基于“兩臺(tái)一庫”的云南省抗旱業(yè)務(wù)應(yīng)用系統(tǒng)設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)

楊 帆，鄧麗仙，付 奔，廖明瑜

（1．云南省水文水資源局，云南 昆明 650106；2.云南省水文水資源局昆明分局，云南 昆明 650106）

0 引言

干旱災(zāi)害是云南省最主要的自然災(zāi)害之一，每年都給云南省城鄉(xiāng)居民生活和工農(nóng)業(yè)生產(chǎn)造成不同程度的影響，嚴(yán)重制約了云南省社會(huì)經(jīng)濟(jì)的正常運(yùn)行。特別是20世紀(jì) 90年代以來，云南省干旱災(zāi)害表現(xiàn)出頻次增高、范圍廣、持續(xù)時(shí)間長和災(zāi)害損失加重等特點(diǎn)，已經(jīng)嚴(yán)重影響到人民群眾的日常生活和社會(huì)經(jīng)濟(jì)的發(fā)展。目前，云南省的抗旱管理工作主要依靠人工統(tǒng)計(jì)報(bào)表，手段落后，時(shí)效性差，對(duì)旱情的監(jiān)視、分析、預(yù)測(cè)和評(píng)估能力不足，掌握的信息不夠全面準(zhǔn)確，不能滿足防汛抗旱工作的需求。為積極應(yīng)對(duì)云南省近年來頻發(fā)的各種抗旱應(yīng)急事件，促進(jìn)云南省經(jīng)濟(jì)和社會(huì)的和諧發(fā)展，加快云南省抗旱業(yè)務(wù)應(yīng)用系統(tǒng)的開發(fā)和建設(shè)工作十分必要。

云南省具有較好的數(shù)據(jù)采集和共享基礎(chǔ)，現(xiàn)有水文站網(wǎng)、土壤墑情監(jiān)測(cè)站點(diǎn)所采集的數(shù)據(jù)和氣象部門共享的部分氣象數(shù)據(jù)將為系統(tǒng)建設(shè)和業(yè)務(wù)化運(yùn)行提供基本的數(shù)據(jù)保障。此外，為滿足云南省防汛抗旱減災(zāi)工作的需求，近年來云南省加大干旱監(jiān)測(cè)投入力度。另外，國家防汛抗旱指揮系統(tǒng)[1-2]也完成了相關(guān)內(nèi)容的建設(shè)，為建設(shè)基于前沿信息技術(shù)的云南省抗旱信息監(jiān)測(cè)、管理與展示系統(tǒng)奠定了基礎(chǔ)。

因此，結(jié)合實(shí)際工作需要，充分利用現(xiàn)代化的信息技術(shù)，建設(shè)省級(jí)、州（市）級(jí)抗旱業(yè)務(wù)應(yīng)用和移動(dòng)應(yīng)用終端信息等系統(tǒng)，加強(qiáng)旱情信息監(jiān)視、分析、預(yù)測(cè)、評(píng)估能力，密切監(jiān)視旱情的發(fā)展變化，正確認(rèn)識(shí)和模擬旱情的演變規(guī)律，實(shí)時(shí)掌握旱情變化規(guī)律，全面提升全省的旱情監(jiān)測(cè)水平，提高干旱災(zāi)害信息分析處理的時(shí)效性和準(zhǔn)確性，為抗旱防旱減災(zāi)決策提供科學(xué)依據(jù)，建設(shè)云南省抗旱業(yè)務(wù)應(yīng)用系統(tǒng)是可行的。

1 系統(tǒng)總體架構(gòu)

