李新華,孫大智
呂梁市全境屬東部季風(fēng)氣候區(qū),大陸性季風(fēng)氣候顯著,四季分明。由于其特定的氣候特征、地形條件和地理因素,呂梁市的水旱災(zāi)害十分頻繁,“十年九旱、局部洪災(zāi)”是呂梁氣候的主要特點(diǎn)。因此,防汛抗旱成為全市防災(zāi)減災(zāi)的主要任務(wù)。
當(dāng)前,呂梁市防汛抗旱存在的主要問(wèn)題有:一是雨量站和墑情站分布不平衡,特別是水庫(kù)上游大部分不設(shè)站點(diǎn),遠(yuǎn)不能滿足防汛抗旱指揮的需要;二是這些站大部分為人工操作、人工報(bào)汛,受氣候影響較大,遇到大暴雨,信息傳輸?shù)貌坏奖U?,達(dá)不到及時(shí)、準(zhǔn)確的要求;三是這些站的儀器設(shè)備大部分帶病運(yùn)行,老化嚴(yán)重,且精度不高,難以保證信息的可靠性;四是這些站的信息按部門逐級(jí)上報(bào),防汛抗旱指揮部不能直接、及時(shí)得到,嚴(yán)重影響了防汛信息的時(shí)效性。
第一,根據(jù)呂梁市的自然地理特征、耕地地類情況和人口分布密度特點(diǎn),在受洪水威脅的縣城及鄉(xiāng)鎮(zhèn)、水庫(kù)、水電站、大型企業(yè),通過(guò)科學(xué)選比、充分論證,建設(shè)布局合理并具有代表性的雨量、墑情自動(dòng)監(jiān)測(cè)站網(wǎng)。
第二,采用結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、技術(shù)先進(jìn)、性能可靠、維護(hù)方便的定型設(shè)備,建設(shè)無(wú)人值守、全天候工作的野外監(jiān)測(cè)站。
第三,建立經(jīng)濟(jì)合理、安全可靠、保障傳輸?shù)耐ㄐ判诺?,確保在發(fā)生暴雨洪水的條件下,監(jiān)測(cè)信息有效傳輸。
第四,在呂梁市防汛辦設(shè)立中心站和雨量、墑情接收處理系統(tǒng),為實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)、整合處理、預(yù)測(cè)預(yù)報(bào)、資料整編提供條件。
第五,系統(tǒng)研發(fā)的最終目標(biāo)是要實(shí)現(xiàn)雨量、墑情自動(dòng)提取,雨量、墑情等值線、等值面自動(dòng)分析,圖形報(bào)表自動(dòng)打印功能,以及面雨量計(jì)算、雨情特征值統(tǒng)計(jì)等功能,滿足防汛抗旱的日常業(yè)務(wù)需要,提高雨量、墑情分析的自動(dòng)化水平。
根據(jù)呂梁市洪水、旱情的發(fā)生和傳播規(guī)律,考慮到系統(tǒng)布設(shè)原則和布設(shè)依據(jù),確定每縣的雨量站不少于3個(gè),墑情監(jiān)測(cè)站不少于2個(gè)。為有效利用監(jiān)測(cè)站的設(shè)備資源,確定墑情站的同時(shí)配置雨量站,在已完成的一期項(xiàng)目中25個(gè)點(diǎn)雨量和墑情站合一。具體研發(fā)內(nèi)容為:
自動(dòng)數(shù)據(jù)提取:自動(dòng)從數(shù)據(jù)庫(kù)提取數(shù)據(jù),減少數(shù)據(jù)提取的中間環(huán)節(jié),自動(dòng)保存已提取的一些數(shù)據(jù),減少重復(fù)提取,提高系統(tǒng)運(yùn)行的穩(wěn)定性。
自動(dòng)雨量、墑情分析:自動(dòng)客觀分析,包括等值線分析和等值面分析兩種情況。
人工修訂結(jié)果:在出現(xiàn)明顯的分析缺陷(概率很?。┗虺霈F(xiàn)機(jī)器無(wú)法判別的錯(cuò)報(bào)情況下,設(shè)置人工調(diào)整和美化功能,滿足使用要求。
雨量、墑情圖打印:滿足水文部門上報(bào)雨量圖的要求,圖形既可以打印在白紙上,也可以打印在事先指定的地區(qū)底圖上。
根據(jù)鼠標(biāo)隨機(jī)選定區(qū)域范圍,自動(dòng)完成區(qū)域內(nèi)面平均雨量墑情的分析計(jì)算。
