基于“两台一库”的云南省抗旱业务应用系统设计与实现

杨 帆，邓丽仙，付 奔，廖明瑜

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

0 引言

干旱灾害是云南省最主要的自然灾害之一，每年都给云南省城乡居民生活和工农业生产造成不同程度的影响，严重制约了云南省社会经济的正常运行。特别是20世纪 90年代以来，云南省干旱灾害表现出频次增高、范围广、持续时间长和灾害损失加重等特点，已经严重影响到人民群众的日常生活和社会经济的发展。目前，云南省的抗旱管理工作主要依靠人工统计报表，手段落后，时效性差，对旱情的监视、分析、预测和评估能力不足，掌握的信息不够全面准确，不能满足防汛抗旱工作的需求。为积极应对云南省近年来频发的各种抗旱应急事件，促进云南省经济和社会的和谐发展，加快云南省抗旱业务应用系统的开发和建设工作十分必要。

云南省具有较好的数据采集和共享基础，现有水文站网、土壤墒情监测站点所采集的数据和气象部门共享的部分气象数据将为系统建设和业务化运行提供基本的数据保障。此外，为满足云南省防汛抗旱减灾工作的需求，近年来云南省加大干旱监测投入力度。另外，国家防汛抗旱指挥系统[1-2]也完成了相关内容的建设，为建设基于前沿信息技术的云南省抗旱信息监测、管理与展示系统奠定了基础。

因此，结合实际工作需要，充分利用现代化的信息技术，建设省级、州（市）级抗旱业务应用和移动应用终端信息等系统，加强旱情信息监视、分析、预测、评估能力，密切监视旱情的发展变化，正确认识和模拟旱情的演变规律，实时掌握旱情变化规律，全面提升全省的旱情监测水平，提高干旱灾害信息分析处理的时效性和准确性，为抗旱防旱减灾决策提供科学依据，建设云南省抗旱业务应用系统是可行的。

1 系统总体架构

云南抗旱业务应用系统基于“两台一库”构建，“两台一库”具体内容如下：

1）数据汇集平台。主要是扩充实时工情、干旱灾情、洪涝灾情、综合管理信息汇集功能，实现所有防汛抗旱业务信息从横向的水文、气象、农业、林业、民政、国土部门和纵向州市水利（务）向水利厅汇集的目标。二期工程数据汇集平台建设主要是汇集的功能扩充和范围扩展。

2）应用支撑平台。云南抗旱业务应用系统应用支撑平台建设针对数据量大、应用范围广、业务需求复杂等情况，将采用多种先进技术为防汛抗旱各业务应用提供统一的技术架构和运行环境，为上层应用建设提供基础框架和底层通用服务，为数据存取和集成提供运行平台。

3）防汛抗旱综合数据库。云南省国家防汛抗旱指挥系统目前建设有实时雨水情、防洪工程、社会经济等数据库，云南抗旱业务应用系统主要建设内容是补充完善实时雨水情数据库，新建旱情和地理空间数据库[3]。

旱情数据库数据来源于省级民政、农业、国土资源、林业等部门和州（市）水利（务）局上报的各类旱情报表，经处理后形成统一、规范的旱情业务数据，为旱情业务系统提供数据支撑。

系统基于“两台一库”技术架构，应用 WebGIS技术，采用 B/S 结构系统，分为前端应用、应用服务、数据库的分层模式。系统总体结构如图1所示。

图1 系统总体结构图

其中，前端应用包括旱情监测、旱情预测、旱情评估、旱灾评估、抗旱会商等应用功能。应用服务包括数据汇集和应用支撑平台，以及信息汇集、交换与共享机制、系统内部功能接口、操作协议/接口、三维 GIS 平台等应用支撑系统。数据库包括公共、雨水情、气象、工情、抗旱综合信息、空间数据库等。前端应用和应用服务部署在应用服务器上，数据库部署在数据库服务器上[4]。

在技术体系上，使用 .Net 开发 B/S[5]架构，采用 WebService，AJAX 等核心技术，在保证技术先进性的同时兼顾了技术实用性[6]。

2 抗旱业务应用系统功能设计

云南抗旱业务应用系统建设内容包括旱情的综合信息、监视预警、预测、评估、会商、政策管理、旱灾评估，以及抗旱的能力建设、措施分析、调度调水和系统管理功能，还有州市级抗旱业务移动应用终端信息系统[7]。

