陳德勇

(燈塔市水利工作服務(wù)中心，遼寧 遼陽 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，屬于我國重要的淡水魚養(yǎng)殖和商品糧生產(chǎn)基地。市轄區(qū)為溫暖帶季風氣候，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)和洪澇險情，為了提高抗旱能力和防汛會商系統(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)積極開展現(xiàn)代化水利建設(shè)和防汛抗旱系統(tǒng)升級改造工作，緊抓大數(shù)據(jù)建設(shè)的歷史性機遇和高新技術(shù)熱點，切實提升全區(qū)域防洪抗旱調(diào)度水平[1]。

在水利信息化建設(shè)過程河流監(jiān)測、山洪災(zāi)害預警、水資源監(jiān)測、防汛指揮等系統(tǒng)與防汛工作密切相關(guān)，當前主要由各個部門自主牽頭建設(shè)相應(yīng)的業(yè)務(wù)系統(tǒng)，以縱向為主建設(shè)的系統(tǒng)存在嚴重的“條強塊弱”的現(xiàn)象，橫向協(xié)同缺乏，各部門分別管理使得“信息孤島”問題普遍存在，難以有效利用和統(tǒng)一管理信息資源，對進一步提升燈塔市水利業(yè)務(wù)應(yīng)用水平和推動信息化發(fā)展造成嚴重的阻礙，亟需升級改造當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)需要分析整個區(qū)域內(nèi)的重點防洪城鎮(zhèn)、重點小(1)型水庫、大中型水庫的洪水狀況，數(shù)據(jù)運算量大；對于各類數(shù)據(jù)信息的集成和查詢可通過三維地理平臺系統(tǒng)實現(xiàn)，因此應(yīng)滿足實時性要求[2-4]。針對以上技術(shù)難點和問題，采用傳統(tǒng)的信息化手段已無法滿足防汛系統(tǒng)的要求，面對這樣的形式必須運用大數(shù)據(jù)云技術(shù)才能充分發(fā)現(xiàn)數(shù)據(jù)中蘊含的信息，有效管理這些數(shù)據(jù)提升其使用價值，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

對于一系列數(shù)據(jù)集合的捕捉、處理和管理，在可承受時間區(qū)間內(nèi)無法利用常規(guī)的軟件工具實現(xiàn)為大數(shù)據(jù)的典型特征，為獲取大量的多樣化高增長率數(shù)據(jù)信息以及更強的優(yōu)化決策能力，還應(yīng)具備數(shù)據(jù)價值含量低、實時性高、信息變化快、數(shù)據(jù)處理與增長速度快、運算量大、采集存儲、數(shù)據(jù)來源和種類多樣化等4V特征，這些特征與防洪抗旱數(shù)據(jù)保持較高的吻合度。

本次擬定運用大數(shù)據(jù)思想，以水利信息化頂層設(shè)計為總體框架整合現(xiàn)有資源，利用水文模擬、云計算等技術(shù)方法對未來某一洪水情況預報分析，通過實時監(jiān)測直觀、準確、迅速的掌握洪水風險發(fā)展變化趨勢、現(xiàn)狀及其發(fā)生的地點，創(chuàng)建出更高水平支撐平臺，在任何地點、任意時間可實現(xiàn)與服務(wù)器端交互通信，為防汛工作者提供一個全方位的移動指揮決策手段和移動信息查詢展示平臺，滿足個性化專業(yè)化移動防汛的需求[6]。

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

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，運用大數(shù)據(jù)云技術(shù)實現(xiàn)水利數(shù)據(jù)的集中使用、管理、存儲和采集，通過整合重構(gòu)各類水利信息的達到一體化處理各類復雜問題的目的，達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) 全范圍電子沙盤場景和高精度衛(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)云計算創(chuàng)造性的接入預報成果[7]。系統(tǒng)后臺收集整理了由多個國家權(quán)威結(jié)構(gòu)發(fā)布的衛(wèi)星云圖、土地類型、遙感影像、雷達回波和地形地貌等信息，利用云計算和大數(shù)據(jù)分析技術(shù)建立多元數(shù)據(jù)庫，通過云平臺的分析計算和海量數(shù)據(jù)信息的抽取加工，獲取全市未來72h、48h、24h的濕度、氣溫和降雨等預報數(shù)值，實現(xiàn)小流域范圍和水庫的調(diào)度、預警、洪水預報等功能，顯著提升洪水預報覆蓋范圍和預見期[8]。

