陳德勇

(燈塔市水利工作服務(wù)中心，遼寧 遼陽(yáng) 111300)

1 基本現(xiàn)狀分析

燈塔市位于遼寧省中部，地處E122°′52′30″-123°40′7″，N41°14′20″-41°36′40″之間，總面積1332.6km2，屬于我國(guó)重要的淡水魚(yú)養(yǎng)殖和商品糧生產(chǎn)基地。市轄區(qū)為溫暖帶季風(fēng)氣候，四季特征為冬冷干燥少雪、秋高氣爽、夏季多雨炎熱、春季多風(fēng)少雨，年均氣溫7.5℃，年降水量760mm。歷史資料顯示，燈塔市曾多次發(fā)生旱災(zāi)和洪澇險(xiǎn)情，為了提高抗旱能力和防汛會(huì)商系統(tǒng)建設(shè)，燈塔市水利局以水文模擬、云技術(shù)、大數(shù)據(jù)等高新技術(shù)為手段，擬定在全市范圍內(nèi)積極開(kāi)展現(xiàn)代化水利建設(shè)和防汛抗旱系統(tǒng)升級(jí)改造工作，緊抓大數(shù)據(jù)建設(shè)的歷史性機(jī)遇和高新技術(shù)熱點(diǎn)，切實(shí)提升全區(qū)域防洪抗旱調(diào)度水平[1]。

在水利信息化建設(shè)過(guò)程河流監(jiān)測(cè)、山洪災(zāi)害預(yù)警、水資源監(jiān)測(cè)、防汛指揮等系統(tǒng)與防汛工作密切相關(guān)，當(dāng)前主要由各個(gè)部門(mén)自主牽頭建設(shè)相應(yīng)的業(yè)務(wù)系統(tǒng)，以縱向?yàn)橹鹘ㄔO(shè)的系統(tǒng)存在嚴(yán)重的“條強(qiáng)塊弱”的現(xiàn)象，橫向協(xié)同缺乏，各部門(mén)分別管理使得“信息孤島”問(wèn)題普遍存在，難以有效利用和統(tǒng)一管理信息資源，對(duì)進(jìn)一步提升燈塔市水利業(yè)務(wù)應(yīng)用水平和推動(dòng)信息化發(fā)展造成嚴(yán)重的阻礙，亟需升級(jí)改造當(dāng)前的防汛抗旱指揮系統(tǒng)。另外，防汛抗旱系統(tǒng)數(shù)據(jù)來(lái)源十分廣泛，主要包括基礎(chǔ)資料、氣象、工情、水雨情、水利普查、外系統(tǒng)成果、測(cè)量及山洪災(zāi)害等信息，有非結(jié)構(gòu)化和結(jié)構(gòu)化等多樣性數(shù)據(jù)類型，如文檔、圖片和視頻等方式；系統(tǒng)需要分析整個(gè)區(qū)域內(nèi)的重點(diǎn)防洪城鎮(zhèn)、重點(diǎn)小(1)型水庫(kù)、大中型水庫(kù)的洪水狀況，數(shù)據(jù)運(yùn)算量大；對(duì)于各類數(shù)據(jù)信息的集成和查詢可通過(guò)三維地理平臺(tái)系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)，因此應(yīng)滿足實(shí)時(shí)性要求[2-4]。針對(duì)以上技術(shù)難點(diǎn)和問(wèn)題，采用傳統(tǒng)的信息化手段已無(wú)法滿足防汛系統(tǒng)的要求，面對(duì)這樣的形式必須運(yùn)用大數(shù)據(jù)云技術(shù)才能充分發(fā)現(xiàn)數(shù)據(jù)中蘊(yùn)含的信息，有效管理這些數(shù)據(jù)提升其使用價(jià)值，為防洪抗旱決策提供重要的保障和有力支撐[5]。

2 解決方法

對(duì)于一系列數(shù)據(jù)集合的捕捉、處理和管理，在可承受時(shí)間區(qū)間內(nèi)無(wú)法利用常規(guī)的軟件工具實(shí)現(xiàn)為大數(shù)據(jù)的典型特征，為獲取大量的多樣化高增長(zhǎng)率數(shù)據(jù)信息以及更強(qiáng)的優(yōu)化決策能力，還應(yīng)具備數(shù)據(jù)價(jià)值含量低、實(shí)時(shí)性高、信息變化快、數(shù)據(jù)處理與增長(zhǎng)速度快、運(yùn)算量大、采集存儲(chǔ)、數(shù)據(jù)來(lái)源和種類多樣化等4V特征，這些特征與防洪抗旱數(shù)據(jù)保持較高的吻合度。

