吉林省水文監(jiān)測及洪水預報綜合平臺系統(tǒng)研發(fā)

趙晶東 ，許冬梅

（1. 吉林省水文水資源局，吉林 長春 130022；2. 吉林省水文水資源局長春分局，吉林 長春 130022）

0 引言

由于水文業(yè)務的實時性，吉林省水文系統(tǒng)的信息化程度急需提高，為了全面加強吉林省水文監(jiān)測及洪水預報服務能力的建設，切實將水文水資源綜合信息集中在統(tǒng)一的信息平臺上，吉林省水文水資源局提出建設“吉林省水文監(jiān)測及洪水預報綜合服務平臺建設工程”，以提升吉林省水文監(jiān)測及預報服務水平，滿足現(xiàn)代水文業(yè)務的需求，為水利事業(yè)建設、社會經(jīng)濟發(fā)展提供高效可靠的水文信息支撐。

吉林省水文監(jiān)測及洪水預報綜合服務平臺（以下簡稱平臺）的研發(fā)，是為了整合全面的水文信息，集成現(xiàn)有和將有的全部水文業(yè)務軟件，為水文業(yè)務人員提供全部所需的業(yè)務信息源和相關(guān)操作處理模塊，推進吉林水文的信息化建設。在此平臺上，決策者們可以更直觀地獲得決策所需的常規(guī)水文信息，也可以通過平臺視察水文及水資源等情勢的實時變化情況，掌握最新動態(tài)和變化趨勢，為防汛抗旱決策提供及時、準確的信息支撐。各級業(yè)務人員通過統(tǒng)一的信息化平臺進行水文業(yè)務操作，替代或部分替代傳統(tǒng)的紙質(zhì)辦公方式，使水文業(yè)務中各種決策及報告的上傳下發(fā)的速度得到提升，提高水文系統(tǒng)的辦公效率和決策指令的及時性。充分考慮水文業(yè)務中的預警預報工作，通過信息化平臺自動計算相關(guān)數(shù)據(jù)，及時提醒值班人員，并能通過短信郵件等形式快速通告，實現(xiàn)預警預報自動化、常態(tài)化，使水文信息對人民群眾的生產(chǎn)生活起到實質(zhì)性的作用，全面提升水文行業(yè)的服務能力。

1 吉林省水文測報能力現(xiàn)狀

吉林省水文系統(tǒng)共有 1807 處水文站點，其中，107 處水文站，14 處水位站，284 處委托雨量站，4 處徑流實驗站，1285 眼地下水觀測井，113 個水質(zhì)監(jiān)測斷面。已建成入網(wǎng)的雨量遙測站 397 處。在建中小河流水文監(jiān)測系統(tǒng)規(guī)劃建設雨量站 1649 處，水文站 80 處，水位站 87 處。以上各類站點分布在松花江、圖們江、鴨綠江、遼河、綏芬河等 5 大流域的江河上。

水文工作是國民經(jīng)濟建設和社會發(fā)展中的基礎(chǔ)，負責水文水資源、水環(huán)境監(jiān)測和行業(yè)管理等工作。只有充分利用現(xiàn)代化信息技術(shù)和水文信息資源，提高水文信息資源的應用水平和共享程度，才能進一步提升水文行業(yè)的技術(shù)和管理水平，適應和滿足國民經(jīng)濟建設、社會發(fā)展和新時期治水思路對水文行業(yè)的新要求。水文信息化，不僅是物質(zhì)基礎(chǔ)、技術(shù)手段的信息化，更是思維、思想方式的信息化。

2 吉林省水文監(jiān)測及洪水預報綜合服務平臺建立

2.1 平臺結(jié)構(gòu)設計

吉林省水文監(jiān)測及洪水預報綜合服務平臺采用B/S[1-5]和 C/S 模式設計，總體采用 B/S 模式實現(xiàn)訪問，部分功能采用 C/S 模式，部分功能采用后臺服務模式實時運行，地圖數(shù)據(jù)以 WebGIS 方式訪問，用戶使用瀏覽器能夠完成所有操作。

