李永花，王倩，代青措

（青海省氣象服務(wù)中心，青海西寧，810001）

0 引言

青海是氣象災(zāi)害易發(fā)省份，有局地強(qiáng)降水、雷電、冰雹、干旱、山洪地質(zhì)災(zāi)害、大風(fēng)、雪災(zāi)等多種災(zāi)害[1]。全省氣象災(zāi)害占自然災(zāi)害的90%以上，80%的氣象災(zāi)害都發(fā)生在農(nóng)村牧區(qū)[2]。

由于技術(shù)和條件限制，我省基層氣象災(zāi)害防御一直通過(guò)天氣預(yù)報(bào)預(yù)測(cè)結(jié)果進(jìn)行防范。因氣象部門(mén)只提供預(yù)報(bào)預(yù)測(cè)結(jié)論，不提供空間上的基礎(chǔ)數(shù)據(jù)，且提供預(yù)報(bào)預(yù)測(cè)結(jié)論的業(yè)務(wù)系統(tǒng)僅限于部門(mén)內(nèi)部人員使用，難以實(shí)現(xiàn)各部門(mén)的協(xié)同操作和信息共享，這些不足嚴(yán)重制約氣象災(zāi)害預(yù)警信息的廣泛認(rèn)知及氣象災(zāi)害及時(shí)有效防御。目前隨著青海省5＊5 公里逐3小時(shí)智能網(wǎng)格精細(xì)化天氣預(yù)報(bào)，高分率衛(wèi)星影像圖、GIS 等技術(shù)的快速發(fā)展和廣泛應(yīng)用，利用轄區(qū)內(nèi)海量空間數(shù)據(jù)、氣象災(zāi)害歷史數(shù)據(jù)及實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)預(yù)報(bào)數(shù)據(jù)方面的優(yōu)勢(shì)，結(jié)合信息技術(shù)開(kāi)展青?；鶎託庀蠓罏?zāi)減災(zāi)業(yè)務(wù)平臺(tái)建設(shè)，實(shí)現(xiàn)基層氣象災(zāi)害預(yù)警服務(wù)的科學(xué)化、標(biāo)準(zhǔn)化、規(guī)范化，既是發(fā)展現(xiàn)代農(nóng)牧業(yè)、增加農(nóng)牧民收入的有效舉措，也是統(tǒng)籌城鄉(xiāng)發(fā)展、改善農(nóng)村牧區(qū)民生的現(xiàn)實(shí)需要，更是做好農(nóng)牧區(qū)災(zāi)害防御工作、保護(hù)群眾生命財(cái)產(chǎn)安全的重要途徑。

1 平臺(tái)技術(shù)構(gòu)架設(shè)計(jì)

青?；鶎託庀蠓罏?zāi)減災(zāi)業(yè)務(wù)平臺(tái)的技術(shù)架構(gòu)是對(duì)已確定需求的技術(shù)實(shí)現(xiàn)，功能架構(gòu)是對(duì)平臺(tái)需實(shí)現(xiàn)的功能的總體規(guī)劃。平臺(tái)采用面向服務(wù)的架構(gòu)（SOA），符合Web Service 標(biāo)準(zhǔn)的訪問(wèn)接口，WEB 系統(tǒng)遵循J2EE 規(guī)范[3]，數(shù)據(jù)庫(kù)與應(yīng)用均部署在Linux 環(huán)境上，GIS 地圖服務(wù)運(yùn)行在Windows 環(huán)境上，支持主流操作系統(tǒng)終端，具有良好的可擴(kuò)展性和跨平臺(tái)能力。本系統(tǒng)應(yīng)用主要集中在Web 端展示功能，通過(guò)應(yīng)用層所提供的API 接口與服務(wù)端進(jìn)行數(shù)據(jù)及邏輯交互[4]。

為達(dá)“高內(nèi)聚、低耦合”，提高模塊的性能與擴(kuò)展能力，各業(yè)務(wù)應(yīng)用模塊在技術(shù)架構(gòu)上采用前后盾分離的模式。并采用低配置率、高效開(kāi)發(fā)和部署框架SpringBoot，包含主業(yè)務(wù)應(yīng)用在內(nèi)，各子業(yè)務(wù)應(yīng)用能非常高效快捷開(kāi)發(fā)，降低傳統(tǒng)J2EE 研發(fā)框架存在的高耦合度，后續(xù)也可作大數(shù)據(jù)應(yīng)用接入和分布式研發(fā)框架接入，比如SpringCloud、Hadoop 等高可用、高性能框架及技術(shù)體系。平臺(tái)技術(shù)架構(gòu)如圖1 所示。

