有關(guān)地質(zhì)災(zāi)害氣象風(fēng)險(xiǎn)預(yù)警預(yù)報(bào)系統(tǒng)云架構(gòu)設(shè)計(jì)的思考

胡 欣

（蘇州夢(mèng)圖地理信息系統(tǒng)有限責(zé)任公司，江蘇 蘇州 215000）

0 引言

本系統(tǒng)服務(wù)于地質(zhì)災(zāi)害決策管理部門(mén)，以地質(zhì)災(zāi)害臨災(zāi)監(jiān)測(cè)與地質(zhì)災(zāi)害氣象風(fēng)險(xiǎn)預(yù)警作為立項(xiàng)目標(biāo)，在已掌握的主要地質(zhì)災(zāi)害類(lèi)型、規(guī)模、時(shí)空分布、危害程度等基礎(chǔ)上，充分融合氣象實(shí)況預(yù)報(bào)、測(cè)繪及其他跨行業(yè)數(shù)據(jù)資源，建設(shè)本系統(tǒng)的基礎(chǔ)數(shù)據(jù)庫(kù)、操作數(shù)據(jù)庫(kù)與數(shù)據(jù)倉(cāng)庫(kù)，構(gòu)建集地質(zhì)災(zāi)害臨災(zāi)監(jiān)測(cè)、地質(zhì)災(zāi)害短臨預(yù)警、短期預(yù)報(bào)、中短期預(yù)報(bào)、長(zhǎng)期預(yù)測(cè)、產(chǎn)品制作、信息服務(wù)等功能于一體的信息平臺(tái)。

信息化系統(tǒng)的技術(shù)架構(gòu)經(jīng)歷了由單體架構(gòu)、分布式應(yīng)用、微服務(wù)架構(gòu)、云服務(wù)架構(gòu)等階段?，F(xiàn)今，全國(guó)同類(lèi)系統(tǒng)大多采用分布式架構(gòu)、CS+BS混合開(kāi)發(fā)模式，為全國(guó)各地汛期的地質(zhì)災(zāi)害氣象風(fēng)險(xiǎn)預(yù)警預(yù)報(bào)業(yè)務(wù)開(kāi)展提供了良好的技術(shù)保障。從未來(lái)趨勢(shì)上看，云服務(wù)架構(gòu)將在相當(dāng)長(zhǎng)的時(shí)間內(nèi)成為主流技術(shù)架構(gòu)，如何將其與預(yù)警預(yù)報(bào)業(yè)務(wù)緊密融合，并在架構(gòu)設(shè)計(jì)上予以重塑，這顯然是非常有必要的。

1 總體架構(gòu)設(shè)計(jì)

云服務(wù)架構(gòu)是基于統(tǒng)一的標(biāo)準(zhǔn)規(guī)范體系、安全防護(hù)體系，構(gòu)建云數(shù)據(jù)中心層、云服務(wù)中心層、云終端應(yīng)用層，其中云服務(wù)中心層包括基礎(chǔ)設(shè)施服務(wù)、大數(shù)據(jù)服務(wù)、氣象地圖分析服務(wù)、智能分析服務(wù)、平臺(tái)應(yīng)用服務(wù)等。

2 云數(shù)據(jù)中心

圖1 云架構(gòu)設(shè)計(jì)圖

云數(shù)據(jù)中心包括硬件設(shè)施建設(shè)、軟件運(yùn)行環(huán)境建設(shè)、數(shù)據(jù)庫(kù)建設(shè)，數(shù)據(jù)采集、匯交及ETL等工具集建設(shè)等，其采用虛擬化技術(shù)、大數(shù)據(jù)分布式存儲(chǔ)與分析架構(gòu)完成集群建設(shè)，可靈活擴(kuò)容數(shù)據(jù)存儲(chǔ)能力與算力。一方面基于虛擬化技術(shù)，將計(jì)算機(jī)、存儲(chǔ)器、數(shù)據(jù)庫(kù)、網(wǎng)絡(luò)設(shè)施等軟硬件設(shè)備組織起來(lái)，虛擬化成邏輯資源池，對(duì)上層提供虛擬化服務(wù)[1]。另一方面實(shí)現(xiàn)對(duì)地質(zhì)災(zāi)害、地質(zhì)環(huán)境、氣象實(shí)況預(yù)報(bào)、地理測(cè)繪及其他跨行業(yè)數(shù)據(jù)的集約管理，邏輯上組織構(gòu)成一個(gè)數(shù)據(jù)資源池，通過(guò)SDE與中間件技術(shù)，實(shí)現(xiàn)對(duì)海量、多源、異構(gòu)數(shù)據(jù)的一體化管理[2]。