整體建設分為采集、傳輸、數(shù)據(jù)、應用支撐、應用系統(tǒng)、監(jiān)視預警 6 個部分。在這 6 個部分的基礎(chǔ)上以“四臺一庫”的平臺整體支撐結(jié)構(gòu)，“四臺”是指提供 4 個支撐平臺為水文綜合信息平臺提供全方位支撐，包括數(shù)據(jù)、地理信息、應用、移動 4 個支撐平臺；“一庫”是將廣義的水文數(shù)據(jù)甚至氣象、多媒體數(shù)據(jù)等都集中在統(tǒng)一的數(shù)據(jù)標準體系下，實現(xiàn)數(shù)據(jù)統(tǒng)一標準、管理。

采集部分提供水文的基礎(chǔ)、實時、監(jiān)測、經(jīng)濟效益等信息；傳輸部分提供中心到測站、中心各部門間，以及各級水文局間的網(wǎng)絡通信；數(shù)據(jù)部分包括雨水情、水質(zhì)、水資源、空間等專業(yè)數(shù)據(jù)庫，通過數(shù)據(jù)交換系統(tǒng)完成跨庫和系統(tǒng)的數(shù)據(jù)共享，并提供和國土、氣象部門，以及省流域和中央的數(shù)據(jù)共享和交換；應用支撐部分提供通用的應用、基本的工作流、GIS 等服務；應用系統(tǒng)部分提供監(jiān)視預警、雨水情、墑情、地下水、水環(huán)境等信息及信息發(fā)布；監(jiān)視預警部分提供綜合預警，以及各個專業(yè)的監(jiān)測信息的實時預警。

水情、墑情、水資源、水環(huán)境模塊提供相關(guān)的專業(yè)數(shù)據(jù)的維護查詢及報告生成等功能，針對不同業(yè)務，提供不同的功能模塊支持。吉林省水文監(jiān)測及洪水預報綜合服務平臺如圖 1所示。

2.2 平臺監(jiān)視預警系統(tǒng)

吉林省水文監(jiān)測及洪水預報綜合服務平臺業(yè)務系統(tǒng)，部署于省水文局，面向全省社會公眾及下級水文單位提供服務。根據(jù)系統(tǒng)面向的用戶及功能，分為水文綜合監(jiān)視預警、水情信息服務、防汛抗旱決策支持、水文測驗管理、旱情監(jiān)測與分析、水環(huán)境監(jiān)測評價、地下水監(jiān)測與服務、水文站網(wǎng)管理、遙測站運行維護管理、水文資料整編管理、水情視頻監(jiān)控等 11 個子系統(tǒng)。

水文監(jiān)測預警系統(tǒng)可以對吉林省可能發(fā)生或者正在發(fā)生的汛情、險情、災情進行實時動態(tài)監(jiān)測，全面提高防汛抗洪工作的有效性和可靠性，對減少洪水災害、緩解防洪壓力、保障人民生命財產(chǎn)安全具有重要作用，因此預警監(jiān)視系統(tǒng)的重要性不言而喻，為此著重分析預警監(jiān)視系統(tǒng)。

平臺預警監(jiān)視系統(tǒng)[6-9]，在 GIS 平臺上，展現(xiàn)各種告警信息，并對主要水文業(yè)務實現(xiàn)滾動監(jiān)視。所有業(yè)務系統(tǒng)都在此提供操作接口，形成一個統(tǒng)一平臺。系統(tǒng)根據(jù) LDAP（輕量目錄訪問協(xié)議）中定義的用戶權(quán)限信息，開放相應的服務，同時為將來新的業(yè)務系統(tǒng)，提供方便的擴展接口。

圖1 吉林省水文監(jiān)測及洪水預報綜合服務平臺圖

系統(tǒng)根據(jù)當前實時降雨、水位、水環(huán)境、水資源等信息，以方便快捷、直觀醒目、圖文并茂的方式，實時監(jiān)視，具有自動報警顯示的功能。