圖1 平臺(tái)的技術(shù)架構(gòu)圖

平臺(tái)的技術(shù)架構(gòu)主要分為表現(xiàn)層（系統(tǒng)數(shù)據(jù)展示網(wǎng)頁(yè)），應(yīng)用層（系統(tǒng)數(shù)據(jù)傳輸），數(shù)據(jù)層（系統(tǒng)數(shù)據(jù)支撐）三大部分。

表現(xiàn)層：主要負(fù)責(zé)與用戶和外部系統(tǒng)交互，具體提供系統(tǒng)可操作WEB 功能、數(shù)據(jù)交換程序或者數(shù)據(jù)接口。滿足不同的場(chǎng)景使用。

應(yīng)用層：主要負(fù)責(zé)系統(tǒng)邏輯計(jì)算的實(shí)現(xiàn)，提供服務(wù)接口給展現(xiàn)層使用。此兩層之間通信基于系統(tǒng)內(nèi)部局域網(wǎng)TCP/IP 協(xié)議，為了提高數(shù)據(jù)傳輸效率。根據(jù)應(yīng)用服務(wù)職責(zé)不同，將分兩大類，分別為業(yè)務(wù)應(yīng)用服務(wù)和基礎(chǔ)應(yīng)用服務(wù)。業(yè)務(wù)應(yīng)用服務(wù)實(shí)現(xiàn)業(yè)務(wù)需求的功能服務(wù)，比如綜合顯示、信息監(jiān)控功能等?；A(chǔ)應(yīng)用服務(wù)實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)基礎(chǔ)公用的功能服務(wù)，比如：權(quán)限管理、閾值管理、文檔管理等。

數(shù)據(jù)層：主要負(fù)責(zé)系統(tǒng)數(shù)據(jù)存儲(chǔ)、同步管理。本系統(tǒng)數(shù)據(jù)分為數(shù)據(jù)庫(kù)數(shù)據(jù)和文件數(shù)據(jù)，其中數(shù)據(jù)庫(kù)數(shù)據(jù)存放入Mysql 數(shù)據(jù)庫(kù)中。

系統(tǒng)Web 端和服務(wù)端之間通過(guò)API 接口方式實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)的調(diào)用和傳輸，對(duì)外接口部分使用Web Service 接口實(shí)現(xiàn)，并根據(jù)實(shí)際業(yè)務(wù)需求提供HTTP 協(xié)議的API 接口，后臺(tái)和接口程序主要使用JAVA 語(yǔ)言開(kāi)發(fā)，在展現(xiàn)層，主要使用JAVA、CSS、HTML5、JS 等技術(shù)來(lái)實(shí)現(xiàn)Web 頁(yè)面功能，利用前端框架基本組件及插件、WEBGIS 等多種方式展示基層防災(zāi)減災(zāi)業(yè)務(wù)相關(guān)信息。

2 采用的關(guān)鍵技術(shù)

■2.1 可視化展示應(yīng)用

采用基于GIS 地圖的氣象災(zāi)害風(fēng)險(xiǎn)分類分級(jí)可視化展示，實(shí)現(xiàn)氣象防災(zāi)減災(zāi)設(shè)施、重點(diǎn)單位在地圖上的打點(diǎn)定位、單一風(fēng)險(xiǎn)點(diǎn)的分類及紅、橙、黃、藍(lán)的風(fēng)險(xiǎn)狀態(tài)顯示，實(shí)現(xiàn)區(qū)域內(nèi)風(fēng)險(xiǎn)疊加評(píng)估結(jié)果在地圖上各區(qū)域的紅、橙、黃、藍(lán)分級(jí)顯示；支持在GIS 地圖上的氣象災(zāi)害模擬可視化展示，實(shí)現(xiàn)氣象災(zāi)害影響范圍的繪制，可視化展示[5]。

■2.2 流程、策略的靈活配置

支持基礎(chǔ)平臺(tái)業(yè)務(wù)流程配置的可視化，所有防災(zāi)減災(zāi)設(shè)施、重點(diǎn)防護(hù)單位、主要?dú)庀鬄?zāi)害和風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估流程配置都可以節(jié)點(diǎn)化、流程可視化展示和操作；支持HAZOP 圖形化節(jié)點(diǎn)劃分，PID 圖在線節(jié)點(diǎn)劃分，實(shí)現(xiàn)工藝HAZOP 分析的思維導(dǎo)圖式可視化引導(dǎo)；支持風(fēng)險(xiǎn)預(yù)警指標(biāo)自定義配置，需要針對(duì)不同氣象災(zāi)害等支持風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估參數(shù)的自定義選取，風(fēng)險(xiǎn)指標(biāo)的自定義靈活配置[6]。

