辽宁省旱情监测预警与评估系统设计与实现

2014-02-20董婷婷党如童

水利技术监督 2014年6期

关键词：旱情校验抗旱

董婷婷于燕党如童

（辽宁省水利水电科学研究院，辽宁沈阳 110003）

辽宁省旱情监测预警与评估系统设计与实现

董婷婷于燕党如童

（辽宁省水利水电科学研究院，辽宁沈阳 110003）

系统采用B/S结构，以ArcGIS Server10为GIS平台、SQL Server2005为数据库服务器,搭建了4层结构框架，实现了干旱风险图、旱情监测、旱情评估、旱情预警预测和抗旱管理5大功能。目前系统整体运行情况良好，可以进行业务化运行。

旱情；监测预警；评估；系统

频繁发生的旱灾制约了辽宁省经济的快速增长，扰乱了人们的生活秩序，破坏了生态环境的可持续发展，因此，开展辽宁省旱情监测预警与评估系统建设具有重要的意义。

系统的建设对于今后抗旱减灾工作具有重要的意义,它有助于建立应对旱灾发生以及旱情发展变化的有效预警机制；有助于客观、真实地评估旱灾造成的各种损失；有助于建立旱灾信息发布的平台，为制定抗旱减灾策略提供科学依据。此外，对于水资源优化配置、农业节水灌溉、建设节水型社会、推进水利信息化建设等方面均有重要的意义。

1 系统设计

1.1 总体框架

按照系统实际需求，设计了系统总体框架，一共分为4层，分别是基础设施层、数据层、业务逻辑层和应用层。系统采用B/S结构，以ArcGISServer10为GIS平台、SQL Server2005为数据库服务器,操作系统的服务器端采用WindowsServer2003，客户端操作系统采用WindowsXP/Windows7。在软硬件环境的支撑下，利用各种技术手段，实现对辽宁省旱情数据的管理与服务。系统框架如图1所示。

基础设施层：是整个系统的基础保障，提供了系统安全、可靠和正常运行所必需的基础设施。采用虚拟化、集群、负载均衡、分层存储等技术构建计算资源池和存储资源池，提高核心服务器和存储设备的复用率及动态配置能力，从而节约后续购置和运行管理成本。基础设施层包括：服务器、磁盘阵列、光纤交换机、防火墙、监控设施、网络等。

数据层：是存放系统信息资源的实体层，是数据资源的最终载体。通过对各数据源进行转换、加工、提取、过滤等操作，最终以中心数据库的形式进行物理集中存储，向业务逻辑层提供数据支持。数据层包括：空间数据库、属性数据库和多媒体数据库。

业务逻辑层：是连接数据层与应用层的桥梁，为上层应用提供数据交换与集成服务。采用消息队列、WebService、日志复制、总线、数据抽取转换与加载等技术。业务逻辑层包括：地图服务、数据存取服务、单点登录服务、元数据服务、空间分析服务、统计服务等。

应用层：是系统的最高层,直接为应用进程提供服务。采用统一登录、、工作流管理、数据集成（数据同步）、内容管理、全文检索、WebService等技术。应用层包括：干旱风险图模块、检测模块、评估模块、预警预测模块和抗旱管理模块。

图1 系统框架图

1.2 功能设计

按照辽宁省抗旱工作的总体部署与实际需要，系统设计了5个功能模块，分别是干旱风险图模块、旱情监测模块、旱情评估模块、旱情预警预测模块和抗旱管理模块。系统的功能结构如图2所示。。

干旱风险图模块：通过对干旱影响因子的识别和分析，建立辽宁省干旱风险评价指标体系，评估区域干旱静态风险，绘制干旱风险图。

旱情监测模块：从气象、水文、土壤和遥感4个方面，选取12个指标，实现旱情监测功能。

旱情评估模块：从农业受旱、城市受旱和人口受旱3方面，选取8个指标，实现旱情评估功能。

旱情预警预测模块：从从短期旱情发展趋势预测和中长期旱情预测2方面，选取2各指标，实现旱情预警预测功能。

抗旱管理模块：从抗旱简报、抗旱报表、抗旱法规预案、抗旱资金投入等方面实现对抗旱业务的管理。

图2 系统功能结构图

1.3 数据库设计

数据库设计包括属性数据库、空间数据库和多媒体数据库的设计。该平台主要利用ArcSDE服务器把空间数据、属性数据和多媒体数据统一存储到SQL Server2005中，实现数据的有效管理。

空间数据库包括：水文站、水位站、雨量站、水库站、墒情站、蒸发站、河流、省市县行政区划、土地利用等15类矢量数据及1km分辨率的遥感影像数据。

属性数据库包括：水文属性信息、统计资料属性信息和基础资料属性信息。

（1）水文属性信息包括：测站编码、测站名称、测站地址、降雨量、降雨量距平百分率、最大无雨日数、有效降雨量、水库类型、水库蓄水量、水库蓄水量距平百分率、河道来水量、河道来水量距平百分率、地下水埋深、地下水埋深下降值、土壤墒情、旱情等级等。

（2）统计资料属性信息包括：省市县名称、代码、区域旱情等级、减产波动率、人口数、受旱人口数等。

（3）基础资料属性信息包括：河流名称、河流代码、土地利用类型、土地利用编码等。

多媒体数据库主要用于存放各类抗旱措施的工程照片、位置分布图、整体和局部照片以及各类抗旱宣传活动的图片、音频、视频资料等。

2 关键技术

2.1 Asp.Net技术

ASP.NET是微软公司推出的Web开发技术，是在Windows平台下的新型Web程序开发语言。ASP.NET以其良好的结构及扩展性、简易性、可用性、可缩放性、可管理性、高性能的执行效率、强大的工具和平台支持和良好的安全性等特点成为一种稳定而强大的Web语言，多用于网络程序、网站等的开发。

