第一次全國自然災害綜合風險普查軟件系統(tǒng)簡介

張學華 廖永豐 崔燕 阿多

按照國務院第一次全國自然災害綜合風險普查領導小組辦公室印發(fā)的《第一次全國自然災害綜合風險普查總體方案》的總要求，綜合運用云計算、大數(shù)據(jù)、物聯(lián)網(wǎng)及空間地理信息等先進技術，于2020 年底建成橫向覆蓋全國陸域及領海的全國災害綜合風險普查軟件系統(tǒng)，構建“國家—省—市—縣”四級災害綜合風險普查數(shù)據(jù)庫體系（圖1），建設災害風險要素調查、隱患調查和風險評估與區(qū)劃系統(tǒng)，統(tǒng)一制備普查工作底圖，支撐調查數(shù)據(jù)的錄入、存儲、轉換、逐級上報與審核、逐級匯總分析，隱患調查與評估、風險評估與區(qū)劃，多行業(yè)（領域）的數(shù)據(jù)共享與交換，以及面向政府和社會多類型用戶的成果發(fā)布與應用。

普查軟件功能與使用需求

（一）軟件功能

根據(jù)建設總體目標，應急管理部會同自然資源部、生態(tài)環(huán)境部、住房城鄉(xiāng)建設部、交通運輸部、水利部、氣象局、林草局、地震局等部門和單位，計劃利用1 年時間，建成全國災害綜合風險普查軟件系統(tǒng)，形成“分級分業(yè)調度管理、一體化內外業(yè)采集、精細化質檢與核查、多災種風險評估與區(qū)劃、跨層級跨部門共享與分發(fā)、智能化制圖與多終端可視化”6 大核心能力。

1.分級分業(yè)調度管理功能

面向國家、省、地、縣四個行政管理層級以及應急管理、地震、地質、氣象、水利、海洋、林業(yè)和草原、住房和城鄉(xiāng)建設、交通、生態(tài)環(huán)境等行業(yè)部門，形成分級分業(yè)調度管理能力，能夠對全國災害綜合風險普查工作中外業(yè)采集、內業(yè)采集、風險評估等實施精細化過程管理，對普查任務、普查成果、保障資源等進行分級分業(yè)管理，通過對各項關鍵數(shù)據(jù)進行統(tǒng)計分析以及多維全景式可視化呈現(xiàn)，滿足各級各部門任務監(jiān)督、任務調度、進度管理等功能需求，為各級各部門普查工程管理人員提供全面、準確的信息及決策支持（圖2）。

2.一體化內外業(yè)數(shù)據(jù)采集功能

內業(yè)采集方面，充分利用應急管理、地震、地質、氣象、水利、海洋、林業(yè)和草原、住房和城鄉(xiāng)建設、交通、生態(tài)環(huán)境等行業(yè)已有的普查、調查數(shù)據(jù)庫和業(yè)務數(shù)據(jù)資料，按致災因子、承災體、歷史災害、綜合減災資源（能力）、重點隱患等災害信息類型進行匯集、清洗及標準化，并統(tǒng)一整理入庫。

外業(yè)采集方面，利用各類調查要素的空間矢量要素底圖，通過移動端App 現(xiàn)場調查與復核等多樣技術手段，全方位、多粒度采集各類災害屬性信息，形成完備的信息資源目錄。

3.精細化質檢與核查功能

圖1 “國家- 省-市- 縣”四級普查數(shù)據(jù)庫體系

圖2 普查系統(tǒng)涉及的部門和行業(yè)

按照分類校驗規(guī)則，對地震、地質、氣象、水旱、海洋、林業(yè)和草原火災等主要災害的致災危險性調查數(shù)據(jù)，對承災體、歷史災害、綜合減災資源（能力）、重點隱患等綜合要素調查數(shù)據(jù)的質量進行檢查和評價，包括對各類調查要素的空間矢量信息及災害風險屬性信息的正確性、完整性、規(guī)范性、邏輯一致性等進行檢查。

