有关地质灾害气象风险预警预报系统云架构设计的思考

胡 欣

（苏州梦图地理信息系统有限责任公司，江苏 苏州 215000）

0 引言

本系统服务于地质灾害决策管理部门，以地质灾害临灾监测与地质灾害气象风险预警作为立项目标，在已掌握的主要地质灾害类型、规模、时空分布、危害程度等基础上，充分融合气象实况预报、测绘及其他跨行业数据资源，建设本系统的基础数据库、操作数据库与数据仓库，构建集地质灾害临灾监测、地质灾害短临预警、短期预报、中短期预报、长期预测、产品制作、信息服务等功能于一体的信息平台。

信息化系统的技术架构经历了由单体架构、分布式应用、微服务架构、云服务架构等阶段。现今，全国同类系统大多采用分布式架构、CS+BS混合开发模式，为全国各地汛期的地质灾害气象风险预警预报业务开展提供了良好的技术保障。从未来趋势上看，云服务架构将在相当长的时间内成为主流技术架构，如何将其与预警预报业务紧密融合，并在架构设计上予以重塑，这显然是非常有必要的。

1 总体架构设计

云服务架构是基于统一的标准规范体系、安全防护体系，构建云数据中心层、云服务中心层、云终端应用层，其中云服务中心层包括基础设施服务、大数据服务、气象地图分析服务、智能分析服务、平台应用服务等。

2 云数据中心

图1 云架构设计图

云数据中心包括硬件设施建设、软件运行环境建设、数据库建设，数据采集、汇交及ETL等工具集建设等，其采用虚拟化技术、大数据分布式存储与分析架构完成集群建设，可灵活扩容数据存储能力与算力。一方面基于虚拟化技术，将计算机、存储器、数据库、网络设施等软硬件设备组织起来，虚拟化成逻辑资源池，对上层提供虚拟化服务[1]。另一方面实现对地质灾害、地质环境、气象实况预报、地理测绘及其他跨行业数据的集约管理，逻辑上组织构成一个数据资源池，通过SDE与中间件技术，实现对海量、多源、异构数据的一体化管理[2]。

图2 云数据中心层设计图

3 云服务中心

3.1 基础设施服务

可让用户使用云端硬件资源与软件环境，从而排除了在硬件设施、软件环境、网页浏览器等方面的差异化影响，可一定程度上解决市县级及偏远地区地质灾害决策管理部门信息化基础设施不足的问题。

3.2 大数据服务

可让用户标准化、快捷调用到云端的各类数据产品。该服务通过封装各类数据服务接口，向终端应用层提供数据服务。从接口类型上，包括地灾数据接口、气象数据接口、空间数据接口、行业数据接口、预警预报产品接口等。从服务方式上，包括公共数据接口、有偿服务接口、内部业务接口等。从接口管理上，包括接口申请、注册、发布、注销、管理、后台计量等。在内外部的数据接口调用过程中，基于指定接口的调用规范执行。

图3 大数据服务设计图

3.3 地图分析服务

可为用户提供基于空间位置的有关地质灾害及其衍生影响的云端信息服务及分析服务，包括瓦片地图服务、矢量地图服务、OGC服务（WMS服务、WFS服务、WCS服务、WMTS服务、WPS服务等）、空间分析服务（空间数据查询服务、缓冲区分析服务、空间实体分析服务、聚合分析服务、路径分析服务、影像分析服务等）及其他服务（资源目录服务、检查查询服务、统计分析服务、Web发布服务等）。

图4 地图分析服务设计图

3.4 智能分析服务

可为用户提供云端的各级各类地质灾害临灾监测、预警预报、风险评估等模型算法，该服务是基于悬浮式开发框架、标准化开发规范予以构建，集约管理各类功能服务，保证功能与数据的完全分离。该服务立足于建设标准的模型库，按照统一的模型插件的建设规范，完成模型插件的设计、研发、上传与管理。从模型算法类型上，包括非线性模型、智能模型、统计模型、多元统计模型、极限平衡评价模型、信息量模型、定性模型等。从模型算法服务领域上，包括气象多要素阈值监测模型、多普勒空间监测模型、地质隐患点网格阈值监测模型、地质环境易发性分析模型及地质灾害短临预警、短期预报、中短期预报、长期预测分析模型等。

图5 智能分析服务设计图

3.5 平台应用服务

可基于云数据中心及各类服务，为用户构建本地信息化应用及各类示范建设项目提供支撑，用户可基于云端资源快速构建软件系统，服务于汛期业务化的应用需求。

4 云终端应用

云终端应用有两种解决方案，一是基于C++轻内核的CS云客户端（可简称CCS，即CLOUD CS），一是基于JS的浏览器客户端（CBS，即CLOUD BS），两类客户端的数据都以网络服务为主，支持各类基础设施服务、大数据服务、地图分析服务、智能分析服务等。相比传统CS、BS客户端，云客户端考虑有以下优势：

（1）云客户端可直接使用云基础设施服务，直接使用云端硬件资源与软件环境，排除了使用者在硬件设施、软件环境、网页浏览器版本等方面影响，同时可提升安全防护能力。

（2）云客户端的更新、迭代、升级、维护将采用云服务方式进行，各类云资源使用情况将自动量算，实现运营维护的集约化。

（3）云客户端实现数据资源、服务体系的集约化，保障稳定，同时集成BS和CS模式的技术优点，适合采集、监控、制作、服务平台，非常轻便、安装简便、绘图和文档制作便捷。 （4）轻内核的CS客户端可选择依托网络服务或者本地数据服务，可较好控制性能，可建立本地缓存，加快整体效能，可在紧急情况下离线使用，保证业务的正常开展。

5 结束语

该系统是我国地质灾害决策管理部门用于地质灾害临灾监测与气象风险预警预报的信息化平台，承担着每年汛期防灾减灾的责任，责任重于泰山，每一条临灾监测的告警信号与预警信息都关联着广大人民的生命财产安全，因此，我们业内每一位工作者都需要与时俱进，积极采用先进、实用的技术路线，为做实、做好该系统作出自己的贡献。