地質災害氣象服務手機APP的研究與設計

李艷春 李華偉 劉佳

摘要：以現(xiàn)有氣象監(jiān)測數(shù)據(jù)、格點預報、預報預警、氣象災害指標數(shù)據(jù)庫、紅河州地質災害隱患點數(shù)據(jù)、紅河州地質災害信息資料數(shù)據(jù)、地質災害服務研究成果等為基礎，運用3S、大數(shù)據(jù)融合技術，建設氣象實況監(jiān)測、預報預警、專項服務、互動管理、隱患點降水量告警、災情上傳及管理、隱患點巡檢記錄等為一體的氣象監(jiān)測預報預警氣象服務系統(tǒng)（網頁平臺和手機APP），滿足了紅河州地質災害管理和監(jiān)測人員對專業(yè)精細氣象服務的需求，實現(xiàn)了聯(lián)合監(jiān)測與信息共享，建立了監(jiān)測預報與群防相結合的地質災害氣象監(jiān)測預警體系。

關鍵詞：地質災害;監(jiān)測預警;手機APP

1 引言

紅河州位于云南省東南部，北連昆明，東接文山，西鄰玉溪，南與越南接壤。境內地貌類型以高原和山地為主，江河切割深度大，山坡高陡，具有復雜的地質環(huán)境格局，穩(wěn)定性差。紅河州降雨季節(jié)集中，雨量及降雨強度時空分布極不均勻，雨季多局地暴雨和單點暴雨，短時強降雨尤為突出，復雜、脆弱的地質環(huán)境為崩塌、滑坡、泥石流等突發(fā)性地質災害的發(fā)生提供了有利的基礎條件，致使紅河州成為云南省地質災害危害最為嚴重的地州之一。

隨著移動互聯(lián)網的迅猛發(fā)展，人們獲取氣象信息的方式及對信息的需求也發(fā)生了很大的變化。建設智慧化、精細化的氣象服務系統(tǒng)，以滿足紅河州地質災害管理人員和監(jiān)測人員對專業(yè)精細氣象服務的需求，以及監(jiān)測人員隨時外出的工作特性，讓地質災害監(jiān)測員隨時隨地掌握天氣實況、預報預警、地質氣象服務等信息，從而采取有效措施以趨利避害，達到防災減災的目的。實現(xiàn)了聯(lián)合監(jiān)測與信息共享，建立了監(jiān)測預報與群防相結合的地質災害氣象監(jiān)測預警體系。

2 系統(tǒng)總體框架和開發(fā)技術

2.1 系統(tǒng)環(huán)境條件

系統(tǒng)后臺使用java語言進行開發(fā)。系統(tǒng)APP端基于Android平臺環(huán)境，采用java和kotlin編程語言進行開發(fā)。涉及rxjava、rxanroid（線程調度）、retrofit、okhttp（網絡請求）和tinker熱修復等關鍵開發(fā)技術。系統(tǒng)通過獲取并分析紅河州各級隱患點實時數(shù)據(jù)、格點產品資料以及各類氣象數(shù)據(jù)，建立氣象資料庫、氣象災害影響庫，加工相關服務產品。建立以android移動終端為載體的地質災害氣象服務。

2.2 平臺架構

平臺架構可分為數(shù)據(jù)層、事務層、應用層。

數(shù)據(jù)層為最底層數(shù)據(jù)傳輸支持，此層主要作用為采集綜合氣象數(shù)據(jù)傳輸?shù)狡脚_數(shù)據(jù)庫。需采集的數(shù)據(jù)有智能網格數(shù)據(jù)、氣象信息數(shù)據(jù)、氣象災害指標數(shù)據(jù)、地質災害隱患點數(shù)據(jù)、

事務層有分析數(shù)據(jù)加工產品以及公布服務的兩個職責。結合系統(tǒng)設置好的各類指標、閾值分析氣象產品資料，并進行加工形成圖形文字產品存儲到平臺數(shù)據(jù)庫，使用java語言編寫B(tài)/S結構服務接口，通過中間件技術公布服務接口，以供手機APP接入。一切服務以及數(shù)據(jù)均需編寫相關接口并進行公布。

應用層為智能移動終端手機APP，手機APP通過接入事務層中公布的接口，與系統(tǒng)服務器進行交互，并通過手機APP定位技術與地圖交互來展示紅河州范圍內任意地點的氣象格點實況、格點預報、雷達圖、告警信息、預警信息等資料。