按照行業(yè)主管部門普查任務分工以及國家、省、地、縣4 級政府普查任務的組織實施要求，對各級各類組織實施主體普查任務的完成情況及其質量進行核查和驗收。能夠支持抽查、核查等多種技術手段實現(xiàn)對各層級各部門普查項目質量分布、執(zhí)行驗收等核心要素的精細化把控。

4.多災種風險評估與區(qū)劃功能

以普查工作采集的災害綜合風險數(shù)據(jù)為基礎，多對象、多方法、多尺度對地震、地質、氣象、水旱、海洋、林業(yè)和草原火災等單災種風險進行分析評估?；趩螢姆N調查成果，開展國家、省、地、縣4 級綜合災害風險的評估。根據(jù)風險評估結果，開展國家、省、地、縣4 級單災種風險區(qū)劃和防治區(qū)劃，以及多災種的綜合風險區(qū)劃和防治區(qū)劃。并能夠支持國家、省、地、縣4 級標準比例尺的單災種、多災種綜合風險評估專題圖、風險區(qū)劃圖、風險防治區(qū)劃圖等專題數(shù)據(jù)的標準化、規(guī)范化、自動化生產。

5.跨層級跨部門共享與分發(fā)功能

通過多部門、多層級跨平臺數(shù)據(jù)交換與共享系統(tǒng)能夠滿足國家、省、地、縣4 個行政管理層級，應急管理、地震、地質、氣象、水利、海洋、林業(yè)和草原、住房和城鄉(xiāng)建設、交通、生態(tài)環(huán)境等行業(yè)部門，跨部門、跨層級、跨平臺的災害普查數(shù)據(jù)與成果高效、安全、可靠、實時共享與分發(fā)的要求。并能夠根據(jù)需要，向普查辦匯交各行業(yè)的災害普查信息，向應急、地震、地質、氣象、水利、海洋、林業(yè)和草原、交通、生態(tài)環(huán)境等行業(yè)部門分發(fā)災害風險普查成果。

6.智能化制圖與多終端可視化功能

基于采集、質檢、評估與區(qū)劃、調度、制圖等過程形成的數(shù)據(jù)資源、產品，應用多要素的制圖模板以及符號庫，靈活配置專題要素，實現(xiàn)自適應、智能化制圖；并以桌面端、移動端、大屏端等多終端形式將多要素、多時次和多區(qū)域的全國災害綜合風險普查數(shù)據(jù)和成果，用熱力圖、柵格圖、聚集圖、雷達圖等表現(xiàn)形式，結合空間地理信息實現(xiàn)多維度與多時態(tài)查詢、統(tǒng)計、分析及二三維可視化展示。

（二）系統(tǒng)用戶與業(yè)務量分析

1.系統(tǒng)用戶數(shù)量分析

系統(tǒng)將面向國家、省、地、縣4 個層級的用戶，預計整個系統(tǒng)的用戶總量約197 萬人。

2.業(yè)務處理量分析

按照日均訪問用戶數(shù)占總用戶數(shù)的50%估算，則日均訪問用戶總數(shù)不低于98 萬人次/日。并發(fā)用戶量通常按日訪問量的30%估算，則信息系統(tǒng)并發(fā)用戶量不低于27 萬。

3.數(shù)據(jù)存儲總量分析

應急管理、地震、地質、氣象、水旱、海洋、林草、住建、環(huán)保、交通等10 個行業(yè)的數(shù)據(jù)，按照國家級、省級兩級存儲，預計數(shù)據(jù)存儲總量為5PB。

軟件系統(tǒng)架構簡介

（一）系統(tǒng)能力架構

為滿足全國災害綜合風險普查的各方面工作需求，軟件系統(tǒng)建設需要圍繞“分級分業(yè)調度管理、一體化內外業(yè)采集、精細化質檢與核查、多災種風險評估與區(qū)劃、跨層級跨部門共享與分發(fā)、智能化制圖與多終端可視化”6 大核心能力開展建設，系統(tǒng)建設的能力架構如圖3 所示。

