丁 斌，姚保順，杜 文

(黃河水利委員會信息中心，河南 鄭州 450003)

黃河防洪調(diào)度綜合決策會商支持系統(tǒng)建設(shè)

丁 斌，姚保順，杜 文

(黃河水利委員會信息中心，河南 鄭州 450003)

將已建防洪業(yè)務(wù)應(yīng)用系統(tǒng)和其他相關(guān)數(shù)據(jù)作為數(shù)據(jù)源，采用科學(xué)的數(shù)據(jù)組織處理方法，圍繞黃河防洪調(diào)度綜合決策會商支持系統(tǒng)會商主題定制出滿足防汛會商需要的豐富信息，最終將各類防汛信息和相關(guān)應(yīng)用系統(tǒng)的計算成果以形象直觀的形式展現(xiàn)給會商決策者，輔助領(lǐng)導(dǎo)和專家進行判斷。該系統(tǒng)已應(yīng)用于防洪、防凌、調(diào)水、調(diào)沙及水資源調(diào)度管理工作中，發(fā)揮了重要作用。

防洪調(diào)度；決策支持；會商；元數(shù)據(jù)；黃河

按照“數(shù)字黃河”工程的總體規(guī)劃，經(jīng)過近十幾年的建設(shè)，黃河防汛主要已經(jīng)建設(shè)有：黃河下游工情險情會商系統(tǒng)、黃河水庫調(diào)度信息平臺、中尺度暴雨數(shù)值預(yù)報系統(tǒng)、黃河洪水預(yù)報系統(tǒng)、黃河水情信息查詢及會商系統(tǒng)等十幾個應(yīng)用系統(tǒng)。上述系統(tǒng)在歷年防汛防凌工作中發(fā)揮了重要作用，但是已建防汛應(yīng)用系統(tǒng)相對分散和獨立，沒有形成一個集成的“數(shù)字防汛”應(yīng)用系統(tǒng)。在黃河防總會商過程中，各類防汛信息主要是通過多媒體形式以人工方式進行匯總和匯報，缺乏一個先進實用的會商決策平臺，將各類防汛信息以形象直觀的形式展現(xiàn)給會商決策者[1]。

防洪調(diào)度綜合決策會商支持系統(tǒng)是在現(xiàn)有已建信息化系統(tǒng)的基礎(chǔ)上，充分利用三維地理信息系統(tǒng)集成已有水情、雨情、治理工程、防洪預(yù)案、工情險情、防汛料物、防汛隊伍、防汛組織體系、防汛部署、數(shù)值暴雨預(yù)報、洪水預(yù)報、洪水調(diào)度、黃河下游二維水沙數(shù)學(xué)模型等信息[2-3]，按照防洪決策會商的需求進行組織加工處理，形象直觀地匯報給防洪決策者，讓決策者快速了解會商主題事件發(fā)生的前因后果。充分利用三維地理信息系統(tǒng)和遙感技術(shù)等信息技術(shù)手段，特別是重點防洪區(qū)域要利用高精度空間地理信息手段，輔助防洪調(diào)度會商分析，滿足決策者對防汛信息時間、空間變化的了解，進一步提高制定防洪決策方案的科學(xué)性。

1 會商業(yè)務(wù)流程

一般來講，會商通常由召集單位(黃河防總辦)下發(fā)會商會議(或者視頻會議)通知，參加會議的單位根據(jù)日程安排分別做好會商主題匯報準備，在群體會商過程中，領(lǐng)導(dǎo)和專家們對會商主題形勢展開廣泛的分析討論，確定出決策方案，并下達決策方案實施，即會商是通過會議的形式，由領(lǐng)導(dǎo)和專家研究解決主題可行方案，并選擇滿意方案的一個過程。會商決策支持系統(tǒng)是為領(lǐng)導(dǎo)和專家會商提供一種支持工具。會商業(yè)務(wù)流程[4]主要包括：①會商日程安排。黃河防總辦下發(fā)會商會議通知，對主題會商會議日程做出具體安排；②會前文件準備。參加會商的人員，針對會商主題做好相關(guān)匯報材料；③會商人員登錄。對參與會商的人員姓名、工作職責(zé)、在會商過程中發(fā)表的意見以及決策作用進行備案；④會商主題形勢分析。會商主題主要包括防洪調(diào)度會商、工程重大險情會商、下游灘區(qū)淹沒會商、東平湖調(diào)度方案會商、沁河及大汶河超標準洪水會商、調(diào)水調(diào)沙會商、潼關(guān)高程會商等。針對上述主題，各相關(guān)部門分別匯報，并進行當(dāng)前形勢分析。會商可以是本地會商，也可以是異地會商；⑤確定決策方案。當(dāng)已有方案滿足決策方案確定要求時，則確定輸出決策方案；當(dāng)已有方案不滿足決策要求時，根據(jù)會商結(jié)果編制新方案；⑥決策方案實施。下達防洪調(diào)度方案、工程搶護措施、防洪形勢警報、進行人員疏散轉(zhuǎn)移安排、物資調(diào)運、發(fā)布調(diào)度命令和實施信息反饋等。

