遼寧省旱情監(jiān)測與服務系統規(guī)劃

董婷婷

（遼寧省水利水電科學研究院，遼寧沈陽110003）

遼寧省旱情監(jiān)測與服務系統規(guī)劃

董婷婷

（遼寧省水利水電科學研究院，遼寧沈陽110003）

遼寧省是旱災頻繁發(fā)生的省份之一，開展旱情監(jiān)測與服務系統規(guī)劃具有重要意義，本文結合作者系統參與上述規(guī)劃的工作，系統介紹了旱情信息采集子系統、信息網絡傳輸子系統、抗旱綜合數據庫、旱情分析子系統、旱情預警預測子系統、旱災評估子系統和支持決策子系統等規(guī)劃內容。

旱情；監(jiān)測與服務；系統；規(guī)劃

遼寧省是旱災頻繁發(fā)生的省份之一，尤其是進入2000年以后旱災發(fā)生的頻率明顯增加，僅2000～2014年這15年間，就有8年發(fā)生了旱災。其中2014年我省遭遇了60年來最為嚴重的旱災，作物受旱面積一度達到2927.5萬畝，造成34.7萬人、9.4萬頭大牲畜因旱臨時飲水困難。頻繁發(fā)生的旱災給全省人民的生產、生活帶來了嚴重的負面影響。隨著以增溫為主要特征的氣候變化影響的深入，氣候系統的穩(wěn)定性降低，干旱、洪澇等極端氣象水文事件發(fā)生的概率及其影響進一步增加。面對新形勢，原有抗旱措施的弱點逐漸顯露，監(jiān)測站點稀少、監(jiān)測體系不完善、信息化程度不健全等。旱情監(jiān)測與服務系統建設有助于提升抗旱管理決策水平，實現傳統水利向現代化水利、可持續(xù)發(fā)展水利轉變。因此，有必要開展遼寧省旱情監(jiān)測與服務系統規(guī)劃。

1 規(guī)劃背景

為了滿足旱情信息及時獲取的需求，我省建立了各類水文基本監(jiān)測站。截止2014年，全省現有降水量觀測站1754處，水情報汛站（水文站、水庫）494處，土壤墑情人工觀測站92處（其中，55處固定墑情遙測站），水面蒸發(fā)站40處，地下水自動監(jiān)測站326個。為了實現旱情信息的實時傳輸與有效存儲，我省開展了旱情信息傳輸通道和水旱情數據庫建設工作。在旱情信息傳輸通道建設中，形成了以水利通訊網為基礎的遼寧省水情自動測報系統。網絡中省水利廳（省中心）至水利部、松遼委的傳輸通道稱為一級電路，各市水利、水務局（市防辦）、省水文分局、省屬大型水庫為分中心至省中心的傳輸通道稱為二級電路，省以上報汛站點至各水文分局、省屬大型水庫遙測站點至省屬大型水庫、市級報汛站點和縣水務局及鄉(xiāng)水利站至市水務局（市防汛辦）的傳輸通道稱為三級電路。防汛抗旱數據庫于2006年建成，數據庫中存儲了降水、蒸發(fā)、河道、水庫、閘壩、泵站、潮汐、沙情、冰情、地下水、墑情、特殊水情、水文預報等13大類信息的實時值和各種統計均值、極值、特殊水情信息等。

2 存在問題

結合作者多年的抗旱實際工作，目前遼寧旱情信息的監(jiān)測與汛情信息的監(jiān)測相比，無論是信息源，還是監(jiān)測手段，都存在很大的差距。旱情監(jiān)測系統建設嚴重滯后，不能滿足抗旱各項工作的需要，主要表現為:（1）旱情監(jiān)測站點稀少，旱情監(jiān)測體系不完善；現有的各類監(jiān)測站點數量較多，并涵蓋諸多方面，但能夠直接用于旱情監(jiān)測的并不多，且分布不盡合理。（2）旱情信息內容不完整；現有的監(jiān)測站的主要任務以防汛為主，相當一部分水文測站沒有報汛任務、缺少旱情信息報送手段、信息內容和頻次不能滿足日益繁重的抗旱減災工作的需要。（3）現有旱情信息時效性差；雖然已建成了較為成熟的防汛抗旱信息通道，但與抗旱密切相關的旱情信息大多依靠各級水利和抗旱管理部門通過郵寄、電話、傳真等傳統方式逐級上報收集，時效性差。（4）信息處理手段與技術缺乏智能化，目前，還沒有全面建成信息種類齊全、信息能夠覆蓋全省的抗旱信息數據庫，缺乏成熟的技術、功能全面的旱情信息處理和決策支持軟件，難以為抗旱指揮服務。

3 需求分析

根據旱災實際狀況，綜合考慮水文水資源、各類工程、非工程措施等現狀，將我省的需求分析歸納如下:

