地質災害氣象服務手機APP的研究與設計

李艷春 李華偉 劉佳

摘要：以現有氣象監測數據、格點預報、預報預警、氣象災害指標數據庫、紅河州地質災害隱患點數據、紅河州地質災害信息資料數據、地質災害服務研究成果等為基礎，運用3S、大數據融合技術，建設氣象實況監測、預報預警、專項服務、互動管理、隱患點降水量告警、災情上傳及管理、隱患點巡檢記錄等為一體的氣象監測預報預警氣象服務系統（網頁平臺和手機APP），滿足了紅河州地質災害管理和監測人員對專業精細氣象服務的需求，實現了聯合監測與信息共享，建立了監測預報與群防相結合的地質災害氣象監測預警體系。

關鍵詞：地質災害;監測預警;手機APP

1 引言

紅河州位于云南省東南部，北連昆明，東接文山，西鄰玉溪，南與越南接壤。境內地貌類型以高原和山地為主，江河切割深度大，山坡高陡，具有復雜的地質環境格局，穩定性差。紅河州降雨季節集中，雨量及降雨強度時空分布極不均勻，雨季多局地暴雨和單點暴雨，短時強降雨尤為突出，復雜、脆弱的地質環境為崩塌、滑坡、泥石流等突發性地質災害的發生提供了有利的基礎條件，致使紅河州成為云南省地質災害危害最為嚴重的地州之一。

隨著移動互聯網的迅猛發展，人們獲取氣象信息的方式及對信息的需求也發生了很大的變化。建設智慧化、精細化的氣象服務系統，以滿足紅河州地質災害管理人員和監測人員對專業精細氣象服務的需求，以及監測人員隨時外出的工作特性，讓地質災害監測員隨時隨地掌握天氣實況、預報預警、地質氣象服務等信息，從而采取有效措施以趨利避害，達到防災減災的目的。實現了聯合監測與信息共享，建立了監測預報與群防相結合的地質災害氣象監測預警體系。

2 系統總體框架和開發技術

2.1 系統環境條件

系統后臺使用java語言進行開發。系統APP端基于Android平臺環境，采用java和kotlin編程語言進行開發。涉及rxjava、rxanroid（線程調度）、retrofit、okhttp（網絡請求）和tinker熱修復等關鍵開發技術。系統通過獲取并分析紅河州各級隱患點實時數據、格點產品資料以及各類氣象數據，建立氣象資料庫、氣象災害影響庫，加工相關服務產品。建立以android移動終端為載體的地質災害氣象服務。

2.2 平臺架構

平臺架構可分為數據層、事務層、應用層。

數據層為最底層數據傳輸支持，此層主要作用為采集綜合氣象數據傳輸到平臺數據庫。需采集的數據有智能網格數據、氣象信息數據、氣象災害指標數據、地質災害隱患點數據、

事務層有分析數據加工產品以及公布服務的兩個職責。結合系統設置好的各類指標、閾值分析氣象產品資料，并進行加工形成圖形文字產品存儲到平臺數據庫，使用java語言編寫B/S結構服務接口，通過中間件技術公布服務接口，以供手機APP接入。一切服務以及數據均需編寫相關接口并進行公布。

應用層為智能移動終端手機APP，手機APP通過接入事務層中公布的接口，與系統服務器進行交互，并通過手機APP定位技術與地圖交互來展示紅河州范圍內任意地點的氣象格點實況、格點預報、雷達圖、告警信息、預警信息等資料。

3 系統實現關鍵技術

3.1精細化格點預報數據處理

近年來智能網格預報產品越來越多的應用到氣象服務業務中，目前網格的空間分辨率已達到5×5km，時間上則可實現逐3小時發布未來10天天氣預報。本系統綜合考慮數據計算效率和成本，運用雙線性插值方法進行空間降尺度，將智能網格預報插值成1×1km，提升了產品空間分辨率。雙線性插值法是由單變量的插值函數的線性插值擴展，其核心思想是在兩個方向分別進行一次線性插值。