3 系統(tǒng)實現(xiàn)關鍵技術

3.1精細化格點預報數(shù)據(jù)處理

近年來智能網格預報產品越來越多的應用到氣象服務業(yè)務中，目前網格的空間分辨率已達到5×5km，時間上則可實現(xiàn)逐3小時發(fā)布未來10天天氣預報。本系統(tǒng)綜合考慮數(shù)據(jù)計算效率和成本，運用雙線性插值方法進行空間降尺度，將智能網格預報插值成1×1km，提升了產品空間分辨率。雙線性插值法是由單變量的插值函數(shù)的線性插值擴展，其核心思想是在兩個方向分別進行一次線性插值。

3.2 未來10日天氣災害落區(qū)分析

對精細化格點預報進行綜合計算，合并未來10日逐3小時格點產品數(shù)據(jù)為日數(shù)據(jù)，計算步驟為：（1）獲取當日所有時間點數(shù)據(jù);（2）對每個格點產品中同一位置的數(shù)據(jù)進行平均或者累計計算從而獲得當日格點產品數(shù)據(jù);（3）判斷每個格點是否超出當日預警所設置的閾值邊界，如超出則保存該格點為對應災害;（4）計算該點位置是否覆蓋隱患點，從而獲取天氣災害落區(qū)數(shù)據(jù)產品;（5）對數(shù)據(jù)產品進行繪制獲得圖形產品疊加于WEBGIS中。

3.3 隱患點關聯(lián)最近氣象站點方法

獲取行業(yè)關注點經緯度數(shù)據(jù)，然后與所有氣象站點經緯度進行相減，得到所有氣象站點與關注點之間的距離，距離最小的那個站點就是與之關聯(lián)的氣象站點。計算公式如下：

其中，R為地球半徑，可取平均值 6371km;φ1， φ2表示兩點的緯度;Δλ 表示兩點經度的差值。

4手機APP主要功能

4.1 總體設計

紅河州地質災害氣象監(jiān)測預報預警氣象服務手機APP，依照地質災害監(jiān)測人員的關注點進行靈活的界面和內容的配置，并且提供更高效的數(shù)據(jù)顯示，給用戶更好的、及時的、人性化的、優(yōu)質的氣象服務。該手機APP主要包括監(jiān)測實況、預報預警、專項服務、互動管理四大模塊。用戶可以隨時隨地的查看地質災害隱患點的實時氣象要素、天氣預報預警、地質災害風險預警、地質災害氣象服務專報、來10天災害影響預報、任意隱患點未來10天逐3小時預報、任意隱患點降水量告警，地質災害檢測員可以上傳災情、上傳隱患點巡檢記錄，重要消息及信息管理人員可以通過手機下發(fā)信息，并實現(xiàn)了系統(tǒng)調用“告警鬧鈴”功能。

4.2 亮點設計

4.1.1 實時巡查日志錄入和災情上報

APP用戶通過此功能可實時上傳地質災害災情或險情受災情況等的圖片、文字、語音和視頻信息以及巡查記錄，且APP能自動獲取上報點的經緯度。上傳的信息管理用戶通過平臺均可查看和處理，為管理層提供更加準確及時的信息。

4.1.2 降雨實況實時告警

對1、3、6、12、24小時隱患點降水雨量超出閾值的信息進行提醒、記錄，超出閾值時可進行聲音提醒。告警的對象為與各隱患點相關的監(jiān)測人員及管理人員，實現(xiàn)點對人、人對的點的精準的信息服務。

4.1.3 近10日災害落區(qū)影響預報及預警

根據(jù)實際氣象狀況，未來時段氣象災害預警，實時自動監(jiān)測平臺隱患點運行的氣象風險值，及時自動提供氣象預警服務信息，精確提醒每次災害的范圍以及影響的隱患點信息。該功能主要通過分析未來10日天氣災害落區(qū)產品中，每個災害落區(qū)格點是否覆蓋具體的隱患點，來實現(xiàn)具體到每個隱患點的未來10日的氣象風險預警情況。

5 結論與展望

（1）針對紅河州復雜的地質環(huán)境格局和降雨特點，設計了地質災害氣象服務手機APP。

（2）地質災害氣象服務手機讓監(jiān)測人員隨時掌握氣象信息，實現(xiàn)了聯(lián)合監(jiān)測與信息共享，建立了監(jiān)測預報與群防相結合的地質災害氣象監(jiān)測預警體系。

（3）經過7個月的使用，為隱患點監(jiān)測提供了及時、準確的氣象保障服務，獲得了地質災害部門充分肯定。

（4）下一步將根據(jù)地質災害部門用戶對問題的反饋，不斷改進優(yōu)化平臺功能，增強專業(yè)氣象服務與地質災害行業(yè)服務的針對性，進一步提升平臺用戶的體驗和參與度。

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作者簡介：李艷春（1983- ），女，本科，工程師，研究方向：中短期天氣預報、應用氣象。

紅河州氣象局 ?云南 ?蒙自 ?661199