（1）在已建旱情測報站的基礎上，逐步擴大覆蓋范圍，增加測報站密度，建設覆蓋全省的旱情信息采集系統，初步構建旱情信息采集體系，實現旱情信息自動采集；

（2）建立和完善以省為紐帶，以各地分中心為基礎，以縣、鄉(xiāng)鎮(zhèn)水利站為支撐，同時連接抗旱服務部門的信息網絡傳輸系統，實現旱情信息傳輸；

（3）在現有水旱情數據庫基礎上，遵循旱情信息選取原則，制定統一、規(guī)范、標準的數據庫庫表結構，實現各類旱情信息的全面分類存儲；

（4）結合已有旱情分析方式，綜合考慮現有軟硬件環(huán)境，多角度、多途徑、多指標實現旱情監(jiān)測、預警與評估功能，輔助制定抗旱減災策略。

4 規(guī)劃內容

規(guī)劃內容包括:旱情信息采集子系統、信息網絡傳輸子系統、抗旱綜合數據庫、旱情監(jiān)測預警與評估子系統規(guī)劃4部分。

4.1 旱情信息采集子系統

在已建工程的基礎上，建設覆蓋全省的旱情信息采集系統，擴大旱情監(jiān)測站（點）的建設范圍，初步構建旱情信息采集體系。主要包括:降水、水文、土壤墑情、水面蒸發(fā)、地下水等信息的采集和上報工作。采用人工抗旱統計上報系統和自動監(jiān)測系統（固定站和移動人工站）同步規(guī)劃的方案。其中，人工抗旱統計上報是基于現有的抗旱統計模式，建立基于網絡技術平臺的抗旱統計上報系統；自動監(jiān)測系統建設是以固定監(jiān)測站和移動監(jiān)測點相結合，初步建立信息采集子系統，提高信息自動采集和應急移動監(jiān)測能力。

4.2 信息網絡傳輸子系統

該子系統由1個省級中心、14個市級分中心、監(jiān)測站所在縣級中心、所屬鄉(xiāng)鎮(zhèn)水利站及信息采集子系統組成，并通過GPRS/GSM移動通信網絡，借助物聯網和云計算等先進信息化網絡技術，構建系統傳輸、分析、發(fā)布平臺。

系統數據流向設計，主要包括旱情信息的上報體制和傳輸途徑設計。上報體制包括人工信息和自動測報信息的獲取，傳輸途徑包括采集系統信息至各級旱情中心之間的通訊，以及省、市、縣、鄉(xiāng)鎮(zhèn)四級旱情中心間的網絡構建，以及省級中心與流域機構、水利部主管部門間數據流向設計等。省、市、縣級旱情中心，以及省級旱情中心與水利部主管部門之間通過水利專網進行通訊，旱情監(jiān)測站與市、省級中心間通訊采用云網絡技術進行數據通訊。人工錄入數據通過遠程登錄系統平臺，以人工上報的方式進行。

4.3 抗旱綜合數據庫

旱情信息是系統實現各類功能的數據基礎，按照旱情信息選取原則，以Oracle 10g為數據庫，在現有水文數據庫基礎上，構建抗旱綜合數據庫。數據庫主要包括:基礎信息庫、監(jiān)測信息庫和統計信息庫3類。

基礎信息庫包括:自然背景信息、經濟社會信息、農業(yè)基本信息、城市基本信息、重要生態(tài)功能保護區(qū)信息、水利工程信息、歷史干旱信息及其它基礎信息。

監(jiān)測信息庫包括:水文氣象監(jiān)測信息、土壤墑情監(jiān)測信息、農業(yè)旱情監(jiān)測信息、衛(wèi)星遙感監(jiān)測信息、工程運行信息以及其他監(jiān)測信息。

統計信息數據庫包括:水文信息、農業(yè)旱情旱災信息、牧業(yè)旱情旱災信息、城市干旱缺水信息、其他行業(yè)受旱成災信息、生態(tài)受旱信息以及其他統計信息。

4.4 旱情監(jiān)測預警與評估子系統

旱情監(jiān)測是制定抗旱救災策略的重要依據，系統遵循全面統籌規(guī)劃原則，開展氣象旱情分析、水文旱情分析、遙感旱情分析和綜合旱情評價4部分內容。氣象旱情分析選取了降雨量距平百分率、連續(xù)無雨日數、SP I指數3個評價指標。水文旱情分析選取了水庫蓄水量距平百分率、河道來水量距平百分率、地下水埋深下降值和土壤相對濕度4個評價指標。遙感旱情分析選取旱情等級1個指標。綜合旱情評價選取了單點單指標分析、單點多指標綜合分析、單點指標空間綜合分析、多指標空間綜合分析4個指標。

旱情預警預測系統依據旱情分析結果，輔以預測技術手段，開展干旱預警和預測2部分內容。干旱預警選取了全省受旱面積和全省因旱飲水困難人口數量2個指標。干旱預警一般分為四級，即Ⅰ級預警（特大干旱）、Ⅱ級預警（嚴重干旱）、Ⅲ級預警（中度干旱）和Ⅳ級預警（輕度干旱），并分別用紅色、橙色、黃色、藍色表示。旱情預測包括短期旱情發(fā)展預測和中長期干旱年份預測。其中，短期定性旱情發(fā)展趨勢預測根據旱情等級分析結果，同時結合未來天氣預報情況實現；短期定量旱情發(fā)展趨勢預測利用增、退墑模型實現。中長期干旱年份預測利用灰色系統理論實現。

旱災評估是根據承災體的類型，開展農業(yè)旱情評估和人口受旱評估2方面內容。其中農業(yè)旱情評估選取農業(yè)受旱面積、區(qū)域農業(yè)旱情等級、典型作物減產量3個指標，人口受旱評估選取因旱飲水困難等級1個指標。

系統采用多層體系架構，邏輯結構清晰，便于功能擴展。平臺以標準規(guī)范體系和安全體系作為基礎支撐，由基礎環(huán)境層、數據層、基礎軟件層、應用支撐層和業(yè)務應用層5個層次構成（見圖1）。

圖1 系統框架圖

5 結論

綜合考慮我省抗旱減災工作的實際需求，系統以Oracle 10g為數據庫，以標準規(guī)范體系和安全體系作為基礎支撐，采用多層體系架構，利用計算機、網絡、3S、數據庫、自動化等先進技術，實現旱情信息采集、傳輸、存儲、監(jiān)測預警預測與評估4大功能，為制定抗旱減災策略提供重要依據。

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TV212

A

1672-2469（2015）10-0007-03

10.3969/j.issn.1672-2469.2015.10.03

董婷婷（1980年—），女，高級工程師。