工情、險情、災情、防汛隊伍和視頻監(jiān)視點等信息，具有包含的信息量較大，會被各類業(yè)務系統(tǒng)頻繁調(diào)用和查詢的特點，因此，采用占用系統(tǒng)資源小，并且與各類應用程序松耦合的 REST 服務作為業(yè)務應用的訪問接口。

2）對于氣象、輿情、突發(fā)事件、預警、值班和工作部署動態(tài)等信息，數(shù)據(jù)來源是沒有提供數(shù)據(jù)庫或數(shù)據(jù)接口訪問方式的黃委辦公系統(tǒng)或外部公眾的公眾服務平臺。為了將數(shù)據(jù)信息從黃委相關業(yè)務系統(tǒng)或公眾服務網(wǎng)站上提取出來，開發(fā)了數(shù)據(jù)爬取服務對這類數(shù)據(jù)進行提取和加工處理。

3）對于法律法規(guī)、規(guī)章制度、防汛預案、工作檢查、會議資料、歷史和工程資料等信息，由于這類信息主要以文檔的格式保存，相對來說在一定時間段內(nèi)不存在加大內(nèi)容改變的問題。因此通過將文檔數(shù)據(jù)進行統(tǒng)一的格式化處理之后，構(gòu)建靜態(tài)數(shù)據(jù)服務訪問接口[6]。

3 結(jié)語

按照“邊整合、邊應用、邊完善”的建設思路，綜合信息服務系統(tǒng)的成果已在黃委全面推廣使用，對黃委、省、市、縣各級河務部門防汛工作提供了支撐。下一步將在現(xiàn)有成果的基礎上，重點完善和建設以下內(nèi)容：1）堅持“大平臺、大數(shù)據(jù)、大系統(tǒng)”的建設思路，以后所有新建的相關信息系統(tǒng)必須納入綜合信息服務系統(tǒng)進行統(tǒng)一管理；2）在做好系統(tǒng)等級保護、數(shù)據(jù)保密措施的前提下，堅持綜合信息服務系統(tǒng)一個 App 的原則，完善移動門戶的各項采集和查詢功能，加快業(yè)務系統(tǒng)的移動化；3）利用大數(shù)據(jù)、物聯(lián)網(wǎng)等先進技術(shù)，強化智能、智慧防汛，在主動防汛、提前預警方面進行突破；4）完善與水利部、流域省區(qū)的系統(tǒng)交互和會商協(xié)作。