云南抗旱業(yè)務(wù)應(yīng)用系統(tǒng)基于“兩臺(tái)一庫”構(gòu)建，“兩臺(tái)一庫”具體內(nèi)容如下：

1）數(shù)據(jù)匯集平臺(tái)。主要是擴(kuò)充實(shí)時(shí)工情、干旱災(zāi)情、洪澇災(zāi)情、綜合管理信息匯集功能，實(shí)現(xiàn)所有防汛抗旱業(yè)務(wù)信息從橫向的水文、氣象、農(nóng)業(yè)、林業(yè)、民政、國土部門和縱向州市水利（務(wù)）向水利廳匯集的目標(biāo)。二期工程數(shù)據(jù)匯集平臺(tái)建設(shè)主要是匯集的功能擴(kuò)充和范圍擴(kuò)展。

2）應(yīng)用支撐平臺(tái)。云南抗旱業(yè)務(wù)應(yīng)用系統(tǒng)應(yīng)用支撐平臺(tái)建設(shè)針對(duì)數(shù)據(jù)量大、應(yīng)用范圍廣、業(yè)務(wù)需求復(fù)雜等情況，將采用多種先進(jìn)技術(shù)為防汛抗旱各業(yè)務(wù)應(yīng)用提供統(tǒng)一的技術(shù)架構(gòu)和運(yùn)行環(huán)境，為上層應(yīng)用建設(shè)提供基礎(chǔ)框架和底層通用服務(wù)，為數(shù)據(jù)存取和集成提供運(yùn)行平臺(tái)。

3）防汛抗旱綜合數(shù)據(jù)庫。云南省國家防汛抗旱指揮系統(tǒng)目前建設(shè)有實(shí)時(shí)雨水情、防洪工程、社會(huì)經(jīng)濟(jì)等數(shù)據(jù)庫，云南抗旱業(yè)務(wù)應(yīng)用系統(tǒng)主要建設(shè)內(nèi)容是補(bǔ)充完善實(shí)時(shí)雨水情數(shù)據(jù)庫，新建旱情和地理空間數(shù)據(jù)庫[3]。

旱情數(shù)據(jù)庫數(shù)據(jù)來源于省級(jí)民政、農(nóng)業(yè)、國土資源、林業(yè)等部門和州（市）水利（務(wù)）局上報(bào)的各類旱情報(bào)表，經(jīng)處理后形成統(tǒng)一、規(guī)范的旱情業(yè)務(wù)數(shù)據(jù)，為旱情業(yè)務(wù)系統(tǒng)提供數(shù)據(jù)支撐。

系統(tǒng)基于“兩臺(tái)一庫”技術(shù)架構(gòu)，應(yīng)用 WebGIS技術(shù)，采用 B/S 結(jié)構(gòu)系統(tǒng)，分為前端應(yīng)用、應(yīng)用服務(wù)、數(shù)據(jù)庫的分層模式。系統(tǒng)總體結(jié)構(gòu)如圖1所示。

圖1 系統(tǒng)總體結(jié)構(gòu)圖

其中，前端應(yīng)用包括旱情監(jiān)測(cè)、旱情預(yù)測(cè)、旱情評(píng)估、旱災(zāi)評(píng)估、抗旱會(huì)商等應(yīng)用功能。應(yīng)用服務(wù)包括數(shù)據(jù)匯集和應(yīng)用支撐平臺(tái)，以及信息匯集、交換與共享機(jī)制、系統(tǒng)內(nèi)部功能接口、操作協(xié)議/接口、三維 GIS 平臺(tái)等應(yīng)用支撐系統(tǒng)。數(shù)據(jù)庫包括公共、雨水情、氣象、工情、抗旱綜合信息、空間數(shù)據(jù)庫等。前端應(yīng)用和應(yīng)用服務(wù)部署在應(yīng)用服務(wù)器上，數(shù)據(jù)庫部署在數(shù)據(jù)庫服務(wù)器上[4]。

在技術(shù)體系上，使用 .Net 開發(fā) B/S[5]架構(gòu)，采用 WebService，AJAX 等核心技術(shù)，在保證技術(shù)先進(jìn)性的同時(shí)兼顧了技術(shù)實(shí)用性[6]。

2 抗旱業(yè)務(wù)應(yīng)用系統(tǒng)功能設(shè)計(jì)

