黄河防汛抗旱综合信息服务系统设计与实现

李长松 ，崔晓惠 ，杜 文

（1. 黄河水利委员会信息中心，河南 郑州 450004；2. 黄河设计公司测绘院，河南 郑州 450045）

0 引言

在国家防汛抗旱指挥系统一期、二期工程，以及山洪灾害非工程措施、洪水风险图等信息化项目建设引领下，我国防汛抗旱指挥系统建设成果丰硕[1]。黄河水利委员会（以下简称黄委）依托这些信息化和黄河下游防洪非工程措施等项目建设，初步实现了黄河防汛抗旱信息采集、处理和存储的自动化，以及防汛洪水预报和调度环节互联和耦合，提高了暴雨、洪水预报的精度和预见期，增强了防汛决策支持和快速反应能力，使防汛指挥、水沙调度更加科学，在黄河防汛工作中发挥了较好作用。

随着流域经济社会的快速发展和治黄业务的不断深入，已建防汛应用系统的不足也日益突出，不仅有顶层设计的问题，也有业务应用系统、数据方面的问题[2]。集中体现在以下几点：1）已建各类应用系统建设分散，服务目标单一，没有完整的信息集成手段，无法实现跨系统的资源复用，资源利用率低；2）支持防汛业务的数据服务体系不完善，各个系统使用的数据源不完全一致，信息存在不准确、不一致甚至错误的情况，缺乏权威性；3）各系统间的信息交互，与流域省区的数据交换，与国家间的信息报送需进一步补充完善和加强；4）在业务应用系统开发方面，项目化、部门化及重复建设现象严重，智能化水平较低，公众服务还远远不够[3]。

目前，黄委防汛抗旱指挥系统二期项目（以下简称防指二期项目）建设已接近尾声，部分系统已逐步投入使用，在防汛抗旱业务工作中发挥了作用。黄委防汛抗旱综合信息服务系统（以下简称综合信息服务系统）是防指二期项目建设的一部分，定位为黄委防汛抗旱业务门户。借助综合信息服务系统的建设，黄委将实现已建所有防汛业务系统的一站式集成、各类防汛抗旱信息的综合展示和防汛抗旱业务的交互协同。

1 目标与任务

1.1 建设目标

根据黄河防汛抗旱指挥综合性业务的实际需求，在水利信息化顶层设计的框架下，基于防汛抗旱综合数据库等各类信息资源，整合已有系统的信息查询与服务功能，以整合为手段，以共享为抓手，以应用为目标，开发集水雨情、气象、工情、旱情、灾情、综合信息等防汛抗旱信息于一体的综合信息服务门户系统[4]。并实现水利部、流域和省级综合信息服务系统的互联互通，信息共享，具体内容如图1 所示。

具体目标包括以下 3 项：

图1 服务系统架构

1）整合已建的防指一期、二期工程，以及山洪灾害非工程措施、洪水风险图、下游非工程措施项目等系统，实现黄河流域防汛抗旱信息的一站式集成。对各个系统中原有的重要信息进行聚合，统一在综合信息服务系统展示，同时在综合信息服务系统中实现对原有系统的单点登录。

2）加强与水利部和流域省区的信息交换和异地会商等功能，集成中央气象台和流域水文部门的系统。

3）通过黄河网和微信公众平台，提升服务社会公众的能力。

1.2 建设任务

综合信息服务系统作为黄委防汛抗旱业务门户，由桌面端和移动端组成，通过 Web 门户提供系统入口，通过统一查询提供支撑，移动应用作为互联网信息采集及发布的服务体。为满足黄河防汛抗旱总指挥部办公室（以下简称防总办）用户办公要求，桌面端应提供实时监控、应急值守、会商研判、异地会商、协同办公等功能模块；移动端主要为防总办用户提供移动会商、查询和社区等功能模块，满足外出工作需要。综合信息服务系统功能结构如图2 所示。

图2 综合信息服务系统功能结构图

综合信息服务系统功能实现具体如下：

1）实时监控。实现对各类水情、雨情、工情、灾情、视频等信息，进行统一界面下的一体化综合监视及告警服务，包括汛期监视、洪水监视告警。如某一监测点具备监控设备，如摄像机，还可以显示该监测点的视频影像信息。并要求针对实时的暴雨、超标（超警戒或超保证）洪水、工情、冰情、灾情，以及各类预报等进行自动更新显示和报警。

2）应急值守。以防汛值班业务为主线，以防汛值班人员为核心，整合有关软件、信息等资源，辅助值班人员及时、迅速、高效地收集获取信息，进行值班记录，主要包括值班工作和查询、电话记录、传真管理、信息收集、即时通信等。

3）会商研判。以事件主题为主线，通过整合相关数据，利用已有各类分析评估工具，提供决策分析所需的分析评估及有关热点对象的信息，以事件主题归聚数据，利用大屏幕、软视频等展示手段，辅助进行会商。要求实现与流域机构、省级及现场的动态会商和协同标绘等。

4）异地会商。异地会商主要实现与水利部、流域、省区针对同一事件，同时不同地协同会商，基于同一张地图和同一套标绘体系，进行协同标绘、研判，将最终的会商结果作为依据存储及共享，从而实现异地协同会商的功能。