2.1 旱情监视预警

实现对人饮、城市、农业、墒情、林业、民政、遥感、水文、气象等旱情的监视，根据旱情评估成果对达到预警指标的旱情进行告警。系统只对县级以上旱情数据进行监控和告警。其中，墒情监视数据来源于旱情信息采集系统中的固定墒情监测站，人饮、城市、农业等旱情统计数据来源于统计报表上报系统，气象、水文、林业、民政旱情数据分别来源于相关部门。旱情遥感监测基于 GIS 显示水利部遥感旱情监测业务系统的分析成果[8]（气象、农情、墒情等遥感监测成果，林业旱情等级分布图等）。

2.2 旱情预测

旱情预测是综合利用气象、水文降水、气温、江河来水预测预报，以及江河、水库蓄水、调水工程水源、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术，利用旱情评估模型和方法对未来某一时段的旱情发展趋势及等级进行预测分析。旱情预测包括降水气温和江河来水预测预报，以及相似年份和旱情预测分析。预测结果以图表的方式展示，同时系统提供当前旱情监测预警分析报告的模板，用户可以下载编辑，并将编辑后的旱情报告上传到系统中，此外，系统提供历史旱情分析报告的链接。

2.3 旱灾评估

根据监测数据和各地上报的报表数据等，系统依据 SL 663—2014《干旱灾害等级标准》对干旱造成的损失和抗旱效益进行评估。主要包括旱灾评估、旱灾损失估计和抗旱效益统计3个部分内容，评估结果基于 GIS 实现旱灾分布图的自动生成，以不同颜色代表受灾面积、成灾面积、粮食减产、经济损失、抗旱投入、抗旱效益、与历史同期对比情况及旱灾等级[9]。分布图可以校对编辑，对于不合理的结果需人工对数据进行修正并确认后方可存档。

2.4 抗旱水量分析

根据各级供水方案，展示水资源和供用水情况，包括可供水量、需水量及相关方案（分农业、工业和城镇生活需水量）、供用水平衡分析等，结果以图表和文档形式展示，并提供方案更新修订功能，为抗旱提供决策支持。

2.5 抗旱会商

抗旱会商主要为各级领导了解、掌握当前旱情提供数据支撑和抗旱决策支持。需要了解干旱时间范围内区域人饮、农业、城市旱情及土壤墒情信息，以及从林业、民政、气象及水文部门获取数据进行分析比对，掌握目前旱情及今后旱情发展趋势等信息。旱情系统主要提供的信息服务内容包括基于 GIS 的旱情一张图展示查询功能、监视产品查询展现、抗旱管理信息等。基于上述信息，会商系统提供会商文档管理、演示及管理等功能，动态显示抗旱会商信息，以类似多媒体汇报的形式全面、直观、集中地呈现给决策者。

2.6 抗旱管理

从抗旱规划项目实施、服务队、物资储备、应急水源工程等方面提供管理功能，基于 GIS 以图表方式统计展示省、州（市）、县（区）的抗旱规划项目实施进展，对于单项工程可在地图上定位并标注。主要有工程项目基本情况、建设进展情况、运行管理及发挥抗旱效益情况等内容。

1）抗旱队伍。基于 GIS 以图表方式展示省、州（市）、县（区）抗旱服务队相关情况，可自动定位到某个具体州（市）、县（区），并展示该区域的详细情况。主要包括抗旱服务队基本情况、抗旱效益、设备购置等。

2）抗旱物资储备。基于 GIS 以图表方式展示抗旱物资的储备与调拨等信息。展示全省抗旱物资仓库分布及调度情况，包括仓库名称、位置及所有的物资内容及仓库相关联系人信息，列表展示物资仓库统计情况，点击仓库名称可显示抗旱物资统计情况详细表格，以县级行政区划为单位制作并显示抗旱物资的调拨分布图，包括事件名称、调拨时间、调拨仓库、目的地、调拨物资、调拨状态、目前的位置、预计到达时间等信息。

3）抗旱应急水源工程运行及建设进展。基于GIS 以图表方式展示抗旱应急水源工程的运行与建设进展等信息，包括应急水源工程分布、建设进展及效益统计等。可以按照小型水库、水井工程、引提水工程等类型展示（勾选复选框），地图界面按照分级的方式展示，可先展示主要的工程，点击工程可显示详细信息。

