遼寧省旱情監測預警與評估系統設計與實現

董婷婷 于 燕 黨如童

（遼寧省水利水電科學研究院，遼寧 沈陽 110003）

遼寧省旱情監測預警與評估系統設計與實現

董婷婷 于 燕 黨如童

（遼寧省水利水電科學研究院，遼寧 沈陽 110003）

系統采用B/S結構，以ArcGIS Server10為GIS平臺、SQL Server2005為數據庫服務器,搭建了4層結構框架，實現了干旱風險圖、旱情監測、旱情評估、旱情預警預測和抗旱管理5大功能。目前系統整體運行情況良好，可以進行業務化運行。

旱情；監測預警；評估；系統

頻繁發生的旱災制約了遼寧省經濟的快速增長，擾亂了人們的生活秩序，破壞了生態環境的可持續發展，因此，開展遼寧省旱情監測預警與評估系統建設具有重要的意義。

系統的建設對于今后抗旱減災工作具有重要的意義,它有助于建立應對旱災發生以及旱情發展變化的有效預警機制；有助于客觀、真實地評估旱災造成的各種損失；有助于建立旱災信息發布的平臺，為制定抗旱減災策略提供科學依據。此外，對于水資源優化配置、農業節水灌溉、建設節水型社會、推進水利信息化建設等方面均有重要的意義。

1 系統設計

1.1 總體框架

按照系統實際需求，設計了系統總體框架，一共分為4層，分別是基礎設施層、數據層、業務邏輯層和應用層。系統采用B/S結構，以ArcGISServer10為GIS平臺、SQL Server2005為數據庫服務器,操作系統的服務器端采用WindowsServer2003，客戶端操作系統采用WindowsXP/Windows7。在軟硬件環境的支撐下，利用各種技術手段，實現對遼寧省旱情數據的管理與服務。系統框架如圖1所示。

基礎設施層：是整個系統的基礎保障，提供了系統安全、可靠和正常運行所必需的基礎設施。采用虛擬化、集群、負載均衡、分層存儲等技術構建計算資源池和存儲資源池，提高核心服務器和存儲設備的復用率及動態配置能力，從而節約后續購置和運行管理成本。基礎設施層包括：服務器、磁盤陣列、光纖交換機、防火墻、監控設施、網絡等。

數據層：是存放系統信息資源的實體層，是數據資源的最終載體。通過對各數據源進行轉換、加工、提取、過濾等操作，最終以中心數據庫的形式進行物理集中存儲，向業務邏輯層提供數據支持。數據層包括：空間數據庫、屬性數據庫和多媒體數據庫。

業務邏輯層：是連接數據層與應用層的橋梁，為上層應用提供數據交換與集成服務。采用消息隊列、WebService、日志復制、總線、數據抽取轉換與加載等技術。業務邏輯層包括：地圖服務、數據存取服務、單點登錄服務、元數據服務、空間分析服務、統計服務等。

應用層：是系統的最高層,直接為應用進程提供服務。采用統一登錄、、工作流管理、數據集成（數據同步）、內容管理、全文檢索、WebService等技術。應用層包括：干旱風險圖模塊、檢測模塊、評估模塊、預警預測模塊和抗旱管理模塊。

圖1 系統框架圖

1.2 功能設計

按照遼寧省抗旱工作的總體部署與實際需要，系統設計了5個功能模塊，分別是干旱風險圖模塊、旱情監測模塊、旱情評估模塊、旱情預警預測模塊和抗旱管理模塊。系統的功能結構如圖2所示。。

干旱風險圖模塊：通過對干旱影響因子的識別和分析，建立遼寧省干旱風險評價指標體系，評估區域干旱靜態風險，繪制干旱風險圖。

旱情監測模塊：從氣象、水文、土壤和遙感4個方面，選取12個指標，實現旱情監測功能。

旱情評估模塊：從農業受旱、城市受旱和人口受旱3方面，選取8個指標，實現旱情評估功能。

旱情預警預測模塊：從從短期旱情發展趨勢預測和中長期旱情預測2方面，選取2各指標，實現旱情預警預測功能。

抗旱管理模塊：從抗旱簡報、抗旱報表、抗旱法規預案、抗旱資金投入等方面實現對抗旱業務的管理。

圖2 系統功能結構圖

1.3 數據庫設計

數據庫設計包括屬性數據庫、空間數據庫和多媒體數據庫的設計。該平臺主要利用ArcSDE服務器把空間數據、屬性數據和多媒體數據統一存儲到SQL Server2005中，實現數據的有效管理。