（二）系統(tǒng)應用架構

全國災害綜合風險普查軟件系統(tǒng)充分利用云計算、大數(shù)據(jù)、移動互聯(lián)網(wǎng)等先進技術，按照統(tǒng)籌規(guī)劃、業(yè)務主導的總體原則開展系統(tǒng)的建設。為支撐風險普查業(yè)務模式，在應急管理部建設主系統(tǒng)，在自然資源部、生態(tài)環(huán)境部、住房城鄉(xiāng)建設部、交通運輸部、水利部、氣象局、林草局、地震局等多個行業(yè)部門和單位建設分系統(tǒng)。全國災害綜合風險普查軟件系統(tǒng)應用架構如圖4 所示。

基礎設施層。在國家和省兩級部署，部級硬件平臺部署在應急管理部以及自然資源部、生態(tài)環(huán)境部、住房城鄉(xiāng)建設部、交通運輸部、水利部、氣象局、林草局、地震局等云平臺或者服務器集群上；省級硬件平臺部署在各省政務云上，通過電子政務外網(wǎng)或者互聯(lián)網(wǎng)等連接成為一個整體。

數(shù)據(jù)資源層。建立全國災害風險普查數(shù)據(jù)庫和地震、氣象、水旱、海洋、林草、住建、交通等行業(yè)風險普查數(shù)據(jù)庫以及32 個省級數(shù)據(jù)庫（31 省和新疆生產建設兵團），采用國家級數(shù)據(jù)庫為主節(jié)點、各省級數(shù)據(jù)庫為分節(jié)點的分布式架構。主要存儲基礎數(shù)據(jù)、業(yè)務數(shù)據(jù)、共享數(shù)據(jù)、運行管理數(shù)據(jù)等資源。通過大數(shù)據(jù)管理與處理系統(tǒng)以及多部門、多層級跨平臺數(shù)據(jù)交換與共享系統(tǒng)實現(xiàn)數(shù)據(jù)的管理與共享分發(fā)。

圖3 普查系統(tǒng)能力架構

圖4 系統(tǒng)應用架構

服務支撐層。為調度管理、數(shù)據(jù)采集、質檢核查、評估區(qū)劃、風險普查制圖等業(yè)務化服務以及數(shù)據(jù)庫管理、平臺管理、集成管理等應用在基礎設施、數(shù)據(jù)、應用支撐等層級提供相應的通用服務。

業(yè)務應用層。形成基于云的全國災害綜合風險普查軟件系統(tǒng)，包括調度管理系統(tǒng)、數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)、數(shù)據(jù)質檢與核查系統(tǒng)、風險評估與區(qū)劃系統(tǒng)、制圖系統(tǒng)、系統(tǒng)集成與可視化服務系統(tǒng)等核心業(yè)務系統(tǒng)。

用戶層。軟件系統(tǒng)的用戶主要是參與全國災害綜合風險普查工作的國家、省、地、縣4 個行政管理層級，應急、地震、地質、氣象、水利、海洋、林業(yè)和草原、住房和城鄉(xiāng)建設、交通、生態(tài)環(huán)境等行業(yè)部門的管理人員、專業(yè)技術人員、調查人員等。

（三）數(shù)據(jù)架構

全國災害綜合風險普查軟件系統(tǒng)數(shù)據(jù)架構主要由數(shù)據(jù)獲取、數(shù)據(jù)預處理、數(shù)據(jù)存儲與管理、數(shù)據(jù)處理與服務等4 部分構成。入庫數(shù)據(jù)分為基礎、業(yè)務、共享和運行管理數(shù)據(jù)。數(shù)據(jù)架構如圖5 所示。

數(shù)據(jù)獲取。采集應急管理、地震、自然資源、氣象、水利、林業(yè)和草原、交通、住房和城鄉(xiāng)建設、生態(tài)環(huán)境等行業(yè)的內業(yè)數(shù)據(jù)；獲取和采集航天、航空、地面和水面的外業(yè)數(shù)據(jù)；接入天地圖數(shù)據(jù)、獲取遙感數(shù)據(jù)等空間信息。內業(yè)和外業(yè)采集的數(shù)據(jù)可包括普查信息表格等結構化數(shù)據(jù)和圖像、音頻、視頻以及地理信息矢量、柵格、標繪等非結構化數(shù)據(jù)。

