陈绪 黄友昕 刘家奎
摘要：防汛抗旱指挥决策支持系统是防灾减灾的重要非工程措施，是实现防汛指挥决策科学化和现代化的重要手段。本文以MapGIS防汛抗旱指挥决策支持系统为例，重点介绍了几个关键环节和主要的功能应用，借此展现GIS技术应用于防汛抗旱指挥决策，提高决策水平，实现防汛指挥调度可视化方面的优势。
关键词：GIS；防汛抗旱；指挥决策；MapGIS
1 引言
水资源是人类赖以生存和发展所需不可替代的自然资源，水旱灾害又是人类面临的主要自然灾害之一，防治水旱灾害是我国水利工作的一项重要任务。随着社会经济与工程技术的不断发展进步，采用现代信息技术，以加强防汛抗旱指挥的科学性，提高信息采集、传输、处理和防汛调度决策的时效性和准确性为主要目的的非工程措施日益成为重要的减灾手段。
水利信息是防汛抗旱决策的基础，是正确分析和判断防汛抗旱形势、科学制定防汛抗旱调度方案的依据。防汛抗旱指挥决策支持系统结合3S技术和最新的信息化技术，通过提高雨情、水情、工情、旱情和灾情信息采集传输的时效性，提高预测和预报的及时性和准确性，为制定防洪抗旱调度方案、提高决策水平提供科学依据，为科学辅助防汛抗旱指挥调度决策工作提供了强有力的技术支撑，最终达到充分发挥已建水利工程设施效能的作用。
2 系统概述
依据《全国水利信息化规划》（暨“金水工程”规划）、《全国水利信息化发展“十二五”规划》和《国家防汛抗旱指挥系统二期工程初步设计技术要求》，该防汛抗旱指挥决策支持系统以MapGIS IGSS共享服务平台为依托，参照全国各省市防汛抗旱指挥系统建设的经验，遵循国家水利行业政策法规，充分利用最新的计算机技术、数据库技术、网络通信技术及3S技术等来开展实时水情、雨情、台风、工情、旱情、洪涝灾情的采集、传输、处理及应用工作，并建立水利信息共享服务平台，开发面向防汛抗旱数据采集传输、工情信息管理、防汛抗旱指挥管理、汛情监视、遥感洪涝监测等业务的专业软件产品，为水利行业的防汛抗旱指挥应用系统的建设提供完善的解决方案。
3 总体架构
防汛抗旱指挥系统根据防汛抗旱工作的需求，依据国家安全体系与标准规范体系，结合防汛防风抗旱指挥调度决策工作的实际业务需求，采用面向服务架构（SOA）思想，在软硬件基础设施和水利数据中心的基础上，依托GIS支撑平台，建设水利信息共享服务平台；在此基础上，构建数据采集传输系统、工情信息管理系统、防汛抗旱指挥管理系统、汛情监视系统、遥感洪涝监测系统、台风灾害监测系统等业务应用系统。
该系统先进实用，能为各级防汛抗旱部门及时地提供各类防汛抗旱信息，较准确地做出降雨、洪水和旱情的预测预报，为防洪抗旱调度决策和指挥抢险救灾提供有力的技术支持和科学依据。系统由基础设施、水利数据中心、GIS支撑平台、水利共享服务平台和业务应用系统构成（图1）。
图1 防汛抗旱指挥系统总体架构图
4 系统功能结构
防汛抗旱指挥决策支持系统是一个功能强大、实用性强的综合性信息系统。包括数据采集传输、工情管理、防汛抗旱指挥管理、汛情监视、遥感洪涝监测、台风灾害监测等子系统，系统功能结构如图2所示。
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图2 MapGIS防汛抗旱指挥决策支持系统功能结构图
5 系统功能介绍
5.1 数据采集传输子系统
数据采集传输子系统具有实时地采集、传输来自各市县级水利部门、气象部门、农业部门、海洋部门、民政部门等的各类水情、雨情、台风、工情、旱情、洪涝灾情、气象信息、防汛抗旱物资信息、预案信息及防汛统计信息等的能力。其主要功能是完成防汛抗旱实际工作中所需的各类信息的采集、传输及入库（图3）。
图3 数据采集过程示意图
5.2 工情信息管理子系统
工情信息管理子系统是以防汛防风抗旱业务为导向，实现对水库、堤防、防洪楼、水电站、河流、水闸、泵站等工程设施的运行状况的集中管理。
系统提供了及时更新、查询定位、信息关联、综合展示的功能。将基础工情信息和实时工情信息与数据采集传输系统衔接起来，及时更新工程设施运行情况；通过查询，快速定位工程设施；通过关联操作，查看工程设施运行状况、灾害预案、周边信息以及最短路径等，使相关结果在同一页面中展现，达到对工情信息的有效管理，为预期的防灾指挥提供数据支撑（图4）。
图4 工程设施查询展示
5.3 防汛抗旱指挥管理子系统
防汛抗旱指挥管理子系统是对防汛抗旱业务相关的信息进行管理，实现防汛指挥调度、洪水模拟、水（雨）情信息监视与预警、防汛抗旱物资管理等功能，为正确分析和判断防汛抗旱形势、制定防洪抗旱调度决策以及指挥抢险救灾提供有利的技术支持和科学依据（图5）。
