天津市防汛抗旱指挥系统的研制

程道君

（天津市水务局，天津 300074）

近年来，天津市通过国家防汛抗旱指挥系统1期项目、防汛水情会商系统、Web-GIS气象业务系统、城市防洪信息系统决策支持系统、天津市雨洪资源利用系统等项目建设，大大提高了防汛抗旱工作的效率，为防汛抗旱提供了重要的辅助决策手段，同时积累了大量基础数据和经验。为了进一步推动全市防汛抗旱信息化建设、提高防汛抗旱信息的展示能力和水平，天津市提出了建设防汛抗旱指挥系统的任务。

1 系统总体设计思路及技术框架

1.1 总体设计思路

系统基本技术架构借鉴国家防汛抗旱指挥系统1期项目及其他省市此类系统的建设经验，选取既满足国家防汛部门的统一要求、又符合IT技术发展趋势的体系结构和技术标准。

系统功能设置和开发紧密结合天津防汛抗旱业务工作的实际，充分吸收并应用天津市防汛抗旱业务梳理的成果，着力扩展天津市防汛会商的业务应用，特别是对天津市特有的业务进行深入研究细化，从业务需求角度扩展相应的功能。

系统扩展性和兼容性，不但要实现对天津市防办现有各防汛抗旱应用系统的有效集成，同时为后续防汛抗旱业务应用系统的开发提供标准化接口和门户化系统入口。

1.2 总体技术框架

天津市防汛抗旱指挥系统采用了“两台一库”的总体技术框架，保证了系统的可扩展性和兼容性。系统总体架构，如图1所示。

图1 天津市防汛抗旱指挥系统平台框架

1.2.1 信息汇集平台

从各业务部门底层元数据库中抓取所需业务数据，为整个系统提供数据支撑服务。通过标准化的组件，实现信息转换、校验和入库工作，具体转换协议较开放，可支持多次升级和扩展。

1.2.2 数据库建设

按照业务分类，划分建立各类标准数据库，相关名称、结构规范应参照国家和水利行业标准执行。

1.2.3 业务支撑平台

对上层的应用系统建设起到支撑作用，通过业务支撑平台进行各类数据访问、系统服务、日志管理、用户个性化设置等操作。

1.2.4 应用系统层面

包括新建防汛抗旱指挥系统和值班系统两部分，按业务流程将业务支撑平台提供的各类组件进行重组、集成和展示，辅之以良好的人机交互功能，提高系统软件的实用性和操作性。

2 系统功能设置

2.1 总体功能设置

在系统功能设置上，天津市防汛抗旱指挥系统采用了模块化设计理念，根据天津市防汛抗旱业务的划分，设置了防洪调度、抗旱管理、调供水管理、工程抢险、城乡排沥、防潮管理、应急管理、日常业务及系统管理等业务功能模块，如图2所示。其中，中间层级模块为平台的主功能模块，实线框体内的模块为本次已建成的模块，其余为后续开发功能，本次建设预留相应接口。

2.2 防洪调度功能模块实现

防洪调度功能模块为天津市防汛抗旱指挥部办公室洪水调度会商提供支持，制定相应调度命令并组织实施。

图2 天津市防汛抗旱指挥系统平台基础结构设计

通过在模板上将收集到的实时的水、雨、工情简报进行汇总，生成相关汇报材料。根据汇报材料，专家对当前的防洪形势进行会商。会商专家组签订调度命令后下发到相关单位，由各单位相关人员组织人员实施。同时，相关单位要将执行情况进行反馈汇总，报会商专家组，以便实时掌握抢险动态，业务流程如图3所示。

图3 防洪调度业务流程

2.3 工程抢险功能模块实现

工程抢险功能模块为天津市防汛抗旱指挥部办公室工程险情会商提供支持，制定相应调度命令并组织实施。

通过在模板上将收集到的实时的水、雨、工情简报进行汇总，生成相关汇报材料。根据汇报材料，专家对当前的工程险情进行会商，确定预案。调度命令下发到相关单位后，由各单位相关人员组织人员实施。对各单位的执行情况进行反馈汇总，实时掌握抢险动态，业务流程如图4所示。

3 系统技术平台选型

3.1 GIS平台

近几年，随着WebGIS技术的不断发展，各种GIS平台日趋成熟，可供选择的技术方向较多。目前，国内水利行业GIS平台选型应用较多的有Mapinfo、ArcInfo、Supermap等，随着这些平台技术的不断升级，各类平台的稳定性和实用性都有了不同程度的提高，考虑到本次项目建设背景以及专题会商模型设计的实际需求，经过多方对比，采用ArcGisServer 9.3作为本项目的GIS基础平台，并采用了最新的Flex技术作为载体，实现相关业务功能。

图4 工程抢险专题会商流程

3.2 数据库平台

按照用户要求，本次数据库建设采用了MS SQLServer2000作为服务器，同时开发数据同步组件，完成系统业务数据库与指挥系统1期工程Oracle数据库相关信息的同步。

3.3 开发平台

考虑到本次项目建设需按照指挥系统统一的技术架构实现，同时还需对天津市防办大部分系统进行集成，为了缩短建设周期，本次系统选用了Java语言进行开发，平台架构为J2EE。