圖2 云數(shù)據(jù)中心層設(shè)計(jì)圖

3 云服務(wù)中心

3.1 基礎(chǔ)設(shè)施服務(wù)

可讓用戶使用云端硬件資源與軟件環(huán)境，從而排除了在硬件設(shè)施、軟件環(huán)境、網(wǎng)頁(yè)瀏覽器等方面的差異化影響，可一定程度上解決市縣級(jí)及偏遠(yuǎn)地區(qū)地質(zhì)災(zāi)害決策管理部門(mén)信息化基礎(chǔ)設(shè)施不足的問(wèn)題。

3.2 大數(shù)據(jù)服務(wù)

可讓用戶標(biāo)準(zhǔn)化、快捷調(diào)用到云端的各類(lèi)數(shù)據(jù)產(chǎn)品。該服務(wù)通過(guò)封裝各類(lèi)數(shù)據(jù)服務(wù)接口，向終端應(yīng)用層提供數(shù)據(jù)服務(wù)。從接口類(lèi)型上，包括地災(zāi)數(shù)據(jù)接口、氣象數(shù)據(jù)接口、空間數(shù)據(jù)接口、行業(yè)數(shù)據(jù)接口、預(yù)警預(yù)報(bào)產(chǎn)品接口等。從服務(wù)方式上，包括公共數(shù)據(jù)接口、有償服務(wù)接口、內(nèi)部業(yè)務(wù)接口等。從接口管理上，包括接口申請(qǐng)、注冊(cè)、發(fā)布、注銷(xiāo)、管理、后臺(tái)計(jì)量等。在內(nèi)外部的數(shù)據(jù)接口調(diào)用過(guò)程中，基于指定接口的調(diào)用規(guī)范執(zhí)行。

圖3 大數(shù)據(jù)服務(wù)設(shè)計(jì)圖

3.3 地圖分析服務(wù)

可為用戶提供基于空間位置的有關(guān)地質(zhì)災(zāi)害及其衍生影響的云端信息服務(wù)及分析服務(wù)，包括瓦片地圖服務(wù)、矢量地圖服務(wù)、OGC服務(wù)（WMS服務(wù)、WFS服務(wù)、WCS服務(wù)、WMTS服務(wù)、WPS服務(wù)等）、空間分析服務(wù)（空間數(shù)據(jù)查詢服務(wù)、緩沖區(qū)分析服務(wù)、空間實(shí)體分析服務(wù)、聚合分析服務(wù)、路徑分析服務(wù)、影像分析服務(wù)等）及其他服務(wù)（資源目錄服務(wù)、檢查查詢服務(wù)、統(tǒng)計(jì)分析服務(wù)、Web發(fā)布服務(wù)等）。

圖4 地圖分析服務(wù)設(shè)計(jì)圖

3.4 智能分析服務(wù)

可為用戶提供云端的各級(jí)各類(lèi)地質(zhì)災(zāi)害臨災(zāi)監(jiān)測(cè)、預(yù)警預(yù)報(bào)、風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估等模型算法，該服務(wù)是基于懸浮式開(kāi)發(fā)框架、標(biāo)準(zhǔn)化開(kāi)發(fā)規(guī)范予以構(gòu)建，集約管理各類(lèi)功能服務(wù)，保證功能與數(shù)據(jù)的完全分離。該服務(wù)立足于建設(shè)標(biāo)準(zhǔn)的模型庫(kù)，按照統(tǒng)一的模型插件的建設(shè)規(guī)范，完成模型插件的設(shè)計(jì)、研發(fā)、上傳與管理。從模型算法類(lèi)型上，包括非線性模型、智能模型、統(tǒng)計(jì)模型、多元統(tǒng)計(jì)模型、極限平衡評(píng)價(jià)模型、信息量模型、定性模型等。從模型算法服務(wù)領(lǐng)域上，包括氣象多要素閾值監(jiān)測(cè)模型、多普勒空間監(jiān)測(cè)模型、地質(zhì)隱患點(diǎn)網(wǎng)格閾值監(jiān)測(cè)模型、地質(zhì)環(huán)境易發(fā)性分析模型及地質(zhì)災(zāi)害短臨預(yù)警、短期預(yù)報(bào)、中短期預(yù)報(bào)、長(zhǎng)期預(yù)測(cè)分析模型等。