根據(jù)業(yè)務(wù)需求的分析,確定該系統(tǒng)的體系結(jié)構(gòu)由采集層、通信層、網(wǎng)絡(luò)層、數(shù)據(jù)層、應(yīng)用層5部分組成。
采集層:該系統(tǒng)的信息采集遵照先進(jìn)、實(shí)用,經(jīng)濟(jì)、可靠,充分利用郵電公網(wǎng)的原則,根據(jù)分中心測(cè)站分布和通信資源狀況,全部采用數(shù)據(jù)自動(dòng)采集、固態(tài)存儲(chǔ)、數(shù)字化自動(dòng)傳輸技術(shù),以提高觀測(cè)精度和時(shí)效。
通訊層:選擇全球移動(dòng)通信系統(tǒng)為報(bào)汛通信網(wǎng)的主信道,選擇公共電話交換網(wǎng)為備信道,實(shí)現(xiàn)有線無(wú)線雙保險(xiǎn),力求為信息的傳輸提供可靠保證。
網(wǎng)絡(luò)層:是中心的計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò),是業(yè)務(wù)應(yīng)用軟件系統(tǒng)運(yùn)行的基礎(chǔ)環(huán)境。該系統(tǒng)可以在局域網(wǎng)或廣域網(wǎng)環(huán)境下運(yùn)行,并配置有網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)庫(kù)系統(tǒng),需要有基本信息數(shù)據(jù)庫(kù)和實(shí)時(shí)水情數(shù)據(jù)庫(kù)支持,數(shù)據(jù)庫(kù)結(jié)構(gòu)要符合水利部下發(fā)的實(shí)時(shí)雨水情數(shù)據(jù)庫(kù)標(biāo)準(zhǔn)。
數(shù)據(jù)層:是整個(gè)呂梁市雨情墑情自動(dòng)測(cè)報(bào)系統(tǒng)業(yè)務(wù)綜合數(shù)據(jù)的平臺(tái),是業(yè)務(wù)應(yīng)用軟件系統(tǒng)運(yùn)行的基礎(chǔ),由多個(gè)相對(duì)獨(dú)立又互有關(guān)系的數(shù)據(jù)庫(kù)組成。主要包括基礎(chǔ)信息數(shù)據(jù)庫(kù)、實(shí)時(shí)墑情數(shù)據(jù)庫(kù)、實(shí)時(shí)雨情數(shù)據(jù)庫(kù)、遙測(cè)數(shù)據(jù)庫(kù)、歷史數(shù)據(jù)庫(kù)、運(yùn)行分析結(jié)果數(shù)據(jù)庫(kù)、空間地理信息數(shù)據(jù)庫(kù)、方法模型庫(kù)等。數(shù)據(jù)庫(kù)系統(tǒng)是利用計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)技術(shù)和開放性數(shù)據(jù)庫(kù)管理方法,為防汛決策提供可靠的數(shù)據(jù)支持,是整個(gè)決策支持服務(wù)系統(tǒng)的數(shù)據(jù)支撐層。
運(yùn)用層:是呂梁市雨情墑情自動(dòng)測(cè)報(bào)系統(tǒng)的核心,主要進(jìn)行雨情墑情信息的接收、處理、存儲(chǔ)、分析、統(tǒng)計(jì)、查詢等。呂梁市雨情墑情綜合分析系統(tǒng)的總體結(jié)構(gòu)是:以強(qiáng)大的雨情、墑情數(shù)據(jù)庫(kù)、地圖信息庫(kù)、站網(wǎng)信息庫(kù)、水系信息庫(kù)、分區(qū)信息庫(kù)、方法模塊庫(kù)作為基礎(chǔ)支撐層,通過(guò)建立先進(jìn)的物理模型和客觀的插值方法,實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)提取分析、雨量、墑情等值線、等值面、特征值計(jì)算、圖形顯示自動(dòng)化、出圖、打印等功能。在B/S結(jié)構(gòu)中,客戶在瀏覽器中對(duì)需要查詢信息進(jìn)行選擇,并向服務(wù)器端發(fā)出請(qǐng)求,該請(qǐng)求通過(guò)http協(xié)議傳送到服務(wù)器端。