基于WebGIS的暴雨灾害决策系统设计与应用

摘 要：针对防汛部门在暴雨灾害中缺少统一调度的平台，开发了暴雨灾害决策系统。文章从关键技术角度描述了系统的功能，结合各防汛单位的业务需求，对系统开发过程中涉及的关键技术展开讨论。并开发了基于WebGIS的暴雨灾害决策系统，软件运行稳定，实现了大容量数据高效发布、海量要素快速渲染及绘制、GP服务高效率调用、气象预警信息快速送达等主要功能，为政府领导远程科学指挥、统一调度因暴雨引发的灾害提供科学依据，在政府防灾减灾过程中具有重要意义和应用价值。

关键词：Flex；RIA；暴雨灾害；海量数据；GP；及时率

中图分类号：S422 文献标志码：A 文章编号：2095-2945（2017）24-0111-02

1 概述

近年来，暴雨灾害频繁发生，造成严重的经济损失和社会影响，成为各界普遍关注的自然灾害问题。政府各级防汛部门高度重视暴雨及其引发的山洪地质灾害防御工作，为了有效地预测灾害并减少造成的损失，迫切需要建立一个科学合理的暴雨决策服务指挥系统。随着气象监测与预报技术的发展、应急部门对各防汛部门的统一组织协调的力度加强，对暴雨灾害的统一决策指挥成为可能。

RIA（Rich Internet Applications，富互联网应用程序）是一种将桌面应用程序的交互用户体验（反应快、界面丰富等优点）与传统Web应用部署灵活性结合起来的网络应用程序。RIA给用户带来更丰富、更具有交互性和响应性的全新体验，是一种全新的Web应用解决方案，也为网络GIS发展带来了新的活力。在现有的几种RIA客户端开发技术中，以Adobe公司的Flex较为成熟，因此，本系统建设选择Flex技术作为客户端显示手段。[1]

2 系統总体结构设计

气象GIS网络平台总体上划分为两个端，即气象GIS服务端和客户端，服务端又分为3个层，分别为数据层、气象GIS服务层和Web服务层。每个层根据业务需求再细化为4块。

2.1 数据层

数据层主要存贮系统所需数据，包括空间数据、属性数据、气象业务数据、防汛部门业务数据等，这些数据分别存贮于不同的数据库中。

2.2 服务层

服务层包含地图数据服务层、气象数据服务层、信息发布服务层和GP服务层。提供对数据层的获取、分析、显示和传输。本层是系统的关键所在，地图显示、气象数据显示、客户端交互及决策信息发布均由本层处理，并将最终的处理结果返回给客户端显示。[2]

2.3 web服务层

web服务层主要包括基于web的应用程序，其介于客户端和服务层之间，是实现系统功能的一个媒介层。该层将web应用程序通过web服务器发布到网络中供客户端调用，web服务层传递客户端请求到服务层，调用相关服务并获取服务端的结果，并将结果返回给客户端。web服务层提供了服务访问组件，提供对各类服务的访问以及对OGC标准服务和第三方服务的访问；web服务层提供OGC服务、REST服务以及WEB服务3个部分的Web发布功能，即支持将服务在服务层发布为OGC标准服务、REST服务以及标准的web服务。[3-4]

2.4 客户端

本系统客户端具有开放性服务聚合应用架构，支持REST和SOAP空间信息服务，并且可通过规范化接口进行服务协议的扩展；支持WMS＼WFS＼KML等标准空间信息服务。[5]

3 系统功能结构设计

基于Flex的暴雨灾害决策服务指挥系统主要由3个子系统组成，分别是监测子系统、决策指挥系统和信息审核、发布系统。

3.1 监测子系统

监测子系统是整个系统的基础，包含了气象数据综合显示、查询、分析，专题图制作等功能，并能根据一定的规则对累计雨量、1小时雨强、闪电定位、雷达组合反射率因子进行预警。

3.2 决策指挥子系统

决策指挥系统可以根据监测子系统的显示结果，配合各防汛部门的数据，以及网络上的高清地图数据，对暴雨落区及影响区域进行决策指挥。可以用于辅助的工具有缓冲分析、流域关联分析、避灾点分析及救援、逃生路径分析工具。在经过综合分析后，利用交互工具在地图上直观的绘制出来提交给产品生成程序，得到最终的决策指挥服务产品。