數(shù)據(jù)預處理。對各行業(yè)已有的資料或者數(shù)據(jù)進行數(shù)據(jù)整理、數(shù)據(jù)標準化、數(shù)據(jù)整合，然后進行內業(yè)導入；對內外業(yè)采集的數(shù)據(jù)進行預處理，包括對文本、圖像、視頻等的提取、處理；對接入的空間基礎信息進行制備，包括調查底圖制備、專題要素制備等。

數(shù)據(jù)存儲與管理?；诖髷?shù)據(jù)管理與處理系統(tǒng)對內業(yè)采集和外業(yè)采集數(shù)據(jù)、空間基礎信息制備數(shù)據(jù)、系統(tǒng)運行數(shù)據(jù)等產生的基礎數(shù)據(jù)、業(yè)務數(shù)據(jù)、共享數(shù)據(jù)和運維數(shù)據(jù)等進行存儲與管理，為各個業(yè)務系統(tǒng)提供實時、近實時以及批處理等不同要求的數(shù)據(jù)訪問服務。

數(shù)據(jù)處理與服務。數(shù)據(jù)處理包括數(shù)據(jù)質檢與核查以及災害普查專題產品生產兩個方面，首先對普查數(shù)據(jù)進行正確性、完整性、規(guī)范性、邏輯一致性等檢查，而后，對已入庫和已預先處理、質檢完成的數(shù)據(jù)進行加工生產，完成包括各類單災種及綜合災害風險評估、災害風險區(qū)劃以及各類專題圖的制作；數(shù)據(jù)服務包括數(shù)據(jù)的共享與交換，完成跨層級、跨部門的普查信息匯集以及對所有涉災部門的普查產品按時、按需分發(fā)。

普查軟件業(yè)務系統(tǒng)簡介

（一）全國災害綜合風險普查調度管理系統(tǒng)

圖5 數(shù)據(jù)架構

全國災害綜合風險普查調度管理系統(tǒng)面向國家、省、地（市）、縣（區(qū)）4 個行政管理層級以及應急管理、地震、氣象、水利、地質、海洋、林草、住建、交通、生態(tài)環(huán)境等行業(yè)部門，基于普查調度管理系統(tǒng)，對全國災害綜合風險普查工作調查要素采集、風險評估區(qū)劃等實施情況進行精細化過程管理，對普查任務、普查成果、保障資源等進行分級分業(yè)管理，通過對各項關鍵數(shù)據(jù)進行統(tǒng)計分析以及多維度可視化呈現(xiàn)，滿足各級各部門任務監(jiān)督、任務調度、進度管理等功能需求，為各級各部門普查工程管理人員提供全面、準確的信息及決策支持。調度管理系統(tǒng)包括普查工作管理分系統(tǒng)、普查任務管理分系統(tǒng)、統(tǒng)計展示分系統(tǒng)、培訓學習分系統(tǒng)、系統(tǒng)管理分系統(tǒng)。

（二）全國災害綜合風險普查數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)

災害綜合風險普查數(shù)據(jù)采集是普查過程中工作量最大、涉及人員最多的環(huán)節(jié)，需要充分結合應急管理、地震、地質、氣象、水利、海洋、林草、住建、交通、生態(tài)環(huán)境等行業(yè)部門現(xiàn)有基礎數(shù)據(jù)、普查或調查數(shù)據(jù)以及業(yè)務數(shù)據(jù)等相關資料，經(jīng)過數(shù)據(jù)匯集、清洗及標準化后進行統(tǒng)一整理入庫。同時，利用“陸?？仗靺f(xié)同”的3S 技術，開發(fā)地震、氣象、水旱、海洋、森林和草原火災、房屋建筑與市政設施等災害調查數(shù)據(jù)采集分系統(tǒng)，歷史災害、承災體、綜合減災資源（能力）、重點隱患等專項調查與排查數(shù)據(jù)采集分系統(tǒng)以及專題矢量要素、風險調查空間要素等空間數(shù)據(jù)的制備分系統(tǒng)，實現(xiàn)平臺端、移動端等多終端應用，為災害信息調查人員提供高效、便利、自動化程度高的調查手段，提高普查工作的效率和準確性。

