基于Web和GIS的灾害预警信息管理系统

王其富，秦 瑶

（1.河南省科学院应用物理研究所有限公司 河南 郑州450002；2.河南工业大学 信息科学与工程学院，河南 郑州450001）

近年来，随着我国极端天气事件增多，突发性、局地性气象灾害呈现多发、频发、重发态势，气象灾害监测预警及信息发布工作面临着严峻挑战，传统、单一、低效率的信息发布方式已难以满足日益提高的气象服务需求[1]。《“十一五”期间国家突发公共事件应急体系建设规划》提出由中国气象局牵头，会同有关部门建设国家突发公共事件预警信息发布系统，主要依托中国气象局现有信息化基础设施和信息发布渠道，通过进一步完善和扩建其功能，形成覆盖全国的突发公共事件预警信息统一发布系统，在国务院应急办的领导下，承担国家突发公共事件预警信息发布系统建设、运行与维护，并为各部门提供预警信息发布服务[2]。

各地气象部门非常重视灾害预警信息的建设，从提高气象预警信息准确率及制作发布的实效性和针对性出发，利用GIS、数据库、WAP Push、SMS、GPRS等多种信息技术或手段，以C/S、B/S等多种结构在灾害预警以及信息发布工作方面做了大量研究[3-7]。结合各地在预警信息制作发布上的经验及现代信息技术的发展，为集成电子显示屏、气象预警机、手机短信等多种气象服务信息的发布手段，提高对外服务的信息化水平，我们组织开发了基于同一地理空间的灾害预警信息管理系统。

1 系统框架

灾害预警信息管理系统总体框架如图1所示，分为数据层、管理层、服务层和应用层4个层次。

图1 系统总体框架Fig.1 Framework of the disaster warning information management system

1）数据层

数据层主要负责建立起支撑运行各类数据库和数据存储内容、方式和机制，对数据进行集中管理、统一分发。整个预警系统的数据都存储在关系型数据库中，包括了空间信息数据库、预警业务数据库和用户信息数据库。

2）管理层

管理层主要负责运行整个管理系统的数据维护管理，包括地理空间数据管理、业务及设备信息管理和用户数据及权限管理。

3）服务层

服务层是在管理层和数据层上构建一个数据共享服务平台，主要负责运行整个系统的基础服务功能，一方面为应用系统提供数据服务调用接口，一方面对应用系统提供服务调用方法。主要包括数据查询、数据上传下载、数据加工入库、数据统计分析、数据发布和权限认证等功能。

4）应用层

省、地市、县等各级气象部门以及应急办拥有相应用户权限，在服务层的支持下通过对数据服务接口的调用，可以获得和发布相应的预警业务数据。

本系统面向气象、地质、水利等对防灾减灾信息管理与发布的需求，研发包括预警信息语音发布一体机、图文LED电子屏及信息管理发布平台软件的灾害预警信息管理系统，建立省、地市、县三级灾害信息管理与发布的预警机制，有效解决灾害预警信息发布“最后一公里”难题。

2 预警信息发布终端

灾害预警信息管理系统是采用自上而下多级管理的拥有自动发布语音图文信息功能的人性化系统。终端通信基于电信运营商成熟的GSM/GPRS网络，通过在广大农村、学校、社区等场所安装预警信息语音发布一体机和图文LED电子屏，以短信和语音的形式将信息在第一时间及时准确地向社会播报出去。

2.1 预警信息语音发布一体机

预警信息语音发布一体机能够接收文字信息并通过语音的形式播放。主要功能特点包括：

1）短信、GPRS、电话信息接收；

2）内置扬声器，同时也可外接扬声设备，扩大收听范围；

3）多种播放模式。主动播放：设备管理人员人工启动；自动播放：接收有效信息命令自动启动广播；

4）自动关闭功能。接收有一定权限的电话呼叫或有效安防报警器信息命令时启动广播，广播完毕自动关闭；

5）向管理平台发送本机状态信息报告（正常接收、关机）；

6）信息过滤功能。接收并识别信息内容，区别合法、非法信息内容；

7）通话功能。具有移动座机（电话）的基本功能并有来电显示；

8）紧急信息播放可以自动中断通话；

9）与本区域内接收机实现快速拨号通话功能（需网络运营商技术支持）；

10）在本区域内有广播会议功能（需网络运营商技术支持）。

2.2 图文LED电子屏

图文LED电子屏内置无线信息接收卡，能够把接收到的图片和文字信息进行处理和显示。主要功能特点包括：

1）时段控制。系统为用户设置了最多为10个专业信息的发布时段；

2）支持多网络。系统支持中国移动、中国联通及中国电信的无线移动网络；

3）多种信息接收方式。系统支持短信发布平台、手机等编辑发布的信息；

4）支持大容量信息接收，一条信息最长可达350个汉字；

5）信息个性化设置。系统支持文字颜色、显示速度、停留时间和40种的显示特效；

6）预警信息优先发布。当接收到预警信息时，大屏就会立即切换显示预警信息。

3 预警信息管理平台

3.1 数据库管理系统

数据库管理系统是一种通过数据结构来操纵和管理数据库的计算机软件，用于建立、使用和维护数据库，具有数据安全性、完整性、并发性控制以及故障发现和恢复等功能，能够对数据库访问提供高效、灵活的访问方式。为了将大量数据进行有效的汇总处理，并最终实现智能分析处理，就需要使用数据库管理系统。