當(dāng)服務(wù)器端收到請(qǐng)求信息后,就去訪問(wèn)相關(guān)的數(shù)據(jù)庫(kù),并把從數(shù)據(jù)庫(kù)中檢索到的數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換成相應(yīng)的XML格式、SVG格式和HTML格式的文件,返回到客戶端。這樣客戶端就可以對(duì)其進(jìn)行交互式訪問(wèn),并且不需要頻繁地向服務(wù)器發(fā)送請(qǐng)求,極大地減少了網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)傳輸量和服務(wù)器的負(fù)擔(dān)。
SVG(ScalableVectorGraphics)是一種基于 XML的用來(lái)描述二維矢量圖形和矢量/點(diǎn)陣混合圖形的置標(biāo)語(yǔ)言,是一種全新的矢量圖形規(guī)范。SVG的繪圖可以通過(guò)動(dòng)態(tài)和交互式方式進(jìn)行,在實(shí)際操作中,以嵌入方式或腳本方式實(shí)現(xiàn)。SVG實(shí)現(xiàn)了圖形、圖象和文字的有機(jī)統(tǒng)一。
SVG采用基于XML的DOM文檔管理結(jié)構(gòu),很方便實(shí)現(xiàn)層次管理,其對(duì)象的樣式屬性具有繼承性,如果下一級(jí)沒有某樣式屬性,則直接使用其上一級(jí)屬性,以此類推,直到頂級(jí)為止。
SVG圖形數(shù)據(jù)本身只包含用來(lái)實(shí)現(xiàn)矢量圖形顯示的信息,如坐標(biāo)點(diǎn)、變換矩陣、顯示樣式等信息,不能滿足GIS系統(tǒng)的需要。但由于SVG是基于XML格式的,除了使用其內(nèi)置的屬性外,還可對(duì)其屬性進(jìn)行任意擴(kuò)充,以實(shí)現(xiàn)自定義功能。在SVG圖形中,對(duì)象的屬性ID是用來(lái)標(biāo)志唯一對(duì)象的編號(hào)。WebGIS采用ID號(hào)作為圖形內(nèi)在的標(biāo)示,而自定義其他的屬性如名稱、提示信息等來(lái)存儲(chǔ)其GIS屬性。
該系統(tǒng)使用面向?qū)ο蟮能浖こ谭椒?,利用JZEE(Java2PlatformEnterpriseEdition)開發(fā)平臺(tái),采用SVG技術(shù),實(shí)現(xiàn)了以地圖信息形式繪制雨量、土壤墑情等值線或等值面,將數(shù)據(jù)庫(kù)數(shù)據(jù)的提取、分析、顯示、繪制圖和線、網(wǎng)頁(yè)發(fā)布瀏覽、瀏覽器直接生成等值線圖等功能融為一體,做到了準(zhǔn)確性、真實(shí)性、美觀性與實(shí)用性的有機(jī)結(jié)合,實(shí)現(xiàn)了雨情、土壤墑情信息綜合分析服務(wù)的自動(dòng)化和軟硬件系統(tǒng)藕合及整個(gè)系統(tǒng)的一體化管理和運(yùn)用。
呂梁市雨情墑情自動(dòng)測(cè)報(bào)系統(tǒng)采用現(xiàn)代信息采集技術(shù)、通信技術(shù)、計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)技術(shù)、信息處理技術(shù),建成覆蓋全市的雨情和旱情自動(dòng)測(cè)報(bào)系統(tǒng),達(dá)到了信息源布局合理、信息采集、傳輸、處理手段先進(jìn)實(shí)用、高效可靠,實(shí)現(xiàn)了動(dòng)態(tài)監(jiān)測(cè)和實(shí)時(shí)報(bào)警。
呂梁市雨情墑情自動(dòng)測(cè)報(bào)系統(tǒng)能在30min內(nèi)完成所有雨量、墑情監(jiān)測(cè)站信息的收集處理,為防汛抗旱調(diào)度,決策指揮提供科學(xué)依據(jù),為防汛抗旱搶險(xiǎn)救災(zāi)贏得時(shí)間,最大限度地減少干旱和洪水災(zāi)害損失,確保人民生命財(cái)產(chǎn)安全。
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