預警系統(tǒng)實現(xiàn)對實時雨水情、流域?qū)崟r預警情況的監(jiān)控，當出現(xiàn)嚴重汛情時，通過預先設定的時段雨量、河道水庫水位的報警值，自動根據(jù)設定的條件判斷是否產(chǎn)生報警。利用推送技術(shù)在地圖上以閃爍、動態(tài)文字、聲音等方式提示預警，用戶可以及時獲取出險地點的位置和相關(guān)信息。

2.2.1 雨情信息系統(tǒng)

實時雨情監(jiān)視可分別按照累計、時段、日雨量進行監(jiān)視，并且在 GIS 平臺展示時根據(jù)各個站點降雨量的量級（可配置）用不同顏色區(qū)別顯示。其中按累計雨量實時監(jiān)視顯示各雨量監(jiān)測站早晨 8 時以來（可自定義）的降雨量；按時段監(jiān)視可查詢顯示區(qū)域時段內(nèi)的雨量、平均雨量、最大雨量、各站降雨過程柱狀圖及數(shù)據(jù)表，并顯示所查詢區(qū)域的雨量站總數(shù)、雨量強度統(tǒng)計等；顯示查詢?nèi)珔^(qū)域降雨等值線、面圖。

2.2.2 水情信息系統(tǒng)

實時顯示各水文站當前水位[10]、流量變化趨勢，超警戒、保證情況等，并提供當前水位示意圖；顯示選定區(qū)域內(nèi)任意時段的各站水位、水勢、流量，超警戒、保證情況，以及顯示水位、流量過程線等。

實時顯示各水庫當前水位、水位變化趨勢、超汛限情況等，并提供當前水位示意圖；顯示選定區(qū)域內(nèi)任意時段的各水庫水位、水勢、超汛限情況、壩高等，以圖形方式顯示水位、流量過程線。

2.2.3 墑情信息系統(tǒng)

根據(jù)土壤含水量判斷干旱程度，在 GIS 地圖上，通過不同顏色區(qū)分顯示，通過墑情分布等值面圖在地圖上宏觀監(jiān)視全省墑情的變化情況，通過指定查詢得到的數(shù)據(jù)列表監(jiān)視具體某個測站的墑情變化過程。

2.2.4 水質(zhì)信息系統(tǒng)

根據(jù) GB3838－2002《地表水環(huán)境質(zhì)量標準》，在地圖上對各測站進行標注，針對超標項目采用不同顏色字體進行提醒。將地表水水質(zhì)評價以 Ⅲ 類地表水標準值作為水體是否超標的限值，實時監(jiān)視水環(huán)境超標的測站。

2.2.5 地下水信息系統(tǒng)

根據(jù) DZT0133-94《地下水動態(tài)監(jiān)測規(guī)程》，對吉林省內(nèi)地下水各項指標進行實時監(jiān)測預警，并依托GIS 平臺在省地理信息范圍內(nèi)實時展示監(jiān)視成果。

2.2.6 視頻信息系統(tǒng)

利用水情視頻監(jiān)控系統(tǒng)的視頻數(shù)據(jù)，基于電子地圖實現(xiàn)某重點站點的視頻信息實時監(jiān)視，可以清晰地展現(xiàn)河段上下游監(jiān)控的狀態(tài)，方便管理視頻信息，做到指哪里監(jiān)控哪里，用哪里調(diào)度哪里。更加及時地掌握河流的即時信息，為防汛抗旱指揮提供視頻信息支持。

2.2.7 水情信息服務系統(tǒng)

水情信息服務系統(tǒng)以 GIS 展示為基礎(chǔ)，利用數(shù)據(jù)庫和網(wǎng)絡等技術(shù)進行空間與雨水情數(shù)據(jù)的存儲、處理、檢索、查詢，在空間與雨水情數(shù)據(jù)支持下，實現(xiàn)水情信息監(jiān)視和自動預警的軟件系統(tǒng)涵蓋了從值班到預警再到會商的全部水情服務。

水情信息服務系統(tǒng)主要分為水情值班、水情查詢、中小河流監(jiān)控、山洪預警、洪水預報、水情會商、資料整編和國際報汛等子系統(tǒng)。

2.3 水文信息公眾服務網(wǎng)