云南抗旱業(yè)務(wù)應(yīng)用系統(tǒng)建設(shè)內(nèi)容包括旱情的綜合信息、監(jiān)視預(yù)警、預(yù)測(cè)、評(píng)估、會(huì)商、政策管理、旱災(zāi)評(píng)估，以及抗旱的能力建設(shè)、措施分析、調(diào)度調(diào)水和系統(tǒng)管理功能，還有州市級(jí)抗旱業(yè)務(wù)移動(dòng)應(yīng)用終端信息系統(tǒng)[7]。

2.1 旱情監(jiān)視預(yù)警

實(shí)現(xiàn)對(duì)人飲、城市、農(nóng)業(yè)、墑情、林業(yè)、民政、遙感、水文、氣象等旱情的監(jiān)視，根據(jù)旱情評(píng)估成果對(duì)達(dá)到預(yù)警指標(biāo)的旱情進(jìn)行告警。系統(tǒng)只對(duì)縣級(jí)以上旱情數(shù)據(jù)進(jìn)行監(jiān)控和告警。其中，墑情監(jiān)視數(shù)據(jù)來源于旱情信息采集系統(tǒng)中的固定墑情監(jiān)測(cè)站，人飲、城市、農(nóng)業(yè)等旱情統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)來源于統(tǒng)計(jì)報(bào)表上報(bào)系統(tǒng)，氣象、水文、林業(yè)、民政旱情數(shù)據(jù)分別來源于相關(guān)部門。旱情遙感監(jiān)測(cè)基于 GIS 顯示水利部遙感旱情監(jiān)測(cè)業(yè)務(wù)系統(tǒng)的分析成果[8]（氣象、農(nóng)情、墑情等遙感監(jiān)測(cè)成果，林業(yè)旱情等級(jí)分布圖等）。

2.2 旱情預(yù)測(cè)

旱情預(yù)測(cè)是綜合利用氣象、水文降水、氣溫、江河來水預(yù)測(cè)預(yù)報(bào)，以及江河、水庫蓄水、調(diào)水工程水源、城市水源地等可用水量，采用相似年份和成果及情景分析技術(shù)，利用旱情評(píng)估模型和方法對(duì)未來某一時(shí)段的旱情發(fā)展趨勢(shì)及等級(jí)進(jìn)行預(yù)測(cè)分析。旱情預(yù)測(cè)包括降水氣溫和江河來水預(yù)測(cè)預(yù)報(bào)，以及相似年份和旱情預(yù)測(cè)分析。預(yù)測(cè)結(jié)果以圖表的方式展示，同時(shí)系統(tǒng)提供當(dāng)前旱情監(jiān)測(cè)預(yù)警分析報(bào)告的模板，用戶可以下載編輯，并將編輯后的旱情報(bào)告上傳到系統(tǒng)中，此外，系統(tǒng)提供歷史旱情分析報(bào)告的鏈接。

2.3 旱災(zāi)評(píng)估

根據(jù)監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)和各地上報(bào)的報(bào)表數(shù)據(jù)等，系統(tǒng)依據(jù) SL 663—2014《干旱災(zāi)害等級(jí)標(biāo)準(zhǔn)》對(duì)干旱造成的損失和抗旱效益進(jìn)行評(píng)估。主要包括旱災(zāi)評(píng)估、旱災(zāi)損失估計(jì)和抗旱效益統(tǒng)計(jì)3個(gè)部分內(nèi)容，評(píng)估結(jié)果基于 GIS 實(shí)現(xiàn)旱災(zāi)分布圖的自動(dòng)生成，以不同顏色代表受災(zāi)面積、成災(zāi)面積、糧食減產(chǎn)、經(jīng)濟(jì)損失、抗旱投入、抗旱效益、與歷史同期對(duì)比情況及旱災(zāi)等級(jí)[9]。分布圖可以校對(duì)編輯，對(duì)于不合理的結(jié)果需人工對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行修正并確認(rèn)后方可存檔。