2) 根據(jù)洪水預報系統(tǒng)、工程設(shè)計資料、水利普查和燈塔市洪水計算有關(guān)資料，綜合考慮氣象預報和洪水預測模型，將DEM地形數(shù)據(jù)、實時洪水預報、設(shè)計洪水分析、氣象預報等有效結(jié)合實現(xiàn)動態(tài)直觀的展示洪水演變規(guī)律。

3) 數(shù)字化處理各社會經(jīng)濟、防汛抗旱、山洪調(diào)查、搶險物資、水利普查、方案元和洪水風險圖等基礎(chǔ)性資料，充分考慮災(zāi)害覆蓋范圍、影響程度以及防汛預案設(shè)計內(nèi)容，依據(jù)預先創(chuàng)建的工程、搶險物資、隊伍、指揮結(jié)構(gòu)內(nèi)在關(guān)聯(lián)，實現(xiàn)災(zāi)害處置、響應(yīng)和預警的3級聯(lián)動[9]。

3 實現(xiàn)效果

本次防汛抗旱指揮系統(tǒng)平臺的擬定建設(shè)，將會實現(xiàn)“一庫、兩臺、三系統(tǒng)”的一體化建設(shè)，具體為：

“一庫”是指采用大數(shù)據(jù)思想建立數(shù)據(jù)貢獻通道、整合現(xiàn)有資源、實時監(jiān)測監(jiān)控系統(tǒng)等防汛信息資源庫。該數(shù)據(jù)庫提供了各類數(shù)據(jù)的挖掘、統(tǒng)計、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)，滿足實時動態(tài)的防汛指揮工作要求[10]。

“兩臺”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，創(chuàng)建重點防洪城鎮(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。通過將天氣預報、洪水計算、DEM數(shù)據(jù)、洪水模擬和實時預報等有效結(jié)合，采用水文動力學和洪水動態(tài)模型實現(xiàn)水文計算、洪水模擬、天氣預報的綜合功能，為洪水淹沒展示、風險預測提供強有力的支撐[11]。

“三系統(tǒng)”主要包括移動終端查詢、防汛抗旱指揮和視頻會商等子系統(tǒng)。打造重點關(guān)注、突出重點區(qū)域的三維電子沙盤展示平臺，對防洪抗旱關(guān)注區(qū)域的有關(guān)信息實現(xiàn)動態(tài)、集中展示，打造集風險分析、洪水模擬、趨勢預測和監(jiān)測監(jiān)控等功能于一體的指揮平臺，實現(xiàn)傳統(tǒng)的“統(tǒng)計”軟件平臺的升級改造和防汛抗旱可視化指揮調(diào)度的目的。通過移動終端PDA、收集等設(shè)備查詢和展示主要防汛信息，如預警預報、氣象、圖像、視頻、工情、雨情、水情、基礎(chǔ)信息等，在任何地點、任意時間均可與服務(wù)器端交互通信，為防汛工作者提供一個全方位的移動指揮決策手段和移動信息查詢展示平臺，滿足個性化專業(yè)化移動防汛的需求。根據(jù)高清終端、水利專網(wǎng)標準全面升級改造燈塔市各區(qū)縣指揮系統(tǒng)，實現(xiàn)各相關(guān)部門的上、下級和防汛辦內(nèi)部之間的信息傳達，在防洪抗旱響應(yīng)機制、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)的歷史性機遇和高新技術(shù)熱點，切實提升全區(qū)域防洪抗旱調(diào)度水平。本次擬定建設(shè)項目運用大數(shù)據(jù)思想，以水利信息化頂層設(shè)計為總體框架整合現(xiàn)有資源，利用水文模擬、云計算等技術(shù)對未來洪水過程及時有效預測，通過實時監(jiān)測直觀、準確、迅速的掌握洪水風險發(fā)展變化趨勢、現(xiàn)狀及其發(fā)生的地點，創(chuàng)建高水平支撐平臺，即從信息共享、不同工作協(xié)調(diào)配合的角度，運用大數(shù)據(jù)云技術(shù)實現(xiàn)水利數(shù)據(jù)的集中使用、管理、存儲和采集，通過整合重構(gòu)各類水利信息的達到一體化處理各類復雜問題的目的，達到一處更新和收集可以多處使用的成效。其中，無人機、大數(shù)據(jù)、云計算等新技術(shù)為水利信息化建設(shè)帶來了更快捷、簡便的技術(shù)手段，在推動防汛抗旱信息化升級改造等方面發(fā)揮著巨大作用。該升級改造項目與燈塔市大數(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)的歷史性機遇實現(xiàn)防汛抗旱信息化建設(shè)，對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。