水文信息公眾服務網(wǎng)是針對社會公眾實時發(fā)布水文、水環(huán)境、水資源、地下水、水情等信息的公共服務網(wǎng)站。依托現(xiàn)有的水文網(wǎng)站，整合數(shù)據(jù)資源，提供數(shù)據(jù)共享，適當增加功能、欄目及圖形化界面，主要為發(fā)布水文基本知識，發(fā)布天氣預報、衛(wèi)星云圖等氣象信息，提供針對公眾的基于二維地圖的實時雨水情、水質(zhì)、突發(fā)事件及預警等的信息，以滿足不同用戶對信息資源的需求。在現(xiàn)有的省局對外信息公眾網(wǎng)基礎(chǔ)上改造，加入實時雨水情、旱情、水環(huán)境、地下水等信息發(fā)布模塊，每個模塊都適用于自動兼手動發(fā)布，發(fā)布內(nèi)容除自身業(yè)務內(nèi)容外還包括該業(yè)務的預警預報信息。

通過監(jiān)視預警系統(tǒng)的建設開發(fā)，可顯著改善吉林省水情監(jiān)測預警水平，提高水文信息化及現(xiàn)代化程度；重點加強預警預報系統(tǒng)建設，提高洪旱災害預測預報能力，逐步使吉林省的水情工作重點由情報工作向預警預報工作轉(zhuǎn)變；提高信息集中化程度，整合各部門現(xiàn)有分散孤立的信息資源到統(tǒng)一的綜合信息平臺上，從而提高信息共享程度。同時業(yè)務服務范圍進一步拓展，針對地下水監(jiān)測、水環(huán)境監(jiān)測、水資源管理、站網(wǎng)管理等方面積極開展相關(guān)平臺應用軟件開發(fā)，通過信息化建設逐步帶動水情相關(guān)服務職能的提升，轉(zhuǎn)變工作理念，提高對外服務能力，推進吉林省水文信息化及現(xiàn)代化建設工作。

3 結(jié)語

由于吉林省水文監(jiān)測及洪水預報綜合服務平臺的建設涉及廣泛，覆蓋了整個水文水資源業(yè)務，同時還包括與其他部門的協(xié)調(diào)（如氣象信息共享等）、規(guī)范的制定、安全體制的制定、支撐平臺的建設、系統(tǒng)軟件的開發(fā)、機房建設的設備選型、安裝調(diào)試、系統(tǒng)集成等多個環(huán)節(jié)，建設周期為 18 個月。已于 2013 年汛期前完成中心機房基礎(chǔ)環(huán)境，水文信息公眾服務網(wǎng)，以及水文綜合預警監(jiān)視、水情信息服務、水文站網(wǎng)管理、遙測站運行維護管理、移動應用、水文視頻監(jiān)控等系統(tǒng)的建設，在 2014 年6 月前將完成旱情監(jiān)測與分析系統(tǒng)、水環(huán)境監(jiān)測評價系統(tǒng)、地下水監(jiān)測與服務系統(tǒng)、綜合辦公平臺的建設，以及水文測驗、水文資料整編管理系統(tǒng)的建設，并且完成所有系統(tǒng)間的集成工作。

通過吉林省水文監(jiān)測及洪水預報綜合服務平臺的建設，可實現(xiàn)省水文局與水文分局或水情分中心對站網(wǎng)的分級管理，實現(xiàn)信息共享，滿足站點管理信息的數(shù)字化、可視化等要求，保證站點信息的時效性和一致性，具備水文應急測報信息支持功能。站網(wǎng)管理系統(tǒng)為優(yōu)化水文站網(wǎng)布設，提高站網(wǎng)管理水平，提供迅速、全面的信息支持。在發(fā)生突發(fā)性公共水事件時，可迅速提供事件所在地的江河流域情況、附近監(jiān)測站點及監(jiān)測數(shù)據(jù)信息、水利工程情況等，為開展應急測報提供服務，使吉林省水文站網(wǎng)管理水平上一個新臺階。

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