空間數據庫包括：水文站、水位站、雨量站、水庫站、墑情站、蒸發站、河流、省市縣行政區劃、土地利用等15類矢量數據及1km分辨率的遙感影像數據。

屬性數據庫包括：水文屬性信息、統計資料屬性信息和基礎資料屬性信息。

（1）水文屬性信息包括：測站編碼、測站名稱、測站地址、降雨量、降雨量距平百分率、最大無雨日數、有效降雨量、水庫類型、水庫蓄水量、水庫蓄水量距平百分率、河道來水量、河道來水量距平百分率、地下水埋深、地下水埋深下降值、土壤墑情、旱情等級等。

（2）統計資料屬性信息包括：省市縣名稱、代碼、區域旱情等級、減產波動率、人口數、受旱人口數等。

（3）基礎資料屬性信息包括：河流名稱、河流代碼、土地利用類型、土地利用編碼等。

多媒體數據庫主要用于存放各類抗旱措施的工程照片、位置分布圖、整體和局部照片以及各類抗旱宣傳活動的圖片、音頻、視頻資料等。

2 關鍵技術

2.1 Asp.Net技術

ASP.NET是微軟公司推出的Web開發技術，是在Windows平臺下的新型Web程序開發語言。ASP.NET以其良好的結構及擴展性、簡易性、可用性、可縮放性、可管理性、高性能的執行效率、強大的工具和平臺支持和良好的安全性等特點成為一種穩定而強大的Web語言，多用于網絡程序、網站等的開發。

2.2 Silverlight技術

Silverlight技術是NET Framework的一項跨平臺、跨瀏覽器的技術，能夠創建具備豐富多媒體效果的交互式界面的下一代Web應用程序，即富型交互式應用程序（Rich Interactive Application，RIA）。

Silverlight開發平臺集成了眾多功能與復雜技術，具備許多優勢：（1）WPF和XAML；（2）擴展的JavaScript；（3）支持跨瀏覽器與跨平臺；（4）能夠整合現有應用程序；（5）支持網絡；（6）與.NET一脈相承；（7）LINQ。

3 系統主要功能

系統建成后主要實現5大功能，分別是干旱風險圖功能、旱情監測功能、旱情評估功能、旱情預警預測功能和抗旱管理功能。

3.1 干旱風險圖功能

通過對較低風險、低風險、中風險、較高風險和高風險5種干旱風險等級進行查詢、顯示、統計分析等操作，實現對干旱風險圖的管理功能。同時實現對干旱風險影響因子（降雨量、蒸發量、氣溫、土壤、地形、土壤類型、玉米產量、抗旱應急供水能力、抗旱設備等）的查詢、顯示、更新等功能。

3.2 旱情監測功能

通過對輕度干旱、中度干旱、嚴重干旱和特大干旱4種旱情等級進行查詢、顯示、統計分析、專題圖制作等操作，實現旱情監測功能，每旬發布一次旱情監測結果。

3.3 旱情評估功能

通過對輕度干旱、中度干旱、嚴重干旱和特大干旱4種旱情等級進行查詢、顯示、統計分析、報表制作等操作，實現旱情評估功能，每旬、月、年發布一次旱情評估結果。

3.4 旱情預警預測功能

通過對旱情緩解和旱情加重2種旱情發展趨勢進行查詢、顯示等操作，實現旱情預測功能，其中每旬發布1次短期旱情預測結果，每年發布1次中長期旱情預測結果。同時根據旱情的發展趨勢，發布旱情預警級別，共有4級分別是Ⅰ級預警、Ⅱ級預警、Ⅲ級預警和Ⅳ級預警，分別用紅色、橙色、黃色、藍色表示。

3.5 抗旱管理功能

通過對抗旱簡報、抗旱報表、抗旱法規預案、抗旱資金投入等查詢、顯示、統計分析、報表制作、打印輸出等操作，實現辦公化的抗旱管理功能。

4 結 語

在水利部公益性行業科研專項“遼西北農業干旱防御與抗旱減災關鍵技術研究”和遼寧省科技廳農業攻關計劃“遼寧省旱情監測與評估信息系統”的資助下，遼寧省旱情監測預警與評估系統于2010年開始建設，2012年建成，2013年投入試運行。試運行后，對2013年和2014年發生在遼寧省境內的春旱進行了成功的監測，并取得了理想的效果。同時，為了驗證系統的可行性與穩定性，對2000年以來的典型干旱年，如2000～2003年、2006～2007年和2009年的旱災情況進行了重現，其結果能夠連續地揭示出現旱象、發生旱情、旱災發生和旱情解除這樣一個完整的干旱演變歷程，系統整體運行情況良好，可以進行業務化運行。

[1] 董婷婷.遼西北干旱監測預警與評估系統建設研究[J].中國防汛抗旱,2014(3)∶41-43.