（三）全國災害綜合風險普查數(shù)據(jù)質檢與核查系統(tǒng)

全國災害綜合風險普查數(shù)據(jù)質檢與核查系統(tǒng)需要支持普查信息的質量檢查與確認工作。面向基礎性普查原始資料、多源遙感影像數(shù)據(jù)的處理和解譯、外業(yè)調查、災害風險評估、區(qū)劃與防治區(qū)劃、成果發(fā)布等工作的需求，結合全國災害綜合風險普查數(shù)據(jù)的特點，按照各災種數(shù)據(jù)生產單位制定的數(shù)據(jù)質檢規(guī)則，通過數(shù)據(jù)分級質檢與核查，確保數(shù)據(jù)成果的正確性、完整性、規(guī)范性與邏輯一致性。

（四）全國災害風險評估與區(qū)劃系統(tǒng)

以各類風險評估與區(qū)劃模型為基礎，構建面向國家、省、地、縣4 級用戶的全國災害綜合風險評估和區(qū)劃系統(tǒng)。支持多對象、多方法、多尺度的地震災害、水旱災害、氣象災害、森林草原火災、海洋災害等單災種風險評估以及歷史災害、綜合減災資源（能力）、重點隱患、承災體等的風險評估，同時支持多災種、多要素的綜合風險評估。基于風險評估成果，實現(xiàn)對各災種等不同尺度的單災種區(qū)劃與防治區(qū)劃，在此基礎上，通過疊置法、主導標志法、地理相關法、景觀制圖法、聚類分析法等定性和定量結合的方法，結合孕災環(huán)境、行政邊界、地理分區(qū)等要素信息，提供國家尺度、省尺度、市尺度、縣尺度等不同尺度的多災種、多要素的綜合風險區(qū)劃和防治區(qū)劃。

（五）災害風險普查制圖系統(tǒng)

基于采集、質檢、評估與區(qū)劃等過程形成的數(shù)據(jù)資源、產品及服務，應用多要素的制圖模板以及符號庫，靈活配置專題要素，實現(xiàn)自適應、智能化制圖，為主要災害致災調查與評估、承災體調查與評估、歷史災害調查與評估、綜合減災資源（能力）調查與評估、重點隱患排查、主要災害風險評估與區(qū)劃以及災害綜合風險評估與區(qū)劃統(tǒng)一提供專題制圖工具。

（六）系統(tǒng)集成與可視化服務系統(tǒng)

應用系統(tǒng)軟件總集成目標：技術實施上，實現(xiàn)“三類集成”（表現(xiàn)層集成、基礎功能服務集成、業(yè)務流程集成）完成應用系統(tǒng)軟件技術集成工作，組織管理上，通過“兩個統(tǒng)一”（統(tǒng)一技術要求，統(tǒng)一工程管理規(guī)范）來完成工程建設的組織管理工作，最終通過“技術+管理”，實現(xiàn)界面統(tǒng)一、功能可復用、結構可擴展、流程可定制的全國災害綜合風險普查軟件系統(tǒng)。

基于采集、質檢、評估與區(qū)劃、調度、制圖等過程形成的數(shù)據(jù)資源、產品，以桌面端、移動端、大屏端等多終端形式將多要素、多時次和多區(qū)域的災害綜合風險普查數(shù)據(jù)和成果，用熱力圖、柵格圖、聚集圖、雷達圖等表現(xiàn)形式，結合空間地理信息實現(xiàn)多維度與多時態(tài)查詢、統(tǒng)計、分析及二三維可視化展示。

（七）大數(shù)據(jù)管理與處理系統(tǒng)

大數(shù)據(jù)管理與處理系統(tǒng)是基于分布式、云計算、大數(shù)據(jù)、數(shù)據(jù)融合等技術，構建面向國家、省、地（市）、縣（區(qū)）4級的全國災害綜合風險大數(shù)據(jù)資源體系，完成數(shù)據(jù)標準、技術標準、管理標準和安全標準等方面的總體共性大數(shù)據(jù)管理與處理平臺建設工作，實現(xiàn)不同來源的結構化和非結構化災害綜合普查數(shù)據(jù)的分布式存儲、一體化管理和更新維護，支持不同地域十萬級用戶對于普查數(shù)據(jù)的并發(fā)訪問需求。