2 總體設(shè)計

2.1 總體方案

本系統(tǒng)是輔助領(lǐng)導(dǎo)決策的信息支持系統(tǒng)，決策機制是防汛首長負責(zé)制。采用服務(wù)組件的開發(fā)理念，所有和計算有關(guān)的項目都不直接在現(xiàn)場計算，本系統(tǒng)直接調(diào)用各業(yè)務(wù)系統(tǒng)的分析計算成果，并對其進行高度可視化展示，由領(lǐng)導(dǎo)和專家來甄別方案的合理性，方便領(lǐng)導(dǎo)決策。

根據(jù)功能需求分析、技術(shù)成熟度分析、易用性分析和長期運行維護成本分析，防洪調(diào)度綜合決策會商支持系統(tǒng)在實現(xiàn)方式上采用客戶端、服務(wù)器端方式較為合理，功能結(jié)構(gòu)按照應(yīng)用系統(tǒng)、應(yīng)用支持平臺、數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)3層架構(gòu)來劃分。

系統(tǒng)總體方案提供包括會商綜合匯報、會商方案分析、會商過程管理和會商結(jié)果管理等，同時將工情險情系統(tǒng)擴展和黃河流域概要信息演示等功能納入建設(shè)范圍，主要用于重要主題會商和例會性質(zhì)會商。在會商過程中，需要會商硬件環(huán)境或者異地會商等系統(tǒng)的支持。

2.2 體系結(jié)構(gòu)

采用B/S體系結(jié)構(gòu)，在面向大量用戶時系統(tǒng)的安裝、維護與運行更為方便，尤其使系統(tǒng)的操作與集成變得簡單[5]，其體系結(jié)構(gòu)見圖1。其中，瀏覽器是系統(tǒng)的前端，負責(zé)顯示會商所需的信息、發(fā)出各種請求，是系統(tǒng)的人機交互界面；Web服務(wù)器是所有Web應(yīng)用的核心，接收和處理從客戶端發(fā)送過來的請求，并將結(jié)果以一定的格式傳輸給客戶端；應(yīng)用支撐平臺中的應(yīng)用服務(wù)器集中了大量的系統(tǒng)業(yè)務(wù)邏輯，它借助于Web服務(wù)器與客戶端通信，處理客戶端的服務(wù)請求[6-7]；數(shù)據(jù)庫服務(wù)器集中存放大量的多種類型和異構(gòu)數(shù)據(jù)，信息集中存儲和處理，能夠及時為用戶提供服務(wù)。

3 系統(tǒng)功能

防洪調(diào)度綜合決策會商支持系統(tǒng)包括會商綜合匯報子系統(tǒng)、方案分析子系統(tǒng)、會商過程管理和會商結(jié)果管理子系統(tǒng)[8-9]、工情險情系統(tǒng)擴展、黃河流域概要信息演示子系統(tǒng)。

a. 會商綜合匯報子系統(tǒng)。編制會商信息組織處理程序和主題會商模板定制程序，實現(xiàn)會商信息快速組織匯集和匯報內(nèi)容模板化定制顯示等功能。

會商信息組織處理程序的建設(shè)任務(wù)是重點匯集已有防汛系統(tǒng)中的水雨沙情信息、水庫調(diào)度信息、下游災(zāi)情預(yù)測信息、防汛搶險信息、工情信息、東平湖分滯洪運用信息、流域應(yīng)急突發(fā)事件信息，并將其導(dǎo)入綜合會商數(shù)據(jù)庫。對綜合會商數(shù)據(jù)庫中的會商信息進行標準化處理后寫入會商模板庫。主題會商模板定制程序主要實現(xiàn)降水實況節(jié)點、水情實況節(jié)點、水雨情展望節(jié)點、汛情實況節(jié)點、抗洪搶險實況節(jié)點、中央防汛經(jīng)費使用管理節(jié)點、出險原因分析節(jié)點、急需解決的問題節(jié)點等信息的定制顯示。進而編制信息服務(wù)組件，供會商匯報系統(tǒng)直接調(diào)用。

