地质灾害气象服务手机APP的研究与设计

2021-09-10李艳春李华伟刘佳

科技研究 2021年8期

李艳春李华伟刘佳

摘要：以现有气象监测数据、格点预报、预报预警、气象灾害指标数据库、红河州地质灾害隐患点数据、红河州地质灾害信息资料数据、地质灾害服务研究成果等为基础，运用3S、大数据融合技术，建设气象实况监测、预报预警、专项服务、互动管理、隐患点降水量告警、灾情上传及管理、隐患点巡检记录等为一体的气象监测预报预警气象服务系统（网页平台和手机APP），满足了红河州地质灾害管理和监测人员对专业精细气象服务的需求，实现了联合监测与信息共享，建立了监测预报与群防相结合的地质灾害气象监测预警体系。

关键词：地质灾害;监测预警;手机APP

1 引言

红河州位于云南省东南部，北连昆明，东接文山，西邻玉溪，南与越南接壤。境内地貌类型以高原和山地为主，江河切割深度大，山坡高陡，具有复杂的地质环境格局，稳定性差。红河州降雨季节集中，雨量及降雨强度时空分布极不均匀，雨季多局地暴雨和单点暴雨，短时强降雨尤为突出，复杂、脆弱的地质环境为崩塌、滑坡、泥石流等突发性地质灾害的发生提供了有利的基础条件，致使红河州成为云南省地质灾害危害最为严重的地州之一。

随着移动互联网的迅猛发展，人们获取气象信息的方式及对信息的需求也发生了很大的变化。建设智慧化、精细化的气象服务系统，以满足红河州地质灾害管理人员和监测人员对专业精细气象服务的需求，以及监测人员随时外出的工作特性，让地质灾害监测员随时随地掌握天气实况、预报预警、地质气象服务等信息，从而采取有效措施以趋利避害，达到防灾减灾的目的。实现了联合监测与信息共享，建立了监测预报与群防相结合的地质灾害气象监测预警体系。

2 系统总体框架和开发技术

2.1 系统环境条件

系统后台使用java语言进行开发。系统APP端基于Android平台环境，采用java和kotlin编程语言进行开发。涉及rxjava、rxanroid（线程调度）、retrofit、okhttp（网络请求）和tinker热修复等关键开发技术。系统通过获取并分析红河州各级隐患点实时数据、格点产品资料以及各类气象数据，建立气象资料库、气象灾害影响库，加工相关服务产品。建立以android移动终端为载体的地质灾害气象服务。

2.2 平台架构

平台架构可分为数据层、事务层、应用层。

数据层为最底层数据传输支持，此层主要作用为采集综合气象数据传输到平台数据库。需采集的数据有智能网格数据、气象信息数据、气象灾害指标数据、地质灾害隐患点数据、

事务层有分析数据加工产品以及公布服务的两个职责。结合系统设置好的各类指标、阈值分析气象产品资料，并进行加工形成图形文字产品存储到平台数据库，使用java语言编写B/S结构服务接口，通过中间件技术公布服务接口，以供手机APP接入。一切服务以及数据均需编写相关接口并进行公布。

应用层为智能移动终端手机APP，手机APP通过接入事务层中公布的接口，与系统服务器进行交互，并通过手机APP定位技术与地图交互来展示红河州范围内任意地点的气象格点实况、格点预报、雷达图、告警信息、预警信息等资料。

3 系统实现关键技术

3.1精细化格点预报数据处理

近年来智能网格预报产品越来越多的应用到气象服务业务中，目前网格的空间分辨率已達到5×5km，时间上则可实现逐3小时发布未来10天天气预报。本系统综合考虑数据计算效率和成本，运用双线性插值方法进行空间降尺度，将智能网格预报插值成1×1km，提升了产品空间分辨率。双线性插值法是由单变量的插值函数的线性插值扩展，其核心思想是在两个方向分别进行一次线性插值。

3.2 未来10日天气灾害落区分析

对精细化格点预报进行综合计算，合并未来10日逐3小时格点产品数据为日数据，计算步骤为：（1）获取当日所有时间点数据;（2）对每个格点产品中同一位置的数据进行平均或者累计计算从而获得当日格点产品数据;（3）判断每个格点是否超出当日预警所设置的阈值边界，如超出则保存该格点为对应灾害;（4）计算该点位置是否覆盖隐患点，从而获取天气灾害落区数据产品;（5）对数据产品进行绘制获得图形产品叠加于WEBGIS中。

3.3 隐患点关联最近气象站点方法

获取行业关注点经纬度数据，然后与所有气象站点经纬度进行相减，得到所有气象站点与关注点之间的距离，距离最小的那个站点就是与之关联的气象站点。计算公式如下：

其中，R为地球半径，可取平均值 6371km;φ1， φ2表示两点的纬度;Δλ 表示两点经度的差值。

4手机APP主要功能

4.1 总体设计

红河州地质灾害气象监测预报预警气象服务手机APP，依照地质灾害监测人员的关注点进行灵活的界面和内容的配置，并且提供更高效的数据显示，给用户更好的、及时的、人性化的、优质的气象服务。该手机APP主要包括监测实况、预报预警、专项服务、互动管理四大模块。用户可以随时随地的查看地质灾害隐患点的实时气象要素、天气预报预警、地质灾害风险预警、地质灾害气象服务专报、来10天灾害影响预报、任意隐患点未来10天逐3小时预报、任意隐患点降水量告警，地质灾害检测员可以上传灾情、上传隐患点巡检记录，重要消息及信息管理人员可以通过手机下发信息，并实现了系统调用“告警闹铃”功能。

4.2 亮点设计

4.1.1 实时巡查日志录入和灾情上报

APP用户通过此功能可实时上传地质灾害灾情或险情受灾情况等的图片、文字、语音和视频信息以及巡查记录，且APP能自动获取上报点的经纬度。上传的信息管理用户通过平台均可查看和处理，为管理层提供更加准确及时的信息。

4.1.2 降雨实况实时告警

对1、3、6、12、24小时隐患点降水雨量超出阈值的信息进行提醒、记录，超出阈值时可进行声音提醒。告警的对象为与各隐患点相关的监测人员及管理人员，实现点对人、人对的点的精准的信息服务。

4.1.3 近10日灾害落区影响预报及预警

根据实际气象状况，未来时段气象灾害预警，实时自动监测平台隐患点运行的气象风险值，及时自动提供气象预警服务信息，精确提醒每次灾害的范围以及影响的隐患点信息。该功能主要通过分析未来10日天气灾害落区产品中，每个灾害落区格点是否覆盖具体的隐患点，来实现具体到每个隐患点的未来10日的气象风险预警情况。

5 结论与展望

（1）针对红河州复杂的地质环境格局和降雨特点，设计了地质灾害气象服务手机APP。

（2）地质灾害气象服务手机让监测人员随时掌握气象信息，实现了联合监测与信息共享，建立了监测预报与群防相结合的地质灾害气象监测预警体系。

（3）经过7个月的使用，为隐患点监测提供了及时、准确的气象保障服务，获得了地质灾害部门充分肯定。

（4）下一步将根据地质灾害部门用户对问题的反馈，不断改进优化平台功能，增强专业气象服务与地质灾害行业服务的针对性，进一步提升平台用户的体验和参与度。