李艷春 李華偉 劉佳

摘要：以現(xiàn)有氣象監(jiān)測數(shù)據(jù)、格點預(yù)報、預(yù)報預(yù)警、氣象災(zāi)害指標(biāo)數(shù)據(jù)庫、紅河州地質(zhì)災(zāi)害隱患點數(shù)據(jù)、紅河州地質(zhì)災(zāi)害信息資料數(shù)據(jù)、地質(zhì)災(zāi)害服務(wù)研究成果等為基礎(chǔ)，運用3S、大數(shù)據(jù)融合技術(shù)，建設(shè)氣象實況監(jiān)測、預(yù)報預(yù)警、專項服務(wù)、互動管理、隱患點降水量告警、災(zāi)情上傳及管理、隱患點巡檢記錄等為一體的氣象監(jiān)測預(yù)報預(yù)警氣象服務(wù)系統(tǒng)（網(wǎng)頁平臺和手機APP），滿足了紅河州地質(zhì)災(zāi)害管理和監(jiān)測人員對專業(yè)精細氣象服務(wù)的需求，實現(xiàn)了聯(lián)合監(jiān)測與信息共享，建立了監(jiān)測預(yù)報與群防相結(jié)合的地質(zhì)災(zāi)害氣象監(jiān)測預(yù)警體系。

關(guān)鍵詞：地質(zhì)災(zāi)害;監(jiān)測預(yù)警;手機APP

1 引言

紅河州位于云南省東南部，北連昆明，東接文山，西鄰玉溪，南與越南接壤。境內(nèi)地貌類型以高原和山地為主，江河切割深度大，山坡高陡，具有復(fù)雜的地質(zhì)環(huán)境格局，穩(wěn)定性差。紅河州降雨季節(jié)集中，雨量及降雨強度時空分布極不均勻，雨季多局地暴雨和單點暴雨，短時強降雨尤為突出，復(fù)雜、脆弱的地質(zhì)環(huán)境為崩塌、滑坡、泥石流等突發(fā)性地質(zhì)災(zāi)害的發(fā)生提供了有利的基礎(chǔ)條件，致使紅河州成為云南省地質(zhì)災(zāi)害危害最為嚴重的地州之一。

隨著移動互聯(lián)網(wǎng)的迅猛發(fā)展，人們獲取氣象信息的方式及對信息的需求也發(fā)生了很大的變化。建設(shè)智慧化、精細化的氣象服務(wù)系統(tǒng)，以滿足紅河州地質(zhì)災(zāi)害管理人員和監(jiān)測人員對專業(yè)精細氣象服務(wù)的需求，以及監(jiān)測人員隨時外出的工作特性，讓地質(zhì)災(zāi)害監(jiān)測員隨時隨地掌握天氣實況、預(yù)報預(yù)警、地質(zhì)氣象服務(wù)等信息，從而采取有效措施以趨利避害，達到防災(zāi)減災(zāi)的目的。實現(xiàn)了聯(lián)合監(jiān)測與信息共享，建立了監(jiān)測預(yù)報與群防相結(jié)合的地質(zhì)災(zāi)害氣象監(jiān)測預(yù)警體系。

2 系統(tǒng)總體框架和開發(fā)技術(shù)

2.1 系統(tǒng)環(huán)境條件

系統(tǒng)后臺使用java語言進行開發(fā)。系統(tǒng)APP端基于Android平臺環(huán)境，采用java和kotlin編程語言進行開發(fā)。涉及rxjava、rxanroid（線程調(diào)度）、retrofit、okhttp（網(wǎng)絡(luò)請求）和tinker熱修復(fù)等關(guān)鍵開發(fā)技術(shù)。系統(tǒng)通過獲取并分析紅河州各級隱患點實時數(shù)據(jù)、格點產(chǎn)品資料以及各類氣象數(shù)據(jù)，建立氣象資料庫、氣象災(zāi)害影響庫，加工相關(guān)服務(wù)產(chǎn)品。建立以android移動終端為載體的地質(zhì)災(zāi)害氣象服務(wù)。

2.2 平臺架構(gòu)

平臺架構(gòu)可分為數(shù)據(jù)層、事務(wù)層、應(yīng)用層。

數(shù)據(jù)層為最底層數(shù)據(jù)傳輸支持，此層主要作用為采集綜合氣象數(shù)據(jù)傳輸?shù)狡脚_數(shù)據(jù)庫。需采集的數(shù)據(jù)有智能網(wǎng)格數(shù)據(jù)、氣象信息數(shù)據(jù)、氣象災(zāi)害指標(biāo)數(shù)據(jù)、地質(zhì)災(zāi)害隱患點數(shù)據(jù)、