图5 防汛抗旱指挥管理子系统功能示意图
（1）防汛指挥调度
运用GPS定位技术，对救援队伍的信息进行信息化跟踪管理。提供地图标绘的操作方式，支持点线面的绘制、数据保存，动态演示等。
（2）洪水模拟
辅助分析洪水的演进趋势、分析险情，以及分析洪水的淹没范围，进而辅助进行防汛指挥调度并评估洪水灾害的损失情况。
（3）水（雨）情信息监视与预警
快速、高效、全面地监视各个遥测站点的水（雨）情信息，采用地图与表格形式结合，形象、直观地展现汛情形势，同时，提供实时水情预警功能，为防汛指挥调度提供有效的决策支持。
（4）防汛抗旱物资管理
基于电子地图，提供综合查询、报表统计等功能，实现对防汛抗旱物资的信息化、图形化管理。
5.4 汛情监视子系统
汛情监视系统依托监测站网，实现对工程的远程视频监控，并提供短信自助服务功能，以辅助防灾救灾工作，提高决策服务水平和效率（图6）。
图6 水利工程远程视频监控
5.5 遥感洪涝监测子系统煎药锅
洪涝灾害是各种自然灾害中发生频率高、造成经济损失最严重的一种自然灾害。对洪涝灾害的发生范围、变化情况进行全方位的实时监控，获取及时、客观、准确的洪涝灾情信息，是抗灾救灾工作中必不可少的重要环节。通过卫星遥感监测，获取陆地表面宏观、动态信息，实现对洪涝灾害遥感数据无心磨床调机方法的监测，并提供遥感洪涝数据查看、常规影像洪涝分析、遥感洪涝信息编辑、遥感洪涝动态分析等功能，为快速反映、紧急救灾提供依据（图7）。
图7 遥感洪涝数据查看
5.6 台风灾害监测子系统
台风灾害监测系统借助GIS强大的空间分析功能，对正在形成的台风七彩山鸡养殖进行监视，当风力、强度达到强台风等级时提供声音自动报警功能；对台风影响区域进行分析预测，以便指挥部门及时组织台风影响破坏区域范围内的人畜财物安全撤离；综合管理台风灾害预案，提供对台风预案的查询、浏览功能，为相关部门的决策者快速准确地了解当前形势、分析判断各种防御方案的利弊提供支持（图8）。
图8 台风灾害监测子系统功能示意图
（1）台风信息监视
实时接收监视的台风数据，分析展示台风信息。
（2）台风信息预警
不同地区发生不同等级的台风情况用不同颜在三维模型上予以闪烁显示，同时提供声音自动报警功能。
（3）防风预案查询与浏览
对防风工作预案、防风工作流程图等预案信息进行查询与浏览。
（4）台风影响区域分析
按照设定的缓冲区对台风的影响区域进行分析。在电子地图上直观显示受台风影响的区域，以便及时指挥调度，防风减灾（图9）。
图9 台风影响区域分析
（5）台风灾害指挥调度
提供地图标绘功能，在三维地图上完成点线面的绘制，分析最短路径、确定安全点、规划转移路线，以便指导台风影响破坏区域范围内的人畜财物进行快速撤离。
6 技术特和功能特点
防汛抗旱指挥决策支持系统的技术特和功能特点主要表现在以下方面：
（1）采用数据中心的GIS中间件技术，实现多源异构数据集成；
（2）具备海量空间数据存储与管理能力，矢量、栅格、影像、三维四位一体的海量数据存储，高效的空间索引；
（3）基于三维模型，实现真三维地球立体展现，使整个系统都在三维环境中展示、运行与操作；
（4）提供全文搜索引擎服务：可通过输入关键字对所有防汛抗旱信息进行全盘搜索；
钟罩阀（5）从基础的数据模型、数据管理、数据可视化以及开发集成四个方面，实现了基于数据中心的二、三维一体化；
（6）业务数据能很好地与GIS结合，使防汛抗旱的业务信息与空间信息能有机结合，在数据管理和数据共享、空间构造和分析、仿真模拟等方面能得到更深入地应用。
7 结语
基于MapGIS开发平台开发的防汛抗旱指挥决策支持系统，对水情气象、防汛业务、抗旱
管理、天气雷达等数据处理服务在防汛抗旱减灾方面的应用进行了探索。通过集成三维、遥感、GIS等现代高新信息技术，大大提高了防汛抗旱指挥系统的处理、分析、展示等能力。
将实时水雨情、旱情、灾情、防汛物资等防汛抗旱业务信息与空间信息相结合，完成水、雨、旱、灾情信息的采集汇总和分析，天气和水文预报以及旱情趋势的预测；将GIS技术应用于数据管理和数据共享、空间构造和分析、仿真模拟等方面，使业务处理变得更加直观，为防汛抗旱调度决策和指挥抢险救灾提供有力的技术支持和科学依据。随着工程技术的不断进步，水利信息化建设的不断发展，系统将得到进一步的完善和功能扩展，其在二三维一体化、仿真模拟等多个方面具有广泛的研究前景和推广价值。
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