[2] 郝石磊,李茂堂,張曉紅.基于MODIS的旱情監測系統實現及應用[J].水電能源科學,2008(3)∶126-128.

[3] 李紀人.旱情遙感監測方法及其進展[J].水文,2001(4)∶15-17.

[4] 駱永正,岳鵬威,陳龍泉.基于WebGIS的區域旱情信息管理系統[J].江西理工大學學報,2006(1)∶9-11.

[5] 唐巍,覃志豪,秦曉敏.農業干旱遙感監測業務化運行方法研究[J].遙感信息,2007(2)∶37-41.

[6] 楊紹輝,王一鳴,孫凱,馮磊.土壤墑情(旱情)監測與預測預報系統的設計與開發[J].中國農業大學學報,2007(4)∶75-79.

[7] 于海英,邢宇良.關于黑龍江省旱情監測預警系統建設的解析[J].黑龍江水利科技,2012(1)∶18-20.

[8] 張芳,張華.旱情實時監測及抗旱信息管理系統在寧夏抗旱減災工作中的應用[J].水利技術監督,2008(5)∶64-66.

[9] 趙錫鋼.遼寧省干旱災害分析及減災對策[J].東北水利水電，2008(4)∶65-68.

水利部關于批準發布水利行業標準的公告

中華人民共和國水利部公告

(2014年第49號)

中華人民共和國水利部批準《光電式液塑限測定儀校驗方法》（SL113-2014）、《應變控制式無側限壓縮儀校驗方法》（SL117-2014）、《滲透儀校驗方法》（SL115-2014）、《應變控制式三軸儀校驗方法》（SL118-2014）、《固結儀校驗方法》（SL114-2014）、《切土環刀校驗方法》（SL110-2014）為水利行業標準，現予以公布。

序號 標準名稱 標準編號 替代標準號 發布日期 實施日期1 光電式液塑限測定儀校驗方法 S L 1 1 3 -2 0 1 4 S L 1 1 3 -9 5 2 0 1 4 . 9 . 1 0 2 0 1 4 . 1 2 . 1 0 2 應變控制式無側限壓縮儀校驗方法 S L 1 1 7 -2 0 1 4 S L 1 1 7 -9 5 2 0 1 4 . 9 . 1 0 2 0 1 4 . 1 2 . 1 0 3 滲透儀校驗方法 S L 1 1 5 -2 0 1 4 S L 1 1 5 -9 5 2 0 1 4 . 9 . 1 0 2 0 1 4 . 1 2 . 1 0 4 應變控制式三軸儀校驗方法 S L 1 1 8 -2 0 1 4 S L 1 1 8 -9 5 2 0 1 4 . 9 . 1 0 2 0 1 4 . 1 2 . 1 0 5 固結儀校驗方法 S L 1 1 4 -2 0 1 4 S L 1 1 4 -9 5 2 0 1 4 . 9 . 1 0 2 0 1 4 . 1 2 . 1 0 6 切土環刀校驗方法 S L 1 1 0 -2 0 1 4 S L 1 1 0 -9 5 2 0 1 4 . 9 . 1 0 2 0 1 4 . 1 2 . 1 0

中華人民共和國水利部公告

(2014年第50號)

中華人民共和國水利部批準《水閘技術管理規程》（SL75-2014）為水利行業標準，現予以公布。

序號 標準名稱 標準編號 替代標準號 發布日期 實施日期1 水閘技術管理規程 S L 7 5 -2 0 1 4 S L 7 5 -9 4 2 0 1 4 . 9 . 1 0 2 0 1 4 . 1 2 . 1 0

10.3969/j.issn.1008-1305.2014.06.014

TP39

B

1008-1305（2014）06-0043-04

董婷婷（1980年-），女，博士研究生，高級工程師。

水利部公益性行業科研專項：遼西北農業干旱防御與抗旱減災關鍵技術研究（項目編號：201101061）。

遼寧省科技廳農業攻關計劃項目：遼寧省旱情監測與評估信息系統（項目編號：2010020223）。