事務(wù)層有分析數(shù)據(jù)加工產(chǎn)品以及公布服務(wù)的兩個職責(zé)。結(jié)合系統(tǒng)設(shè)置好的各類指標(biāo)、閾值分析氣象產(chǎn)品資料，并進行加工形成圖形文字產(chǎn)品存儲到平臺數(shù)據(jù)庫，使用java語言編寫B(tài)/S結(jié)構(gòu)服務(wù)接口，通過中間件技術(shù)公布服務(wù)接口，以供手機APP接入。一切服務(wù)以及數(shù)據(jù)均需編寫相關(guān)接口并進行公布。

應(yīng)用層為智能移動終端手機APP，手機APP通過接入事務(wù)層中公布的接口，與系統(tǒng)服務(wù)器進行交互，并通過手機APP定位技術(shù)與地圖交互來展示紅河州范圍內(nèi)任意地點的氣象格點實況、格點預(yù)報、雷達圖、告警信息、預(yù)警信息等資料。

3 系統(tǒng)實現(xiàn)關(guān)鍵技術(shù)

3.1精細化格點預(yù)報數(shù)據(jù)處理

近年來智能網(wǎng)格預(yù)報產(chǎn)品越來越多的應(yīng)用到氣象服務(wù)業(yè)務(wù)中，目前網(wǎng)格的空間分辨率已達到5×5km，時間上則可實現(xiàn)逐3小時發(fā)布未來10天天氣預(yù)報。本系統(tǒng)綜合考慮數(shù)據(jù)計算效率和成本，運用雙線性插值方法進行空間降尺度，將智能網(wǎng)格預(yù)報插值成1×1km，提升了產(chǎn)品空間分辨率。雙線性插值法是由單變量的插值函數(shù)的線性插值擴展，其核心思想是在兩個方向分別進行一次線性插值。

3.2 未來10日天氣災(zāi)害落區(qū)分析

對精細化格點預(yù)報進行綜合計算，合并未來10日逐3小時格點產(chǎn)品數(shù)據(jù)為日數(shù)據(jù)，計算步驟為：（1）獲取當(dāng)日所有時間點數(shù)據(jù);（2）對每個格點產(chǎn)品中同一位置的數(shù)據(jù)進行平均或者累計計算從而獲得當(dāng)日格點產(chǎn)品數(shù)據(jù);（3）判斷每個格點是否超出當(dāng)日預(yù)警所設(shè)置的閾值邊界，如超出則保存該格點為對應(yīng)災(zāi)害;（4）計算該點位置是否覆蓋隱患點，從而獲取天氣災(zāi)害落區(qū)數(shù)據(jù)產(chǎn)品;（5）對數(shù)據(jù)產(chǎn)品進行繪制獲得圖形產(chǎn)品疊加于WEBGIS中。

3.3 隱患點關(guān)聯(lián)最近氣象站點方法

獲取行業(yè)關(guān)注點經(jīng)緯度數(shù)據(jù)，然后與所有氣象站點經(jīng)緯度進行相減，得到所有氣象站點與關(guān)注點之間的距離，距離最小的那個站點就是與之關(guān)聯(lián)的氣象站點。計算公式如下：

其中，R為地球半徑，可取平均值 6371km;φ1， φ2表示兩點的緯度;Δλ 表示兩點經(jīng)度的差值。

4手機APP主要功能

4.1 總體設(shè)計

紅河州地質(zhì)災(zāi)害氣象監(jiān)測預(yù)報預(yù)警氣象服務(wù)手機APP，依照地質(zhì)災(zāi)害監(jiān)測人員的關(guān)注點進行靈活的界面和內(nèi)容的配置，并且提供更高效的數(shù)據(jù)顯示，給用戶更好的、及時的、人性化的、優(yōu)質(zhì)的氣象服務(wù)。該手機APP主要包括監(jiān)測實況、預(yù)報預(yù)警、專項服務(wù)、互動管理四大模塊。用戶可以隨時隨地的查看地質(zhì)災(zāi)害隱患點的實時氣象要素、天氣預(yù)報預(yù)警、地質(zhì)災(zāi)害風(fēng)險預(yù)警、地質(zhì)災(zāi)害氣象服務(wù)專報、來10天災(zāi)害影響預(yù)報、任意隱患點未來10天逐3小時預(yù)報、任意隱患點降水量告警，地質(zhì)災(zāi)害檢測員可以上傳災(zāi)情、上傳隱患點巡檢記錄，重要消息及信息管理人員可以通過手機下發(fā)信息，并實現(xiàn)了系統(tǒng)調(diào)用“告警鬧鈴”功能。