圖1 會商支持系統(tǒng)體系結(jié)構(gòu)

b. 會商方案分析子系統(tǒng)。以三維地理信息系統(tǒng)為依托，實現(xiàn)典型河道地區(qū)的高清晰度遙感影像信息與矢量地圖疊加顯示。實現(xiàn)三維地圖靈活操作、空間位置服務(wù)和信息查詢[10]，三維輔助空間分析、方案分析、水庫樞紐調(diào)度運行(包括大壩工程的三維建模)、典型河道洪水淹沒范圍仿真、指揮調(diào)度標繪、洪水風(fēng)險評估和可視化表達等模塊功能，滿足黃委防洪調(diào)度會商分析的需要。

c. 會商過程管理和會商結(jié)果管理子系統(tǒng)。會商過程管理包括會議流程管理和議題管理等模塊。會商結(jié)果管理是對會商過程產(chǎn)生會商程序性文檔和技術(shù)性文檔進行管理[11]。

d. 工情險情系統(tǒng)擴展。主要是將黃河下游工情險情會商系統(tǒng)上延至小北干流河段，實現(xiàn)涵蓋更大范圍的水文信息、工情險情信息、災(zāi)情信息、防汛部署的統(tǒng)一管理。

e. 黃河流域概要信息演示子系統(tǒng)。主要包括黃河干流樞紐工程、堤防、河道工程、管理機構(gòu)、黃河防洪工程特點、工程分布、水文氣象、工程地質(zhì)、交通情況和人文地理信息等的演示。相關(guān)應(yīng)用系統(tǒng)代理主要包括水情信息查詢系統(tǒng)和黃河下游工情險情會商系統(tǒng)等有關(guān)系統(tǒng)的鏈接[12]。

4 關(guān)鍵技術(shù)

4.1 技術(shù)路線

匯報過程的技術(shù)路線是：首先，根據(jù)會商主題，利用數(shù)據(jù)庫和服務(wù)組件等技術(shù)，編制后臺處理程序匯集已建防汛應(yīng)用系統(tǒng)的會商數(shù)據(jù)(包括分析結(jié)果)，按照規(guī)則將用于會商的基本數(shù)據(jù)統(tǒng)一存儲到綜合會商數(shù)據(jù)庫中，這是會商信息的主要來源。其次，進行標準化預(yù)處理形成用于主題會商的節(jié)點類信息，并考慮會商層次級別和會商主題，調(diào)整會商模板庫中修改定制會商內(nèi)容的詳略，滿意后存儲到模板庫中，這是一個交互過程。最后，利用會商服務(wù)組件功能提取模板庫中已定制好的會商信息直接供匯報系統(tǒng)調(diào)用。

會商方案分析的技術(shù)路線是：采用當(dāng)今業(yè)界主流的三維地理信息Skyline軟件為主要會商分析平臺，由3個相互獨立的模塊構(gòu)成：terra builder、terra explorer pro和terra gate，通過這3個模塊可以把不同的地理信息數(shù)據(jù)整合，并把它們迅速的分發(fā)給各個用戶[13]。在會商過程中，采用人機交互方式，各位專家能隨時調(diào)閱和主題會商相關(guān)的信息。譬如：會商主題涉及的區(qū)域范圍、位置、災(zāi)害程度和評估結(jié)果、周圍資源、現(xiàn)場指揮情況等。在整個交互過程中需要數(shù)據(jù)庫支持。其技術(shù)路線概要見圖2。

圖2 會商方案分析技術(shù)路線概要

4.2 會商元數(shù)據(jù)庫建設(shè)

系統(tǒng)模塊元數(shù)據(jù)是關(guān)于系統(tǒng)內(nèi)部廣義模塊的描述信息，是系統(tǒng)功能管理、新模塊設(shè)計開發(fā)的基礎(chǔ)；用戶通過對該類元數(shù)據(jù)進行檢索，可以快速瀏覽和查找相關(guān)的系統(tǒng)功能模塊，了解其功能、運行條件等相關(guān)信息，以便于用戶對其進行有效的利用。通常情況下是找出對當(dāng)前防洪決策最有效的支持信息的相關(guān)模塊，并實現(xiàn)各模塊的快速調(diào)用和合理組織，從而實現(xiàn)防汛會商信息的匯集。

一般來說，當(dāng)系統(tǒng)模塊開發(fā)完成后，應(yīng)將其元數(shù)據(jù)信息錄入到相應(yīng)的元數(shù)據(jù)庫中以便利用。就系統(tǒng)模塊元數(shù)據(jù)庫(匯集信息元數(shù)據(jù)庫)在實際防汛會商中應(yīng)用來說，根據(jù)系統(tǒng)模塊元數(shù)據(jù)中定義的標識信息，主要存儲信息的編碼、名稱、類型、來源、關(guān)鍵詞、信息路徑、信息描述等內(nèi)容，而不存儲實際的數(shù)據(jù)或內(nèi)容[14]。