2.4 抗旱水量分析

根據(jù)各級(jí)供水方案，展示水資源和供用水情況，包括可供水量、需水量及相關(guān)方案（分農(nóng)業(yè)、工業(yè)和城鎮(zhèn)生活需水量）、供用水平衡分析等，結(jié)果以圖表和文檔形式展示，并提供方案更新修訂功能，為抗旱提供決策支持。

2.5 抗旱會(huì)商

抗旱會(huì)商主要為各級(jí)領(lǐng)導(dǎo)了解、掌握當(dāng)前旱情提供數(shù)據(jù)支撐和抗旱決策支持。需要了解干旱時(shí)間范圍內(nèi)區(qū)域人飲、農(nóng)業(yè)、城市旱情及土壤墑情信息，以及從林業(yè)、民政、氣象及水文部門獲取數(shù)據(jù)進(jìn)行分析比對(duì)，掌握目前旱情及今后旱情發(fā)展趨勢(shì)等信息。旱情系統(tǒng)主要提供的信息服務(wù)內(nèi)容包括基于 GIS 的旱情一張圖展示查詢功能、監(jiān)視產(chǎn)品查詢展現(xiàn)、抗旱管理信息等?；谏鲜鲂畔ⅲ瑫?huì)商系統(tǒng)提供會(huì)商文檔管理、演示及管理等功能，動(dòng)態(tài)顯示抗旱會(huì)商信息，以類似多媒體匯報(bào)的形式全面、直觀、集中地呈現(xiàn)給決策者。

2.6 抗旱管理

從抗旱規(guī)劃項(xiàng)目實(shí)施、服務(wù)隊(duì)、物資儲(chǔ)備、應(yīng)急水源工程等方面提供管理功能，基于 GIS 以圖表方式統(tǒng)計(jì)展示省、州（市）、縣（區(qū)）的抗旱規(guī)劃項(xiàng)目實(shí)施進(jìn)展，對(duì)于單項(xiàng)工程可在地圖上定位并標(biāo)注。主要有工程項(xiàng)目基本情況、建設(shè)進(jìn)展情況、運(yùn)行管理及發(fā)揮抗旱效益情況等內(nèi)容。

1）抗旱隊(duì)伍?；?GIS 以圖表方式展示省、州（市）、縣（區(qū)）抗旱服務(wù)隊(duì)相關(guān)情況，可自動(dòng)定位到某個(gè)具體州（市）、縣（區(qū)），并展示該區(qū)域的詳細(xì)情況。主要包括抗旱服務(wù)隊(duì)基本情況、抗旱效益、設(shè)備購置等。

2）抗旱物資儲(chǔ)備?；?GIS 以圖表方式展示抗旱物資的儲(chǔ)備與調(diào)撥等信息。展示全省抗旱物資倉庫分布及調(diào)度情況，包括倉庫名稱、位置及所有的物資內(nèi)容及倉庫相關(guān)聯(lián)系人信息，列表展示物資倉庫統(tǒng)計(jì)情況，點(diǎn)擊倉庫名稱可顯示抗旱物資統(tǒng)計(jì)情況詳細(xì)表格，以縣級(jí)行政區(qū)劃為單位制作并顯示抗旱物資的調(diào)撥分布圖，包括事件名稱、調(diào)撥時(shí)間、調(diào)撥倉庫、目的地、調(diào)撥物資、調(diào)撥狀態(tài)、目前的位置、預(yù)計(jì)到達(dá)時(shí)間等信息。

3）抗旱應(yīng)急水源工程運(yùn)行及建設(shè)進(jìn)展?；贕IS 以圖表方式展示抗旱應(yīng)急水源工程的運(yùn)行與建設(shè)進(jìn)展等信息，包括應(yīng)急水源工程分布、建設(shè)進(jìn)展及效益統(tǒng)計(jì)等。可以按照小型水庫、水井工程、引提水工程等類型展示（勾選復(fù)選框），地圖界面按照分級(jí)的方式展示，可先展示主要的工程，點(diǎn)擊工程可顯示詳細(xì)信息。