为满足系统监控在用的预警终端（LED电子屏、预警大喇叭等）的工作状态、有效工作时间，同时监控市、县气象局发布信息的及时率、畅通率、信息量等功能需求，本系统采用Microsoft SQL Sever 2008作为数据库管理系统设计5张数据表单。

第一张表单是设备厂家信息表，用于储存设备厂家编号、厂家名称、联系人、电话、操作密码（DEC加密）、邮箱地址等字段。该表单以设备厂家编号为主键，只有系统管理部门拥有录入修改权限。

第二张表单是设备安装表，用于储存设备厂家编号（同表一）、设备编号、设备内SIM卡号、市/县（区）、乡（镇、社区）、村（街道、单位）、经度、纬度、类型（预警大喇叭等）、发送方式（GPRS/GSM）、安装时间等字段。该表单以设备内SIM卡号为主键，作为预警信息发布的唯一索引。

第三张表单是信息发布备案表，用于储存设备编号（同表二）、信息发布时间、信息编号、信息接收状态等字段。用于查询统计信息发布的及时率、畅通率、信息量等数据。

第四张表单是设备在线状态表，用于储存设备编号（同表二）、在线日期、在线时段00-23、全天在线合计等字段。用于查询统计信息发布终端设备的在线状态。

第五张表单是已发信息表，用于储存信息编号（同表四）、信息内容等字段。

3.2 基于ArcGIS Server构建地图信息服务

ArcGIS Server是一套用于开发基于网络的企业级服务器端程序的组件集，为创建和管理基于服务器的GIS应用提供了一个高效的平台。同时，ArcGIS Server是一个服务器对象管理器，用来管理各种地理资源。通过服务器对象可以访问与之相关的组件对象。通过ArcGIS Server开发人员不仅可以开发网络应用，还可以用它来创建地理信息服务，直接被用户使用。当应用程序通过LAN或WAN连接到ArcGIS Server时，提供的参数是服务器对象管理器所在机器的名称或IP地址。

本系统采用GIS Server部署GIS服务器，系统内部所有的GIS分析处理包括空间数据的调用都GIS服务器中实现，极大地缩减系统从开发到部署的时间，保证系统运行的稳定性，并提供良好的用户接口。ArcGIS Server接收到来自Web服务的请求时，根据请求与数据服务层进行通话以获取所需数据，然后执行GIS的数据处理功能，最终将处理结果发送回Web服务器。

3.3 系统网站设计

浏览器/服务器（Browser/Server，B/S）结构是将应用程序和数据全部集中安放在Web服务器上，用户只需使用Web浏览器来访问Web服务器运行加载所需的程序和数据，可以在不安装额外软件的情况下为用户提供服务。同时，B/S结构的系统更新维护和数据管理都放在服务器上进行，所以可以很方便对其进行功能扩充。

本系统基于B/S结构进行设计，采用ASP。NET技术进行网站开发。ASP。NET的缓存技术比较独特，在处理用户相同的Web访问请求时无需重新加载页面。因此，这种技术具有很高的页面处理速度和运行效率，特别适用于服务器与用户信息交互频繁的灾害预警信息管理系统。

本系统的运行流程如图2所示。预警信息发布单位管理部门作为系统管理平台的管理者，负责预先给省、地市、县三级预警信息发布单位分配用户账户和相应的管理区域权限；不同级别的预警信息发布单位进入系统后只能监测区域权限所分配的终端状态并进行预警业务功能操作。

图2 系统运行流程图Fig.2 Flowchart of the disaster warning information management system

4 结 论

灾害预警信息管理系统建立了统一地理空间信息下省、市、县分级灾害信息管理与发布机制。系统不仅能用于灾害信息的发布，还能发布其它突发应急信息、安防信息、科技信息、农业信息及有关政务公共信息等等，可以在短时间内将公共信息大范围的快速传播，提高灾害信息发布的效率，扩大预警范围，提升减灾防灾的能力，减少自然灾害带来的人员经济损失。本系统已在河南、河北、山西、湖北、江苏等省的多个领域广泛应用，尤其是在气象信息的管理与发布领域发挥了重要作用。

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