4）抗旱政策管理。抗旱政策管理主要管理的是县级以上行政单位，包括抗旱政策信息管理、抗旱政策填报统计和地图展示3个部分。抗旱政策信息管理分为抗旱规划和预案的内容管理，包括数据的导入/导出、修改、添加、查询、删除、备份和恢复。上级单位可以对规划和预案的内容进行查看，对下级单位的规划和预案内容的填写情况进行统计，同时在地图上点击某个行政区时，系统可将该行政区当前旱情对应的预案显示出来，为决策提供依据。

2.7 系统管理

系统管理功能包括权限管理、监视参数设置、菜单管理、系统日志管理等功能。结合省级、各州（市）业务工作需求赋予不同的访问权限，不同级别的用户登录以后，将分别看到对应地市的地图界面及相关功能。同时为确保系统安全、稳定地正常运行，采取灵活、有效的动态管理方式，将不同类别的用户分配不同的功能使用权。

2.8 州市级抗旱业务应用系统

州（市）、县（区）各级用户通过网络连接，完成抗旱统计信息的在线填报、审核、汇总与入库工作，以及以县（区）级为统计单位的农业、人饮、城市、林业、其他旱情等统计报表的上报管理。系统自动计算州（市）级统计数据，对表数据进行自动合理性、正确性校验和提示，并提供人工确认审核功能。系统可以自动对表数据的合理性、正确性进行校验和提示，并提供人工确认审核。

2.9 移动应用终端信息系统

移动应用终端信息系统作为云南省抗旱业务应用系统在移动端应用的延伸和扩展，系统的信息和数据支撑来源于系统数据库，利用无线通信链路，在 PAD 和智能手机等终端设备上实现业务应用系统旱情监视预警、旱情预测评估、旱灾评估、抗旱水量分析、抗旱会商等成果信息的实时浏览，查询和统计，抗旱调研工作现场资料采集，以及抗旱管理工作人员的通讯录等办公信息的快速查询等，解决传统办公模式下信息获取的时空限制问题。系统整合了内外网数据交换、移动通信、GPS 和 GIS 等多项技术，使用的网络包括政务内网、政务外网、移动网络，为保障系统安全，数据传输过程中进行了加密，支持 iOS 和 Android 等主流移动终端，无论是在外出差或是现场调研指挥，通过移动终端应用系统都能进行信息的及时获取，为抗旱管理人员日常工作和应急决策提供快捷、便利和全面的信息支撑，辅助增强决策的合理性和科学性。

3 应用情况

云南省抗旱业务应用系统部署于云南省水利厅，目前系统已稳定运行2a 多，并取得以下成果：

1）在已有软硬件环境的支撑下，初步建立具有监视、预测、评估和会商的抗旱业务应用系统，全面提升了云南省旱情信息监视、分析、预测、评估能力，提高了云南省干旱灾害信息分析处理的时效性和准确性，提升了云南省抗旱减灾业务的工作效率。

2）基于“两台一库”技术架构，通过水利、气象、农业、民政等多部门的数据采集和共享，实现了云南省抗旱数据采集自动化、分析预测智能化、运行管理规范化、调度决策科学化。

3）提高了云南省抗旱业务工作者的工作能力，能够及时有效地监测和分析干旱的发生、发展及影响范围，有效提高云南省抗旱工作的决策服务水平，为各级领导和相关部门提供及时、准确、优质、科学的服务，对制定抗旱政策、提高防灾减灾能力具有重要意义。

4 结语

云南省抗旱业务应用系统是国家防汛抗旱指挥系统二期工程云南省本级工程的重要组成部分，该系统基于“两台一库”技术架构，充分发挥了 WebGIS 的信息更新及时、发布速度快、发布范围广等优势，实现了旱情监测、预测、评估，以及旱灾评估、抗旱会商等功能，提升了云南省抗旱业务信息化水平，解决了云南省抗旱业务信息化程度低、信息互联互通不畅、部门之间沟通协调不到位等问题，为加快云南省抗旱业务现代化发挥了重要作用，同时也为加快推进云南省智慧水利现代化建设提供了积极、可行的经验，具有重要的经济和社会效益。但该系统建设仍存在一些不足之处，如缺乏优化配水功能、干旱影响因子选择单一等，需在今后的研究和实践中逐步摸索并完善。