一. 前言 防汛抗旱指挥决策系统作为水利信息化建设的重点,经过近几年的研究开发和实际运行,在各级防汛抗旱指挥部门扮演了重要的角色。随着信息技术的飞速发展,综合运用IT技术提高系统的科技含量和决策的准确性是当前行业的迫切需求。采用的C/S和B/S体系结构,基于Web和组件技术,并综合运用GIS(地理信息系统)、GPS(全球定位系统)、RS(遥感系统)、遥测及VR(虚拟仿真)、DSS(决策支持系统)、OLAP(联机分析处理)等先进技术的系统综合解决方案成为一种趋势。
一. 前言
防汛抗旱指挥决策系统作为水利信息化建设的重点,经过近几年的研究开发和实际运行,在各级防汛抗旱指挥部门扮演了重要的角色。随着信息技术的飞速发展,综合运用IT技术提高系统的科技含量和决策的准确性是当前行业的迫切需求。采用的C/S和B/S体系结构,基于Web和组件技术,并综合运用GIS(地理信息系统)、GPS(全球定位系统)、RS(遥感系统)、遥测及VR(虚拟仿真)、DSS(决策支持系统)、OLAP(联机分析处理)等先进技术的系统综合解决方案成为一种趋势。
二. 系统总体结构及功能
系统总体结构分三层:人机交互层、应用系统层、数据支持层。
1. 人机交互层
人机交互层是系统使用者与应用软件之间的人机接口,通过总控程序为系统的运行提供软件环境。采用直观的图形用户界面(GUI),以GIS技术创建的电子地图为系统背景,实现系统的条件查询和定制输出。
2. 应用系统层
应用系统层是决策支持系统的核心,为决策过程提供所需的各种业务分析、信息接受处理、数据管理、图形发布、模型应用和决策会商等功能。
3. 信息支持层
信息支持层是存储和管理防汛决策过程中系统应用层各子系统共用的所有数据。系统信息支撑层包括实时水雨情库、工程信息库、社会经济信息库、图形库、动态影像库、历史大洪水库、方法库、超文本库、历史台风数据库和作为系统外部库的国家水文数据库等十大信息库,组成系统的综合数据库。总体结构如图1。
图1:系统总体结构
三. 防汛抗旱决策系统硬件拓扑结构
系统硬件部分主要由数据采集系统、通信系统和计算机网络系统组成。数据由数据采集系统获得,通过通信系统传输到计算机网络系统中的数据库中,各业务人员通过计算机网络对数据进行查询和分析,硬件拓扑结构如图2所示。
图2:硬件拓扑结构图
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四. 防汛抗旱决策支持系统软件体系结构
1、C/S 结构
C/S结构是Client/Server结构的简称,是当今比较成熟和完善的体系结构技术,在局域网业务的环境中已得到了广泛的应用。系统的模型计算、图表定制、统计报表、通讯网络编程、以及涉及系统底层编程的应用都是采用C/S结构体系。
2、B/S 结构
B/S 结构是Browser/Server结构的简称, B/S模式采用标准的TCP/IP、HTTP协议,用户只需使用Browser浏览器软件(如IE、Netscape等),即可通过Internet / Intranet对采用HTML数据格式的超媒体数据库资源进行访问。
图3:软件体系结构
五. 各应用子系统功能简述
1. 信息接收处理子系统
信息接收处理子系统的任务是从各种水利信息源收集水情、雨情、工情、旱和灾情信息,并且根据信息的不同性质分别采用不同交换协议和标准进行处理,存入相应的数据库中,供其他子系统使用。
2. 气象产品应用子系统
气象产品应用子系统的任务是接收各级气象部门提供的气象产品信息,包括国家气象局提供的地面、高空天气观测资料、数值预报产品、日本GMS-5卫星云图信息、NOAA气象卫星探测信息、中国气象局9210工程发布的各类观测(分析)信息、中国气象局雷达观测网观测的雷达回波信息。
3. 洪水预报子系统
洪水预报子系统以其他子系统提供的水情、雨情、工情等信息为基础进行预测、预报和分析计算。该子系统具有实时校正、交互式修正、模型对比、历史洪水模拟、仿真计算及水库调洪演算等功能,能快速准确地为防汛调度决策提供科学依据。
4. 防洪调度子系统
防洪调度子系统是防洪工作的核心,应用专家系统和仿真技术,通过实时预报和历史水、雨、工情信息的检索和分析,结合气象预报信息,进行防洪形势分析。针对区域降水预报洪水和模拟洪水,通过人机交互方式,设定或修改防洪工程的运用参数,进行洪水水情仿真计算,据此拟定多个调度方案,再通过对各方案进行可行性分析和灾情损失的估算,提出多种方案的综合评价和比较结果,提交会商讨论和决策。
5. 灾情评估子系统
灾情评估子系统任务是在灾前、灾中、灾后通过对各种渠道采集来的洪涝灾害信息实施综合分析与评价,为调度方案的选择提供重要依据。