4）抗旱政策管理?？购嫡吖芾碇饕芾淼氖强h級(jí)以上行政單位，包括抗旱政策信息管理、抗旱政策填報(bào)統(tǒng)計(jì)和地圖展示3個(gè)部分?？购嫡咝畔⒐芾矸譃榭购狄?guī)劃和預(yù)案的內(nèi)容管理，包括數(shù)據(jù)的導(dǎo)入/導(dǎo)出、修改、添加、查詢、刪除、備份和恢復(fù)。上級(jí)單位可以對(duì)規(guī)劃和預(yù)案的內(nèi)容進(jìn)行查看，對(duì)下級(jí)單位的規(guī)劃和預(yù)案內(nèi)容的填寫情況進(jìn)行統(tǒng)計(jì)，同時(shí)在地圖上點(diǎn)擊某個(gè)行政區(qū)時(shí)，系統(tǒng)可將該行政區(qū)當(dāng)前旱情對(duì)應(yīng)的預(yù)案顯示出來，為決策提供依據(jù)。

2.7 系統(tǒng)管理

系統(tǒng)管理功能包括權(quán)限管理、監(jiān)視參數(shù)設(shè)置、菜單管理、系統(tǒng)日志管理等功能。結(jié)合省級(jí)、各州（市）業(yè)務(wù)工作需求賦予不同的訪問權(quán)限，不同級(jí)別的用戶登錄以后，將分別看到對(duì)應(yīng)地市的地圖界面及相關(guān)功能。同時(shí)為確保系統(tǒng)安全、穩(wěn)定地正常運(yùn)行，采取靈活、有效的動(dòng)態(tài)管理方式，將不同類別的用戶分配不同的功能使用權(quán)。

2.8 州市級(jí)抗旱業(yè)務(wù)應(yīng)用系統(tǒng)

州（市）、縣（區(qū)）各級(jí)用戶通過網(wǎng)絡(luò)連接，完成抗旱統(tǒng)計(jì)信息的在線填報(bào)、審核、匯總與入庫工作，以及以縣（區(qū)）級(jí)為統(tǒng)計(jì)單位的農(nóng)業(yè)、人飲、城市、林業(yè)、其他旱情等統(tǒng)計(jì)報(bào)表的上報(bào)管理。系統(tǒng)自動(dòng)計(jì)算州（市）級(jí)統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)，對(duì)表數(shù)據(jù)進(jìn)行自動(dòng)合理性、正確性校驗(yàn)和提示，并提供人工確認(rèn)審核功能。系統(tǒng)可以自動(dòng)對(duì)表數(shù)據(jù)的合理性、正確性進(jìn)行校驗(yàn)和提示，并提供人工確認(rèn)審核。

2.9 移動(dòng)應(yīng)用終端信息系統(tǒng)

移動(dòng)應(yīng)用終端信息系統(tǒng)作為云南省抗旱業(yè)務(wù)應(yīng)用系統(tǒng)在移動(dòng)端應(yīng)用的延伸和擴(kuò)展，系統(tǒng)的信息和數(shù)據(jù)支撐來源于系統(tǒng)數(shù)據(jù)庫，利用無線通信鏈路，在 PAD 和智能手機(jī)等終端設(shè)備上實(shí)現(xiàn)業(yè)務(wù)應(yīng)用系統(tǒng)旱情監(jiān)視預(yù)警、旱情預(yù)測(cè)評(píng)估、旱災(zāi)評(píng)估、抗旱水量分析、抗旱會(huì)商等成果信息的實(shí)時(shí)瀏覽，查詢和統(tǒng)計(jì)，抗旱調(diào)研工作現(xiàn)場(chǎng)資料采集，以及抗旱管理工作人員的通訊錄等辦公信息的快速查詢等，解決傳統(tǒng)辦公模式下信息獲取的時(shí)空限制問題。系統(tǒng)整合了內(nèi)外網(wǎng)數(shù)據(jù)交換、移動(dòng)通信、GPS 和 GIS 等多項(xiàng)技術(shù)，使用的網(wǎng)絡(luò)包括政務(wù)內(nèi)網(wǎng)、政務(wù)外網(wǎng)、移動(dòng)網(wǎng)絡(luò)，為保障系統(tǒng)安全，數(shù)據(jù)傳輸過程中進(jìn)行了加密，支持 iOS 和 Android 等主流移動(dòng)終端，無論是在外出差或是現(xiàn)場(chǎng)調(diào)研指揮，通過移動(dòng)終端應(yīng)用系統(tǒng)都能進(jìn)行信息的及時(shí)獲取，為抗旱管理人員日常工作和應(yīng)急決策提供快捷、便利和全面的信息支撐，輔助增強(qiáng)決策的合理性和科學(xué)性。