5）协同办公。满足日常办公处理和部门间办公的协同，提供以即时通信、文档管理、报表统计等功能为基础的办公模块。

6）移动会商。通过移动信息集成界面对气象、水情、雨情、工情、防汛队伍等信息进行集中展示，选择具体模块，查看相关信息。

7）移动搜索。实现工情、险情、物资、队伍等模块数据的搜索查询，方便定位站点，查看详细信息。

8）移动社区。实现机关通讯录的云端存储，后台更新后，手机自动同步。通过直观、形象的地图展示方式，集成工情、险情、物资、队伍信息，并以表格等方式对信息进行展现，提高工作效率。

2 关键技术与难点

2.1 防汛应用的集成整合

综合信息服务系统依托黄委统一身份认证系统实现黄委防汛抗旱业务应用系统的一站式集成。已建的应用系统按照防汛抗旱业务实际需求，分为实时监视、防汛部署、指挥调度、抢险救护、防汛会商、综合办公、系统支撑及其他等 8 个部分，每一部分包括若干应用系统，共集成整合各类应用系统29 个。集成的应用系统具体情况如表 1 所示。

对原有系统进行集成整合时，首先对原有系统进行单点登录改造，进而对原有系统的信息进行汇聚提升。具体措施如下：

1）对所有系统的功能模块进行梳理，形成通用的功能组件，在此基础上开发综合信息展示功能，实现一站式登录的防汛抗旱综合信息服务。把各应用系统沉积的大量信息从割据的信息壁垒中释放出来，对具有公用价值的信息进行抽取整合，提供跨业务、部门及面向更大范围的信息资源共享服务。

表1 防汛应用集成整合的应用系统列表

2）保留原有系统的独立性，通过用户统一管理实现单点登录，解决应用系统用户信息分散管理、多次登入的问题，提高系统应用的便捷性和效率。

2.2 “黄河一张图”服务的丰富

“黄河一张图”服务基于国家天地图、“水利一张图”进行建设，截至 2018 年 1 月，可提供各类服务 100 多项。按照“基础共享，专业自建，分布服务”的创新地理信息服务模式，基础采用天地图和“水利一张图”提供的底图，各专业（如水文、水质、防汛、建管、水政等专业）发布自己的专题信息服务，同时依据统一接口方式进行发布，形成黄委统一的地理信息系统服务，可改变以往地理信息系统分头、重复建设的现状，节约了人力和财力。

黄委防汛抗旱综合信息服务依托“黄河一张图”项目提供的基础空间地理服务，同时增加了防指二期建设的 13 类单要素专题服务，包括河流、湖泊、水库、控制站、堤防、海堤、泵站、水闸、灌区、蓄滞洪区、跨河工程、治河工程、险工险点[5]。

2.3 面向防汛业务的资源服务

黄委防汛业务涉及的信息种类繁多，既包括防汛工作核心的水情、雨情、工情、险情、灾情等结构化属性数据，也包括电子公文、防汛业务相关图片和视频等非结构化数据，还包括矢量和遥感影像等基础地理空间信息数据。数据的来源也不尽相同，既有来自于国家防指二期项目数据汇集平台、防洪工程和地理空间数据库的数据，也有来自于黄委数据中心目前已汇集的具有黄委特色的防汛业务和地理空间等数据，还有来自于公众信息发布平台的舆情及气象等数据。面向防汛业务的信息资源服务架构如图3 所示。

图3 面向防汛业务的信息资源服务架构

根据防汛数据支撑层数据的特点和业务使用要求，分别构建 REST，Web Service 数据访问，以及报表、数据爬取、Web Socket 即时通信和静态数据等服务，集中统一地提供服务。通过建设面向防汛业务的信息资源服务，形成统一的信息服务资源。各类防汛信息的处理方式如下：

1）防汛中常用的水情、雨情、工情、险情、灾情、防汛队伍和视频监视点等信息，具有包含的信息量较大，会被各类业务系统频繁调用和查询的特点，因此，采用占用系统资源小，并且与各类应用程序松耦合的 REST 服务作为业务应用的访问接口。

2）对于气象、舆情、突发事件、预警、值班和工作部署动态等信息，数据来源是没有提供数据库或数据接口访问方式的黄委办公系统或外部公众的公众服务平台。为了将数据信息从黄委相关业务系统或公众服务网站上提取出来，开发了数据爬取服务对这类数据进行提取和加工处理。

3）对于法律法规、规章制度、防汛预案、工作检查、会议资料、历史和工程资料等信息，由于这类信息主要以文档的格式保存，相对来说在一定时间段内不存在加大内容改变的问题。因此通过将文档数据进行统一的格式化处理之后，构建静态数据服务访问接口[6]。

3 结语

按照“边整合、边应用、边完善”的建设思路，综合信息服务系统的成果已在黄委全面推广使用，对黄委、省、市、县各级河务部门防汛工作提供了支撑。下一步将在现有成果的基础上，重点完善和建设以下内容：1）坚持“大平台、大数据、大系统”的建设思路，以后所有新建的相关信息系统必须纳入综合信息服务系统进行统一管理；2）在做好系统等级保护、数据保密措施的前提下，坚持综合信息服务系统一个 App 的原则，完善移动门户的各项采集和查询功能，加快业务系统的移动化；3）利用大数据、物联网等先进技术，强化智能、智慧防汛，在主动防汛、提前预警方面进行突破；4）完善与水利部、流域省区的系统交互和会商协作。