會商綜合數(shù)據(jù)庫信息內(nèi)容主要包括水雨沙情信息、水庫調(diào)度成果信息、下游災(zāi)情預(yù)測成果信息、下游河勢工情預(yù)測成果信息、防汛搶險信息、工情信息、東平湖分滯洪運用信息、流域應(yīng)急突發(fā)事件信息。

4.3 會商中間件的開發(fā)

應(yīng)用支撐平臺是會商支持系統(tǒng)的核心，是支撐應(yīng)用系統(tǒng)開發(fā)與運行的重要基礎(chǔ)設(shè)施，也是信息及資源共享的平臺。信息平臺研發(fā)的會商中間件功能可隨時注冊到支撐平臺，形成了可供復(fù)用的軟件資源，最大限度地減少了軟件的重復(fù)開發(fā)。利用支撐平臺提供的動態(tài)服務(wù)組合機制與技術(shù)手段，形成的信息資源可按需自適應(yīng)組合，達到在不同系統(tǒng)之間調(diào)用的信息共享，滿足工情險情、水庫調(diào)度中尺度暴雨數(shù)值預(yù)報、洪水預(yù)報等的跨系統(tǒng)需求。研發(fā)的會商中間件組件，為系統(tǒng)的統(tǒng)一開發(fā)和穩(wěn)定運行提供了先進可靠的技術(shù)基礎(chǔ)。本系統(tǒng)共研發(fā)了18個中間件組件，并部署到相應(yīng)的業(yè)務(wù)應(yīng)用服務(wù)器中。

4.4 會商模板構(gòu)建

a. 信息來源。主要來源于綜合會商數(shù)據(jù)庫。防汛會商收集的信息按組織方式可以分為網(wǎng)頁、文檔、圖形、視頻、數(shù)據(jù)等多種形式，正是由于信息表現(xiàn)形式的多樣性、存儲結(jié)構(gòu)的異樣性，給系統(tǒng)的集成化管理帶來一定的難度。為了克服上述困難，選取簡單集成，將網(wǎng)頁節(jié)點元素形式作為信息組織的統(tǒng)一方式。若信息已是網(wǎng)頁方式表現(xiàn)，則只須對信息歸檔、分類，然后存儲到集成數(shù)據(jù)庫中；如果信息是以非網(wǎng)頁方式表現(xiàn)，則需要對存入網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)庫的原有信息進行加工處理后創(chuàng)建成網(wǎng)頁節(jié)點形式，然后開始歸檔、分類、存儲等操作[15]。

b. 模板庫信息內(nèi)容。模板庫會商節(jié)點內(nèi)容主要包括降水實況節(jié)點、水情實況節(jié)點、水雨情展望節(jié)點、汛情實況節(jié)點、抗洪搶險實況節(jié)點、中央防汛經(jīng)費使用管理節(jié)點、出險原因分析節(jié)點、急需解決的問題節(jié)點等。

5 結(jié) 語

黃河防洪調(diào)度綜合決策會商支持系統(tǒng)已應(yīng)用于防洪、防凌、利用桃汛優(yōu)化洪水沖刷降低潼關(guān)高程試驗、調(diào)水調(diào)沙及水資源調(diào)度管理工作中并發(fā)揮了重要作用，在新疆塔里木河水量調(diào)度系統(tǒng)建設(shè)、陜西省“數(shù)字渭河”建設(shè)規(guī)劃中也得到應(yīng)用，社會經(jīng)濟效益顯著，應(yīng)用前景廣闊。

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ConstructionofcomprehensivedecisionandconsultationsupportsystemforfloodcontroloperationinYellowRiver

DINGBin，YAOBaoshun，DUWen

(InformationCenterofYellowRiverConservancyCommission,Zhengzhou450003,China)

The comprehensive decision and consultation support system for flood control operation in the Yellow River (hereinafter referred to as the system) used the existing flood control operation application system and other relevant data as data sources. By adopting scientific data organizing and processing methods, and focusing on the consultation theme, the system made out the abundant information that met the needs of flood control consultation. Finally, the calculation results of various flood control information and related application systems were presented to the decision makers in an intuitive and visual form, assisting leaders and experts to judge. The system has been applied in flood control, ice prevention, water transfer, sediment and water resources management work, playing an important role now.

flood control operation; decision support; consultation; metadata; Yellow River

10.3880/j.issn.1004-6933.2017.06.08

丁斌(1980—)，男，高級工程師，碩士，主要從事水利信息化的管理和設(shè)計開發(fā)工作。E-mail：dingbin@yrcc.gov.cn

TV877; TP302

A

1004-6933(2017)06-0055-05

2016-12-30 編輯：王 芳)