4.2 亮點設(shè)計

4.1.1 實時巡查日志錄入和災(zāi)情上報

APP用戶通過此功能可實時上傳地質(zhì)災(zāi)害災(zāi)情或險情受災(zāi)情況等的圖片、文字、語音和視頻信息以及巡查記錄，且APP能自動獲取上報點的經(jīng)緯度。上傳的信息管理用戶通過平臺均可查看和處理，為管理層提供更加準(zhǔn)確及時的信息。

4.1.2 降雨實況實時告警

對1、3、6、12、24小時隱患點降水雨量超出閾值的信息進行提醒、記錄，超出閾值時可進行聲音提醒。告警的對象為與各隱患點相關(guān)的監(jiān)測人員及管理人員，實現(xiàn)點對人、人對的點的精準(zhǔn)的信息服務(wù)。

4.1.3 近10日災(zāi)害落區(qū)影響預(yù)報及預(yù)警

根據(jù)實際氣象狀況，未來時段氣象災(zāi)害預(yù)警，實時自動監(jiān)測平臺隱患點運行的氣象風(fēng)險值，及時自動提供氣象預(yù)警服務(wù)信息，精確提醒每次災(zāi)害的范圍以及影響的隱患點信息。該功能主要通過分析未來10日天氣災(zāi)害落區(qū)產(chǎn)品中，每個災(zāi)害落區(qū)格點是否覆蓋具體的隱患點，來實現(xiàn)具體到每個隱患點的未來10日的氣象風(fēng)險預(yù)警情況。

5 結(jié)論與展望

（1）針對紅河州復(fù)雜的地質(zhì)環(huán)境格局和降雨特點，設(shè)計了地質(zhì)災(zāi)害氣象服務(wù)手機APP。

（2）地質(zhì)災(zāi)害氣象服務(wù)手機讓監(jiān)測人員隨時掌握氣象信息，實現(xiàn)了聯(lián)合監(jiān)測與信息共享，建立了監(jiān)測預(yù)報與群防相結(jié)合的地質(zhì)災(zāi)害氣象監(jiān)測預(yù)警體系。

（3）經(jīng)過7個月的使用，為隱患點監(jiān)測提供了及時、準(zhǔn)確的氣象保障服務(wù)，獲得了地質(zhì)災(zāi)害部門充分肯定。

（4）下一步將根據(jù)地質(zhì)災(zāi)害部門用戶對問題的反饋，不斷改進優(yōu)化平臺功能，增強專業(yè)氣象服務(wù)與地質(zhì)災(zāi)害行業(yè)服務(wù)的針對性，進一步提升平臺用戶的體驗和參與度。

參考文獻：

[1] 蔣銳. 地質(zhì)災(zāi)害監(jiān)測預(yù)警系統(tǒng)及在紅河州的應(yīng)用研究。 ?信息與電腦。2013（03）： 49-50。

[2] 李芳，梅紅波，王偉森等。降雨誘發(fā)的地質(zhì)災(zāi)害氣象風(fēng)險預(yù)警模型：以云南省紅河州監(jiān)測示范區(qū)為例。地球科學(xué)。2017（09）：1637-1646.

[3] 周秀美，苗蕓，程林等。紅河州地質(zhì)災(zāi)害臨界雨量及預(yù)報方法初探。云南地理環(huán)境研究。2012（03）：37-42.

[4] 馬鋒，韓姍姍，萬慧等。榆林現(xiàn)代農(nóng)業(yè)精細化服務(wù)平臺研究與設(shè)計。陜西氣象。2018（6）：48-52。

[5] 陳浩，羅希昌，張亞等。高速交警專用氣象手機客戶端APP的設(shè)計與實現(xiàn)。電子技術(shù)與信息工程。2020（4）：30-31。

作者簡介：李艷春（1983- ），女，本科，工程師，研究方向：中短期天氣預(yù)報、應(yīng)用氣象。

紅河州氣象局 ?云南 ?蒙自 ?661199