3 應(yīng)用情況

云南省抗旱業(yè)務(wù)應(yīng)用系統(tǒng)部署于云南省水利廳，目前系統(tǒng)已穩(wěn)定運(yùn)行2a 多，并取得以下成果：

1）在已有軟硬件環(huán)境的支撐下，初步建立具有監(jiān)視、預(yù)測(cè)、評(píng)估和會(huì)商的抗旱業(yè)務(wù)應(yīng)用系統(tǒng)，全面提升了云南省旱情信息監(jiān)視、分析、預(yù)測(cè)、評(píng)估能力，提高了云南省干旱災(zāi)害信息分析處理的時(shí)效性和準(zhǔn)確性，提升了云南省抗旱減災(zāi)業(yè)務(wù)的工作效率。

2）基于“兩臺(tái)一庫”技術(shù)架構(gòu)，通過水利、氣象、農(nóng)業(yè)、民政等多部門的數(shù)據(jù)采集和共享，實(shí)現(xiàn)了云南省抗旱數(shù)據(jù)采集自動(dòng)化、分析預(yù)測(cè)智能化、運(yùn)行管理規(guī)范化、調(diào)度決策科學(xué)化。

3）提高了云南省抗旱業(yè)務(wù)工作者的工作能力，能夠及時(shí)有效地監(jiān)測(cè)和分析干旱的發(fā)生、發(fā)展及影響范圍，有效提高云南省抗旱工作的決策服務(wù)水平，為各級(jí)領(lǐng)導(dǎo)和相關(guān)部門提供及時(shí)、準(zhǔn)確、優(yōu)質(zhì)、科學(xué)的服務(wù)，對(duì)制定抗旱政策、提高防災(zāi)減災(zāi)能力具有重要意義。

4 結(jié)語

云南省抗旱業(yè)務(wù)應(yīng)用系統(tǒng)是國家防汛抗旱指揮系統(tǒng)二期工程云南省本級(jí)工程的重要組成部分，該系統(tǒng)基于“兩臺(tái)一庫”技術(shù)架構(gòu)，充分發(fā)揮了 WebGIS 的信息更新及時(shí)、發(fā)布速度快、發(fā)布范圍廣等優(yōu)勢(shì)，實(shí)現(xiàn)了旱情監(jiān)測(cè)、預(yù)測(cè)、評(píng)估，以及旱災(zāi)評(píng)估、抗旱會(huì)商等功能，提升了云南省抗旱業(yè)務(wù)信息化水平，解決了云南省抗旱業(yè)務(wù)信息化程度低、信息互聯(lián)互通不暢、部門之間溝通協(xié)調(diào)不到位等問題，為加快云南省抗旱業(yè)務(wù)現(xiàn)代化發(fā)揮了重要作用，同時(shí)也為加快推進(jìn)云南省智慧水利現(xiàn)代化建設(shè)提供了積極、可行的經(jīng)驗(yàn)，具有重要的經(jīng)濟(jì)和社會(huì)效益。但該系統(tǒng)建設(shè)仍存在一些不足之處，如缺乏優(yōu)化配水功能、干旱影響因子選擇單一等，需在今后的研究和實(shí)踐中逐步摸索并完善。