圖5 智能分析服務(wù)設(shè)計(jì)圖

3.5 平臺(tái)應(yīng)用服務(wù)

可基于云數(shù)據(jù)中心及各類(lèi)服務(wù)，為用戶構(gòu)建本地信息化應(yīng)用及各類(lèi)示范建設(shè)項(xiàng)目提供支撐，用戶可基于云端資源快速構(gòu)建軟件系統(tǒng)，服務(wù)于汛期業(yè)務(wù)化的應(yīng)用需求。

4 云終端應(yīng)用

云終端應(yīng)用有兩種解決方案，一是基于C++輕內(nèi)核的CS云客戶端（可簡(jiǎn)稱(chēng)CCS，即CLOUD CS），一是基于JS的瀏覽器客戶端（CBS，即CLOUD BS），兩類(lèi)客戶端的數(shù)據(jù)都以網(wǎng)絡(luò)服務(wù)為主，支持各類(lèi)基礎(chǔ)設(shè)施服務(wù)、大數(shù)據(jù)服務(wù)、地圖分析服務(wù)、智能分析服務(wù)等。相比傳統(tǒng)CS、BS客戶端，云客戶端考慮有以下優(yōu)勢(shì)：

（1）云客戶端可直接使用云基礎(chǔ)設(shè)施服務(wù)，直接使用云端硬件資源與軟件環(huán)境，排除了使用者在硬件設(shè)施、軟件環(huán)境、網(wǎng)頁(yè)瀏覽器版本等方面影響，同時(shí)可提升安全防護(hù)能力。

（2）云客戶端的更新、迭代、升級(jí)、維護(hù)將采用云服務(wù)方式進(jìn)行，各類(lèi)云資源使用情況將自動(dòng)量算，實(shí)現(xiàn)運(yùn)營(yíng)維護(hù)的集約化。

（3）云客戶端實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)資源、服務(wù)體系的集約化，保障穩(wěn)定，同時(shí)集成BS和CS模式的技術(shù)優(yōu)點(diǎn)，適合采集、監(jiān)控、制作、服務(wù)平臺(tái)，非常輕便、安裝簡(jiǎn)便、繪圖和文檔制作便捷。 （4）輕內(nèi)核的CS客戶端可選擇依托網(wǎng)絡(luò)服務(wù)或者本地?cái)?shù)據(jù)服務(wù)，可較好控制性能，可建立本地緩存，加快整體效能，可在緊急情況下離線使用，保證業(yè)務(wù)的正常開(kāi)展。

5 結(jié)束語(yǔ)

該系統(tǒng)是我國(guó)地質(zhì)災(zāi)害決策管理部門(mén)用于地質(zhì)災(zāi)害臨災(zāi)監(jiān)測(cè)與氣象風(fēng)險(xiǎn)預(yù)警預(yù)報(bào)的信息化平臺(tái)，承擔(dān)著每年汛期防災(zāi)減災(zāi)的責(zé)任，責(zé)任重于泰山，每一條臨災(zāi)監(jiān)測(cè)的告警信號(hào)與預(yù)警信息都關(guān)聯(lián)著廣大人民的生命財(cái)產(chǎn)安全，因此，我們業(yè)內(nèi)每一位工作者都需要與時(shí)俱進(jìn)，積極采用先進(jìn)、實(shí)用的技術(shù)路線，為做實(shí)、做好該系統(tǒng)作出自己的貢獻(xiàn)。