3.2 未來10日天氣災害落區分析

對精細化格點預報進行綜合計算，合并未來10日逐3小時格點產品數據為日數據，計算步驟為：（1）獲取當日所有時間點數據;（2）對每個格點產品中同一位置的數據進行平均或者累計計算從而獲得當日格點產品數據;（3）判斷每個格點是否超出當日預警所設置的閾值邊界，如超出則保存該格點為對應災害;（4）計算該點位置是否覆蓋隱患點，從而獲取天氣災害落區數據產品;（5）對數據產品進行繪制獲得圖形產品疊加于WEBGIS中。

3.3 隱患點關聯最近氣象站點方法

獲取行業關注點經緯度數據，然后與所有氣象站點經緯度進行相減，得到所有氣象站點與關注點之間的距離，距離最小的那個站點就是與之關聯的氣象站點。計算公式如下：

其中，R為地球半徑，可取平均值 6371km;φ1， φ2表示兩點的緯度;Δλ 表示兩點經度的差值。

4手機APP主要功能

4.1 總體設計

紅河州地質災害氣象監測預報預警氣象服務手機APP，依照地質災害監測人員的關注點進行靈活的界面和內容的配置，并且提供更高效的數據顯示，給用戶更好的、及時的、人性化的、優質的氣象服務。該手機APP主要包括監測實況、預報預警、專項服務、互動管理四大模塊。用戶可以隨時隨地的查看地質災害隱患點的實時氣象要素、天氣預報預警、地質災害風險預警、地質災害氣象服務專報、來10天災害影響預報、任意隱患點未來10天逐3小時預報、任意隱患點降水量告警，地質災害檢測員可以上傳災情、上傳隱患點巡檢記錄，重要消息及信息管理人員可以通過手機下發信息，并實現了系統調用“告警鬧鈴”功能。

4.2 亮點設計

4.1.1 實時巡查日志錄入和災情上報

APP用戶通過此功能可實時上傳地質災害災情或險情受災情況等的圖片、文字、語音和視頻信息以及巡查記錄，且APP能自動獲取上報點的經緯度。上傳的信息管理用戶通過平臺均可查看和處理，為管理層提供更加準確及時的信息。

4.1.2 降雨實況實時告警

對1、3、6、12、24小時隱患點降水雨量超出閾值的信息進行提醒、記錄，超出閾值時可進行聲音提醒。告警的對象為與各隱患點相關的監測人員及管理人員，實現點對人、人對的點的精準的信息服務。

4.1.3 近10日災害落區影響預報及預警

根據實際氣象狀況，未來時段氣象災害預警，實時自動監測平臺隱患點運行的氣象風險值，及時自動提供氣象預警服務信息，精確提醒每次災害的范圍以及影響的隱患點信息。該功能主要通過分析未來10日天氣災害落區產品中，每個災害落區格點是否覆蓋具體的隱患點，來實現具體到每個隱患點的未來10日的氣象風險預警情況。

5 結論與展望

（1）針對紅河州復雜的地質環境格局和降雨特點，設計了地質災害氣象服務手機APP。

（2）地質災害氣象服務手機讓監測人員隨時掌握氣象信息，實現了聯合監測與信息共享，建立了監測預報與群防相結合的地質災害氣象監測預警體系。

（3）經過7個月的使用，為隱患點監測提供了及時、準確的氣象保障服務，獲得了地質災害部門充分肯定。

（4）下一步將根據地質災害部門用戶對問題的反饋，不斷改進優化平臺功能，增強專業氣象服務與地質災害行業服務的針對性，進一步提升平臺用戶的體驗和參與度。

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作者簡介：李艷春（1983- ），女，本科，工程師，研究方向：中短期天氣預報、應用氣象。

紅河州氣象局 ?云南 ?蒙自 ?661199