（八）多部門、多層級跨平臺數(shù)據(jù)交換與共享系統(tǒng)

圖6 普查平臺軟件部署方案

為滿足全國災害綜合風險普查軟件系統(tǒng)對內面向多個行業(yè)部門以及國家、省、地（市）、縣（區(qū)）4 級部門的數(shù)據(jù)交互與共享，對其他部門的成果與信息發(fā)布的需求，開發(fā)多部門、多層級跨平臺數(shù)據(jù)交換與共享系統(tǒng)。針對各業(yè)務系統(tǒng)的技術和體系結構，配置各業(yè)務系統(tǒng)的數(shù)據(jù)交換映射關系，橫向聯(lián)合多個業(yè)務部門及各業(yè)務應用系統(tǒng)，縱向貫通國家、省、地（市）、縣（區(qū)） 4 級，提供短消息、長文本、塊數(shù)據(jù)等不同類型數(shù)據(jù)的共享與交互手段，并能夠根據(jù)不同的權限、不同的信息訂閱分發(fā)機制，提供點對點、組播、廣播等共享交換模式， 提供數(shù)據(jù)流和共享服務 API 兩種形式的資源共享交換方式， 滿足不同場景下的數(shù)據(jù)交互與共享需求。 系統(tǒng)支持以各級應急管理部門為本級交換共享中心，其他行業(yè)部門為共享交換節(jié)點的運行模式。

（九）四級數(shù)據(jù)庫體系

按照全國自然災害綜合風險普查建設總要求，采用縱向覆蓋國家、省、市、縣四級行政管理層，橫向覆蓋應急管理部門及自然資源、生態(tài)環(huán)境、住房和城鄉(xiāng)建設、交通、水利、氣象、林草、地震等相關部門和單位的總體布局，建設全國災害綜合風險和減災能力數(shù)據(jù)庫體系。國家層級，在應急管理部建設全國自然災害綜合風險普查數(shù)據(jù)庫，相關部門和單位分別建設各災種和各專題災害風險普查數(shù)據(jù)庫。地方層面，各級應急管理部門和同級相關部門分別建設分數(shù)據(jù)庫，支撐本級、本部門災害風險普查工作及同級各部門數(shù)據(jù)交互與共享。

基于統(tǒng)一的標準規(guī)范、數(shù)據(jù)基準、分類體系、組織結構和編碼體系，對數(shù)據(jù)資源進行統(tǒng)一規(guī)劃，建設包括國家級數(shù)據(jù)庫、地方各級數(shù)據(jù)庫、各災種數(shù)據(jù)庫和各專題數(shù)據(jù)庫，對國家、省、市、縣多層災害風險數(shù)據(jù)進行調查、采集、質檢、核查、分析，實現(xiàn)各層級數(shù)據(jù)實時動態(tài)協(xié)同處理，通過云平臺對數(shù)據(jù)庫進行統(tǒng)一管理，支撐不同來源、不同結構的災害綜合風險普查數(shù)據(jù)跨部門、跨地區(qū)、跨領域交互與共享。

軟件與數(shù)據(jù)庫的建設與部署

按照普查總體方案的要求，行業(yè)軟件系統(tǒng)由各行業(yè)部門分別建設，分行業(yè)集成。通用軟件系統(tǒng)由應急管理部牽頭建設，提供所有行業(yè)部門使用。

全國災害綜合風險普查數(shù)據(jù)庫采用中央—省兩級“物理集中”，國家、省、市、縣四級“邏輯分散”的建設模式。中央部署于“應急云”省級平臺建議部署于各省大數(shù)據(jù)管理局的云平臺。

依托電子政務外網(wǎng)，在中央和省兩級部署，主平臺部署于應急管理部，分平臺部署在中國地震局、自然資源部、中國氣象局、水利部等單位（圖6）。