本次擬定運(yùn)用大數(shù)據(jù)思想，以水利信息化頂層設(shè)計(jì)為總體框架整合現(xiàn)有資源，利用水文模擬、云計(jì)算等技術(shù)方法對(duì)未來(lái)某一洪水情況預(yù)報(bào)分析，通過(guò)實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)直觀、準(zhǔn)確、迅速的掌握洪水風(fēng)險(xiǎn)發(fā)展變化趨勢(shì)、現(xiàn)狀及其發(fā)生的地點(diǎn)，創(chuàng)建出更高水平支撐平臺(tái)，在任何地點(diǎn)、任意時(shí)間可實(shí)現(xiàn)與服務(wù)器端交互通信，為防汛工作者提供一個(gè)全方位的移動(dòng)指揮決策手段和移動(dòng)信息查詢展示平臺(tái)，滿足個(gè)性化專業(yè)化移動(dòng)防汛的需求[6]。

圖1反映了升級(jí)改造后的系統(tǒng)總體框架，其中信息資源整合和搭建水利大數(shù)據(jù)中心為本次升級(jí)改造的核心目標(biāo)。

圖1 防汛抗旱指揮決策系統(tǒng)框架

從信息共享、不同工作協(xié)調(diào)配合的角度，運(yùn)用大數(shù)據(jù)云技術(shù)實(shí)現(xiàn)水利數(shù)據(jù)的集中使用、管理、存儲(chǔ)和采集，通過(guò)整合重構(gòu)各類水利信息的達(dá)到一體化處理各類復(fù)雜問(wèn)題的目的，達(dá)到一處更新和收集可以多處使用的成效，可從如下幾方面分析數(shù)據(jù)的收集、應(yīng)用和處理：

1) 全范圍電子沙盤(pán)場(chǎng)景和高精度衛(wèi)星影像圖的創(chuàng)建，借助大數(shù)據(jù)建設(shè)和“云上遼寧”的東風(fēng)接入氣象系統(tǒng)、山洪災(zāi)害系統(tǒng)、防汛抗旱指揮系統(tǒng)和中小河流系統(tǒng)的海量數(shù)據(jù)，基于大數(shù)據(jù)云計(jì)算創(chuàng)造性的接入預(yù)報(bào)成果[7]。系統(tǒng)后臺(tái)收集整理了由多個(gè)國(guó)家權(quán)威結(jié)構(gòu)發(fā)布的衛(wèi)星云圖、土地類型、遙感影像、雷達(dá)回波和地形地貌等信息，利用云計(jì)算和大數(shù)據(jù)分析技術(shù)建立多元數(shù)據(jù)庫(kù)，通過(guò)云平臺(tái)的分析計(jì)算和海量數(shù)據(jù)信息的抽取加工，獲取全市未來(lái)72h、48h、24h的濕度、氣溫和降雨等預(yù)報(bào)數(shù)值，實(shí)現(xiàn)小流域范圍和水庫(kù)的調(diào)度、預(yù)警、洪水預(yù)報(bào)等功能，顯著提升洪水預(yù)報(bào)覆蓋范圍和預(yù)見(jiàn)期[8]。

2) 根據(jù)洪水預(yù)報(bào)系統(tǒng)、工程設(shè)計(jì)資料、水利普查和燈塔市洪水計(jì)算有關(guān)資料，綜合考慮氣象預(yù)報(bào)和洪水預(yù)測(cè)模型，將DEM地形數(shù)據(jù)、實(shí)時(shí)洪水預(yù)報(bào)、設(shè)計(jì)洪水分析、氣象預(yù)報(bào)等有效結(jié)合實(shí)現(xiàn)動(dòng)態(tài)直觀的展示洪水演變規(guī)律。

3) 數(shù)字化處理各社會(huì)經(jīng)濟(jì)、防汛抗旱、山洪調(diào)查、搶險(xiǎn)物資、水利普查、方案元和洪水風(fēng)險(xiǎn)圖等基礎(chǔ)性資料，充分考慮災(zāi)害覆蓋范圍、影響程度以及防汛預(yù)案設(shè)計(jì)內(nèi)容，依據(jù)預(yù)先創(chuàng)建的工程、搶險(xiǎn)物資、隊(duì)伍、指揮結(jié)構(gòu)內(nèi)在關(guān)聯(lián)，實(shí)現(xiàn)災(zāi)害處置、響應(yīng)和預(yù)警的3級(jí)聯(lián)動(dòng)[9]。

3 實(shí)現(xiàn)效果

本次防汛抗旱指揮系統(tǒng)平臺(tái)的擬定建設(shè)，將會(huì)實(shí)現(xiàn)“一庫(kù)、兩臺(tái)、三系統(tǒng)”的一體化建設(shè)，具體為：

“一庫(kù)”是指采用大數(shù)據(jù)思想建立數(shù)據(jù)貢獻(xiàn)通道、整合現(xiàn)有資源、實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)監(jiān)控系統(tǒng)等防汛信息資源庫(kù)。該數(shù)據(jù)庫(kù)提供了各類數(shù)據(jù)的挖掘、統(tǒng)計(jì)、匯總、綜合查詢等功能，可結(jié)合業(yè)務(wù)需要靈活加工相關(guān)數(shù)據(jù)，滿足實(shí)時(shí)動(dòng)態(tài)的防汛指揮工作要求[10]。