6. 信息服务子系统
信息服务子系统任务是为各级防汛部门有关人员(包括决策者、专家、决策辅助人员等)提供防汛有关信息(包括实时、历史水情、供情、旱情、灾情等)查询服务。
7. 实时汛情监视子系统
实时汛情监视子系统任务是为各级防汛部门值班人员提供实时汛情自动监视、汛情预警、汛情发展趋势预测服务。
8. 会商子系统
会商子系统的作用是为会商现场提供决策支持环境和手段,通过调用其他应用系统预报和分析成果,来满足决策者对防汛抗旱决策信息的需要。
9. 抗旱信息处理子系统
抗旱信息处理子系统的任务是对现有各级抗旱信息系统的旱情信息采集、转输、旱情分析评估进行完善,使系统具有信息接收处理,数据库管理、旱情监视、分析、损失和抗旱效益、评估等功能。
10. 防汛抗旱信息服务子系统
防汛抗旱信息服务子系统的任务是对防汛抗旱信息的综合管理。主要包括防汛人员信息管理、防汛部门信息管理、防汛抢险队伍信息管理、防汛抗旱文件管理、防汛抗旱物资管理、防汛抗旱组织管理、防汛抗旱经费管理等。
六. 防汛抗旱综合数据库
防汛指挥决策分布式数据库按照业务需求及未来的发展可分为四大类:水利专用信息类、防汛抗旱辅助信息类、空间地理信息类、防汛抗旱模型方法类。
防汛抗旱数据库总体结构如图:
图4:防汛抗旱数据库总体结构
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七. 关键技术应用
1. 数据接口技术
为了解决信息采集系统需要同时接收不同的协议数据接口的数据,系统采用微软的COM技术,将各个协议(TCP/IP、HTTP、RS232串口、层的各种协议分发编制为可视化界面的动态连接库(Active X),每个协议使用各自的端口(例如RS-232串口、并口、网络通讯端口等)互不干扰,形成独立的进程运行,同时在数据交换层采用异构数据库访问技术和元数据(数据字典)技术就可以解决升级、兼容等一系列软硬接口问题。
2. 可重用模块技术(组件技术)
可重用模块技术是指在软件的开发过程中,将具有一定功能的程序模块按照规范化的格式封装在一个组件(Component)内,可供其他应用系统嵌套和调用,组件技术采用的标准有CORBA、JavaBean和Active X等。
3. 数据库技术
系统在各种防汛信息数据库的建设和访问的过程中,采用异构数据库访问技术和元数据(数据字典)技术,通过元数据对数据库实体的通用性描述和指标化管理,有效地解决了多类型数据库(如SyBase、SQL Sever、Qracle、Access等)异构屏障。
4. 航空航天遥感技术
航空航天遥感技术的在决策系统中的应用主要在以下几个方面:一是确定洪涝灾害范围和受灾程度,为防洪调度及减灾提供参考依据;二是对农情、作物生长、干旱灾害损失进行估计;三是进行土壤墒情、蒸发量等业务分析计算。
5. 地理信息系统
GIS在决策系统中的应用体现在:
l 空间数据库的管理;
l 电子地图技术应用;
l 空间分析与网络分析技术应用;
l 数字高程模型(DEM)和数字地形模型(DTM)技术应用;
系统通过对以上技术的合理地使用,可以实现图层空间叠加(OVERLAY)分析,如降雨区域与流域边界的叠加等;缓冲区(BUFFER)分析;分洪区内人口迁移路径分析;抢险物资的快速调拨分析;洪水演进仿真分析等。
6. WEBGIS技术应用
系统采用WEBGIS技术通过Internet/Intranet在WEB SEVER上发布和出版空间数据,并提供信息服务、防汛抗旱管理和会商等应用服务,系统通过WEBGIS技术建立的智能电子地图系统可实现如下功能:
l 分层分级地图的叠加显示及显示次序的调整;
l 各层显示属性的设置;
l 图形的缩小、放大、开窗、漫游、导航等功能;
l 各类属性数据的分布式表达,表达方式可以是数据、文本或图形;
l 基于空间位置的分布式属性数据查询和反向查询;
l 基于空间位置的分布式可运行模块或外部程序链接;
l 基于空间对象(点、线、面)的各种图形操作,如空间距离量算、任意多边形圈定等;
l 各类防洪和抗旱专题地图的生成和输出;
l 初步的空间分析和网络分析功能。
八. 结语
信息技术在防汛抗旱指挥决策支持系统中的综合应用,必然在科技的发展和进步中不断突破传统技术手段的束缚,避免水利信息化建设中的低水平重复和落后技术的延续。
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楼主能否打包上传啊?
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