2.2 Silverlight技术

Silverlight技术是NET Framework的一项跨平台、跨浏览器的技术，能够创建具备丰富多媒体效果的交互式界面的下一代Web应用程序，即富型交互式应用程序（Rich Interactive Application，RIA）。

Silverlight开发平台集成了众多功能与复杂技术，具备许多优势：（1）WPF和XAML；（2）扩展的JavaScript；（3）支持跨浏览器与跨平台；（4）能够整合现有应用程序；（5）支持网络；（6）与.NET一脉相承；（7）LINQ。

3 系统主要功能

系统建成后主要实现5大功能，分别是干旱风险图功能、旱情监测功能、旱情评估功能、旱情预警预测功能和抗旱管理功能。

3.1 干旱风险图功能

通过对较低风险、低风险、中风险、较高风险和高风险5种干旱风险等级进行查询、显示、统计分析等操作，实现对干旱风险图的管理功能。同时实现对干旱风险影响因子（降雨量、蒸发量、气温、土壤、地形、土壤类型、玉米产量、抗旱应急供水能力、抗旱设备等）的查询、显示、更新等功能。

3.2 旱情监测功能

通过对轻度干旱、中度干旱、严重干旱和特大干旱4种旱情等级进行查询、显示、统计分析、专题图制作等操作，实现旱情监测功能，每旬发布一次旱情监测结果。

3.3 旱情评估功能

通过对轻度干旱、中度干旱、严重干旱和特大干旱4种旱情等级进行查询、显示、统计分析、报表制作等操作，实现旱情评估功能，每旬、月、年发布一次旱情评估结果。

3.4 旱情预警预测功能

通过对旱情缓解和旱情加重2种旱情发展趋势进行查询、显示等操作，实现旱情预测功能，其中每旬发布1次短期旱情预测结果，每年发布1次中长期旱情预测结果。同时根据旱情的发展趋势，发布旱情预警级别，共有4级分别是Ⅰ级预警、Ⅱ级预警、Ⅲ级预警和Ⅳ级预警，分别用红色、橙色、黄色、蓝色表示。

3.5 抗旱管理功能

通过对抗旱简报、抗旱报表、抗旱法规预案、抗旱资金投入等查询、显示、统计分析、报表制作、打印输出等操作，实现办公化的抗旱管理功能。

4 结语

在水利部公益性行业科研专项“辽西北农业干旱防御与抗旱减灾关键技术研究”和辽宁省科技厅农业攻关计划“辽宁省旱情监测与评估信息系统”的资助下，辽宁省旱情监测预警与评估系统于2010年开始建设，2012年建成，2013年投入试运行。试运行后，对2013年和2014年发生在辽宁省境内的春旱进行了成功的监测，并取得了理想的效果。同时，为了验证系统的可行性与稳定性，对2000年以来的典型干旱年，如2000～2003年、2006～2007年和2009年的旱灾情况进行了重现，其结果能够连续地揭示出现旱象、发生旱情、旱灾发生和旱情解除这样一个完整的干旱演变历程，系统整体运行情况良好，可以进行业务化运行。

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水利部关于批准发布水利行业标准的公告

中华人民共和国水利部公告

(2014年第49号)

中华人民共和国水利部批准《光电式液塑限测定仪校验方法》（SL113-2014）、《应变控制式无側限压缩仪校验方法》（SL117-2014）、《渗透仪校验方法》（SL115-2014）、《应变控制式三轴仪校验方法》（SL118-2014）、《固结仪校验方法》（SL114-2014）、《切土环刀校验方法》（SL110-2014）为水利行业标准，现予以公布。

序号标准名称标准编号替代标准号发布日期实施日期1 光电式液塑限测定仪校验方法 S L 1 1 3 -2 0 1 4 S L 1 1 3 -9 5 2 0 1 4 . 9 . 1 0 2 0 1 4 . 1 2 . 1 0 2 应变控制式无側限压缩仪校验方法 S L 1 1 7 -2 0 1 4 S L 1 1 7 -9 5 2 0 1 4 . 9 . 1 0 2 0 1 4 . 1 2 . 1 0 3 渗透仪校验方法 S L 1 1 5 -2 0 1 4 S L 1 1 5 -9 5 2 0 1 4 . 9 . 1 0 2 0 1 4 . 1 2 . 1 0 4 应变控制式三轴仪校验方法 S L 1 1 8 -2 0 1 4 S L 1 1 8 -9 5 2 0 1 4 . 9 . 1 0 2 0 1 4 . 1 2 . 1 0 5 固结仪校验方法 S L 1 1 4 -2 0 1 4 S L 1 1 4 -9 5 2 0 1 4 . 9 . 1 0 2 0 1 4 . 1 2 . 1 0 6 切土环刀校验方法 S L 1 1 0 -2 0 1 4 S L 1 1 0 -9 5 2 0 1 4 . 9 . 1 0 2 0 1 4 . 1 2 . 1 0

中华人民共和国水利部公告

(2014年第50号)

中华人民共和国水利部批准《水闸技术管理规程》（SL75-2014）为水利行业标准，现予以公布。