“兩臺(tái)”是以影像圖和山洪災(zāi)害調(diào)查工作底圖為基礎(chǔ)打造的防汛“一張圖”框架和洪水模擬分析平臺(tái)，創(chuàng)建重點(diǎn)防洪城鎮(zhèn)、中心城區(qū)的高精度0.6m分辨率影像圖和燈塔市全區(qū)域三維電子地圖平臺(tái)。通過(guò)將天氣預(yù)報(bào)、洪水計(jì)算、DEM數(shù)據(jù)、洪水模擬和實(shí)時(shí)預(yù)報(bào)等有效結(jié)合，采用水文動(dòng)力學(xué)和洪水動(dòng)態(tài)模型實(shí)現(xiàn)水文計(jì)算、洪水模擬、天氣預(yù)報(bào)的綜合功能，為洪水淹沒(méi)展示、風(fēng)險(xiǎn)預(yù)測(cè)提供強(qiáng)有力的支撐[11]。

“三系統(tǒng)”主要包括移動(dòng)終端查詢、防汛抗旱指揮和視頻會(huì)商等子系統(tǒng)。打造重點(diǎn)關(guān)注、突出重點(diǎn)區(qū)域的三維電子沙盤(pán)展示平臺(tái)，對(duì)防洪抗旱關(guān)注區(qū)域的有關(guān)信息實(shí)現(xiàn)動(dòng)態(tài)、集中展示，打造集風(fēng)險(xiǎn)分析、洪水模擬、趨勢(shì)預(yù)測(cè)和監(jiān)測(cè)監(jiān)控等功能于一體的指揮平臺(tái)，實(shí)現(xiàn)傳統(tǒng)的“統(tǒng)計(jì)”軟件平臺(tái)的升級(jí)改造和防汛抗旱可視化指揮調(diào)度的目的。通過(guò)移動(dòng)終端PDA、收集等設(shè)備查詢和展示主要防汛信息，如預(yù)警預(yù)報(bào)、氣象、圖像、視頻、工情、雨情、水情、基礎(chǔ)信息等，在任何地點(diǎn)、任意時(shí)間均可與服務(wù)器端交互通信，為防汛工作者提供一個(gè)全方位的移動(dòng)指揮決策手段和移動(dòng)信息查詢展示平臺(tái)，滿足個(gè)性化專業(yè)化移動(dòng)防汛的需求。根據(jù)高清終端、水利專網(wǎng)標(biāo)準(zhǔn)全面升級(jí)改造燈塔市各區(qū)縣指揮系統(tǒng)，實(shí)現(xiàn)各相關(guān)部門(mén)的上、下級(jí)和防汛辦內(nèi)部之間的信息傳達(dá)，在防洪抗旱響應(yīng)機(jī)制、信息監(jiān)控與發(fā)布等功能方面搭建的防汛指揮與協(xié)調(diào)調(diào)度網(wǎng)絡(luò)通道發(fā)揮著重要作用[12]。

4 結(jié) 論

在全市范圍內(nèi)積極開(kāi)展現(xiàn)代化水利建設(shè)和防汛抗旱系統(tǒng)建設(shè)工作，緊抓大數(shù)據(jù)建設(shè)的歷史性機(jī)遇和高新技術(shù)熱點(diǎn)，切實(shí)提升全區(qū)域防洪抗旱調(diào)度水平。本次擬定建設(shè)項(xiàng)目運(yùn)用大數(shù)據(jù)思想，以水利信息化頂層設(shè)計(jì)為總體框架整合現(xiàn)有資源，利用水文模擬、云計(jì)算等技術(shù)對(duì)未來(lái)洪水過(guò)程及時(shí)有效預(yù)測(cè)，通過(guò)實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)直觀、準(zhǔn)確、迅速的掌握洪水風(fēng)險(xiǎn)發(fā)展變化趨勢(shì)、現(xiàn)狀及其發(fā)生的地點(diǎn)，創(chuàng)建高水平支撐平臺(tái)，即從信息共享、不同工作協(xié)調(diào)配合的角度，運(yùn)用大數(shù)據(jù)云技術(shù)實(shí)現(xiàn)水利數(shù)據(jù)的集中使用、管理、存儲(chǔ)和采集，通過(guò)整合重構(gòu)各類水利信息的達(dá)到一體化處理各類復(fù)雜問(wèn)題的目的，達(dá)到一處更新和收集可以多處使用的成效。其中，無(wú)人機(jī)、大數(shù)據(jù)、云計(jì)算等新技術(shù)為水利信息化建設(shè)帶來(lái)了更快捷、簡(jiǎn)便的技術(shù)手段，在推動(dòng)防汛抗旱信息化升級(jí)改造等方面發(fā)揮著巨大作用。該升級(jí)改造項(xiàng)目與燈塔市大數(shù)據(jù)產(chǎn)業(yè)發(fā)展充分結(jié)合，借助大數(shù)據(jù)建設(shè)的歷史性機(jī)遇實(shí)現(xiàn)防汛抗旱信息化建設(shè)，對(duì)提升燈塔市水利信息化水平和防汛抗旱管理能力具有重要意義。