3.3 审核、发布子系统

通过决策指挥系统得到的决策指挥服务产品，经过系统管理员与相关部门人员的会商确定后，提交给发布系统；选择发布渠道后，系统将决策信息迅速的传送至服务对象。

4 关键技术

4.1 海量数据的显示策略

本系统因为牵涉到与应急、国土、水利、民政、教育等部门的统一调度，数据量很大，而且部分数据密集程度很高，如气象信息员数据、国土部门的信息员数据、地灾点数据，如果全部显示在地图上，会严重影响视觉效果，而且无法区分各类数据，本系统在显示上采用了flex中的cluster技术，即根据地图的缩放级别来进行聚合显示，比如气象信息员，在地图放大到村镇级别时，进行单独显示，缩小到县市一级时，视图范围内的所有信息员聚集在一个大点上，大点上有数据标示，指示本点包含的信息员总数。cluster技术有效的解决了海量数据有效显示的问题。

4.2 信息员地图数字化

气象部门和国土部门的信息员均细化到村组一级，上报时以村为单位，现阶段国土部门提供的地理信息边界数据最小只到乡镇一级。如何在地图上有效定位信息员成为本系统需要解决的关键问题之一。经过和国土部门沟通，划分村组边界牵涉到的因素太多，因此本系统选用以村委会为中心，根据信息员数量进行圆心分布显示。

4.3 跨域访问技术及系统部署

由于涉及到数据安全性，气象部门的乡镇雨量点数据现统一部署在贵州省气象局信息中心的服务器上，该服务器必须要在气象部门内网中连接innode才可以正常访问。而计算机一旦连接了innode，就无法访问英特网，也就无法显示诸如百度地图、google地图等高清在线地图，除非使用双网卡，而此策略与本系统的BS架构设计初衷有较大的出入。因此，如何打通内外网的限制，使外部门也能正常访问本系统显得尤为重要。

本系统采用将不同类型的服务器分别部署在不同网段进行解决。将web服务器和地图服务器部署在外网服务器上，数据读取服务器部署在气象局内网服务器上，三者用ISC网络共享实现互通，顺利解决内网访问的问题。

4.4 决策信息到达率保障

决策信息在进行发布的过程中，短信和电话外呼相对于微博和手机app，无疑是最方便快捷，服务面最广的，但同时也是受运营商限制最强烈的。我们在系统的试运行过程中，经常碰到短信延迟，电话外呼无法接通的情况。如果在信息发布这一环节出问题，后果将非常严重。本系统采用了短信到达监控、通话状态监控和电话外呼实体线路、网络虚拟线路双通道备份的解决方案。以短信为例，在对气象信息员培训的过程中，重点告知在收到紧急短信后需要回复给系统，以便决策中心实时知晓短信送达状态及读取状态。在短信延迟的情况下，马上切换为电话外呼进行叫应，使决策信息安全、正点的到达“最后一公里”。

5 应用实例

2015年6月，项目组应遵义市政府应急办公室的安排开发了遵义市暴雨灾害决策系统，该系统纳入了遵义市国土部门和水利部门的部分数据，从6月份开始在遵义市气象局和遵义市应急办进行试运行。

6 结束语

因各部门的职能差异及部门数据的特殊性，本系统现阶段包含的数据均为静态数据，比如国土部门的地质灾害隐患点数据为2014年的台账，有些地灾点经过修复后在暴雨条件下的隐患已经很小或者完全没有了，但是在系统上并不能实时的表现出来；在暴雨落区预报方面，仍以预报员的经验为主，缺乏相关模型的支撑，主观性較强，导致决策指挥存在较大的不确定性。下一步工作将主要针对部门数据共享及暴雨模型的研究和应用进行开展。

参考文献：

[1]胡争光，等.气象GIS网络平台关键技术研究与实现[J].应用气象学报，2014，25（3）.

[2]孙利华，等.基于Flex的气象信息网络发布平台设计与实现[J].应用气象学报，2010，21（6）.

[3]程国雄，等，基于Silverlight的RIA系统架构与设计模式研究[J].计算机工程与设计，2010，31（8）：1706-1713.

[4]戴侃，等，基于J2EE和Flex技术构建RIA系统的探索与实现[J].微电子学与计算机，2003，23（5）：22-27.

[5]杨仁和.AJAX模式设计[M].北京：电子工业出版社，2010.

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