■2.3 多維度風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估與分級(jí)預(yù)警

氣象災(zāi)害發(fā)生的原因是多樣，有主要天氣原因的影響、還是氣象災(zāi)害防御工程、地理環(huán)境、其它人員之間也會(huì)相互影響，平臺(tái)在風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估指標(biāo)是多維度的，對(duì)應(yīng)的風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估方法是合理且多樣化的，既有針對(duì)降水這樣的單一參數(shù)風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估與分級(jí)預(yù)警，也有綜合考慮降水、溫度、地理環(huán)境等具有多參數(shù)敏感性交叉影響的氣象災(zāi)害風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估與分級(jí)預(yù)警。

■2.4 多模式的運(yùn)行安全風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估

氣象實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)量大，要求風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估既可以實(shí)時(shí)評(píng)估，及時(shí)預(yù)警，也可以定時(shí)定量自動(dòng)風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估，如每天自動(dòng)對(duì)根據(jù)未來(lái)10 天天氣預(yù)警數(shù)據(jù)和5 分鐘的實(shí)況數(shù)據(jù)進(jìn)行分析，同時(shí)還可以定期手動(dòng)或自動(dòng)進(jìn)行預(yù)警風(fēng)險(xiǎn)指標(biāo)的變更、實(shí)現(xiàn)二次風(fēng)險(xiǎn)動(dòng)態(tài)評(píng)估和二次預(yù)警，如接入閾值變更，風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估指標(biāo)、指標(biāo)權(quán)重、歷史數(shù)據(jù)獲取量可重新優(yōu)化設(shè)定，保證風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估結(jié)果既科學(xué)又貼近實(shí)際業(yè)務(wù)工作。

■2.5 多維度統(tǒng)計(jì)分析

支持各類氣象災(zāi)害分類風(fēng)險(xiǎn)統(tǒng)計(jì)分析的圖表、曲線可視化，實(shí)現(xiàn)不同時(shí)段、不同災(zāi)害的風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估分級(jí)結(jié)果的圖表、曲線統(tǒng)計(jì)分析。

3 結(jié)論

平臺(tái)通過(guò)與現(xiàn)有的天氣預(yù)報(bào)預(yù)警系統(tǒng)相結(jié)合，將災(zāi)害風(fēng)險(xiǎn)識(shí)別、診斷、評(píng)估等方法工具深度融合，研究開(kāi)發(fā)氣象災(zāi)害風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估分析、區(qū)域降水定量風(fēng)險(xiǎn)分析、影響區(qū)域后果模擬分析等氣象災(zāi)害風(fēng)險(xiǎn)分析評(píng)估模型和氣象災(zāi)害預(yù)警模型等安全分析預(yù)警模型，實(shí)現(xiàn)對(duì)氣象災(zāi)害風(fēng)險(xiǎn)預(yù)警，實(shí)現(xiàn)對(duì)風(fēng)險(xiǎn)的網(wǎng)格化、體系化、可視化管控，形成了點(diǎn)、線、面全方位的預(yù)警方式，提高了風(fēng)險(xiǎn)預(yù)警效果。

現(xiàn)有的風(fēng)險(xiǎn)預(yù)警方式，主要是通過(guò)軟件系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)的手動(dòng)輸入、程序計(jì)算、結(jié)果存儲(chǔ)，進(jìn)而靜態(tài)數(shù)據(jù)導(dǎo)出，這種靜態(tài)風(fēng)險(xiǎn)預(yù)警方式不僅不全面，且應(yīng)用領(lǐng)域有限，導(dǎo)致風(fēng)險(xiǎn)預(yù)警效果較差。通過(guò)該平臺(tái)實(shí)施所提供的風(fēng)險(xiǎn)預(yù)警系統(tǒng)和方法，提供了一種基于數(shù)據(jù)鏡像的風(fēng)險(xiǎn)預(yù)警方式，通過(guò)基礎(chǔ)服務(wù)平臺(tái)SDK 服務(wù)，實(shí)現(xiàn)用戶端基礎(chǔ)數(shù)據(jù)的分類、分流和存儲(chǔ)；通過(guò)平臺(tái)組件調(diào)配，實(shí)現(xiàn)風(fēng)險(xiǎn)的計(jì)算、評(píng)估、分級(jí)與標(biāo)準(zhǔn)結(jié)果輸出；通過(guò)基礎(chǔ)服務(wù)平臺(tái)，實(shí)現(xiàn)風(fēng)險(xiǎn)計(jì)算結(jié)果的數(shù)據(jù)存儲(chǔ)，多維度的數(shù)據(jù)畫(huà)像和挖掘，預(yù)警產(chǎn)品生成?；谟行ь惙?wù)（SDK）實(shí)現(xiàn)了異步架構(gòu)、多產(chǎn)品、多服務(wù)的集成產(chǎn)品解決思路，提供了一種風(fēng)險(xiǎn)預(yù)警與防控的獨(dú)特應(yīng)用思路和行業(yè)解決辦法。