3.4 Flex技术

目前在水利信息化过程中，总体的建设趋势在向WEB应用靠拢，但相对于传统的C/S应用系统，B/S系统在UI展现层方面存在着人机交互性差、对于图形和表格的展现手段过于单一、原有C/S系统中的很多组件在B/S系统中无法直接引用等劣势。考虑到本次专题会商的实际功能需求，经过多方对比，引入了最新的Flex技术实现整体的前端展现，通过系统部分功能进行包装升级，完善了人工交互特性。

4 系统开发的几个关键技术

4.1 模块化设计

按照逐步建设、逐步完善的建设策略，本项目建设按照天津市防汛抗旱的业务需求，先进行业务功能的拆分、细化，再将功能需求合并整理，划分为既独立又可以灵活扩展的各类应用模块。系统建成后，对已开发的防洪调度、工程抢险及系统管理等模块进行分类维护管理。模块化设计既能保证各阶段建设内容在技术架构、功能设置上具有密切关联性和继承性，又使得各阶段建设内容具有相对独立性，便于分步实施。未来项目将陆续补充建设抗旱管理、调供水管理、城乡排沥、防潮管理和应急管理。

4.2 多比例尺地图融合应用

在本次项目开发过程中，通过对不同比例尺的电子地图在数据层面进行融合，改变了以往实际缩放操作过程不同比例尺电子地图必须切换的跳跃模式，实现操作平滑过渡。即在较小比例尺下，可从宏观角度查看到流域一级的主要工程，而放大到一定程度时可看到市属相关信息。

具体做法是：将不同比例尺的天津市与海河流域电子地图数据实现拼接。整合、校对各类专题图层，对水系、行政区划等面状图层进行对准、拼接，对测站、闸门、水库等图层进行筛选合并。重置各类图层的显示比例尺，保证在不同级别下显示信息的丰富及美观。调整开发各类默认地图样式，以保证默认模式下地图中显示的信息与当前对地图的使用规范相统一。

4.3 专题会商模板

本次项目的核心需求是开发满足实际工作要求的专题会商模板，符合专题会商的业务流程。因此，在防洪调度及工程抢险专题会商模块开发过程中，充分运用了天津市防汛抗旱业务梳理的成果，对梳理出的每一个业务节点进行模板化设计，实现软件化、信息化，提供可操作性强、适合防汛会商要求的软件界面及功能。

此外，会商模板的另一大特点是对信息的高度整合，在进行会商材料准备时，改变了以往需要耗费大量的人工及精力去采集各类数据的状况。在该软件模块中，预置了各类实时数据，如实时气象、水雨情、工情等信息及各类分专题、水系的基础数据，如调度预案、调度文件等，便于在最短的时间内完成会商材料的准备。

在会商模板的界面展示上，应用了最新的GIS成果、实时标绘组件等技术，保证会商信息展示的效果，以地图、标注内容为基础，将各类实时和基础信息进行有效的表达，让会商人员得到更加直观的现场实际情况。

4.4 异构数据库整合

本次系统建设除了新增部分业务数据库外，还涉及到对已有系统的整合，其中包括Sybase、SqlServer、Oracle、网络文件等异构数据库，开发了不同的数据库访问协议与接口，保证信息的安全有效提取。同时，数据内容的最终格式实现了统一。

在信息汇集平台和数据库建设过程中，着重对异构数据库进行了设计和开发，各类数据库集成按照以下方案进行了整合。

4.4.1 Sybase数据库

主要为城防系统中的工情数据库，由于该数据库版本较低，考虑到这类数据多为静态基础数据，因此选择开发数据同步及转换程序，完成了对此类数据的提取入库，将全部工情数据同步到本次系统新建的系统工情数据库中。

4.4.2 SqlServer数据库

主要针对调度仿真系统、排水河道水情等基础信息，由于与本次项目采用的数据库平台一致，选择开发相应的数据访问协议，对此类数据实现远程数据调用。

4.4.3 Oracle数据库

对国家防汛抗旱指挥系统的各类业务数据库，选择开发数据同步组件，完成数据共享。

4.4.4 文件数据库

主要为水雨情类简报信息及气象云图等图片数据。为了保证信息的有效集成，对此类数据进行了特殊处理，开发了FTP数据访问组件，实现远程数据读取；开发了数据转换组件，实现文件数据标准化转化；开发了数据入库组件，实现了上述各类数据的入库操作。

4.5 实时标绘技术

开发了基于B/S模式的标绘组件，同时采用Flex技术提高了响应效果及操作特性，特别是提高了对地图操作的匹配程度。实时标绘组件特色功能包括：基于WEB页面的B/S版标绘，实现基于GIS平台下的实时标绘、标绘内容与地图实现了较精确的配准。进一步扩展了防汛业务标绘元素、图例，在会商时更加准确地描绘防汛信息，同时全部的标绘元素及图例可实现后期维护及修改。

5 结语

天津市防汛抗旱指挥系统的建设为天津市防汛抗旱工作提供了统一的指挥平台，通过事件驱动机制使防汛会商的过程更加规范化、流程化，可以为天津市防汛抗旱决策指挥、抢险调度提供更为全面、可靠的信息，在天津市成功应对2011年“7·30”及2012年“7·21”等强降雨过程中发挥了重要作用，为天津市水务信息化其他业务模块的建设提供了技术基础和建设经验。