程道君

（天津市水務(wù)局，天津 300074）

近年來，天津市通過國家防汛抗旱指揮系統(tǒng)1期項目、防汛水情會商系統(tǒng)、Web-GIS氣象業(yè)務(wù)系統(tǒng)、城市防洪信息系統(tǒng)決策支持系統(tǒng)、天津市雨洪資源利用系統(tǒng)等項目建設(shè)，大大提高了防汛抗旱工作的效率，為防汛抗旱提供了重要的輔助決策手段，同時積累了大量基礎(chǔ)數(shù)據(jù)和經(jīng)驗。為了進(jìn)一步推動全市防汛抗旱信息化建設(shè)、提高防汛抗旱信息的展示能力和水平，天津市提出了建設(shè)防汛抗旱指揮系統(tǒng)的任務(wù)。

1 系統(tǒng)總體設(shè)計思路及技術(shù)框架

1.1 總體設(shè)計思路

系統(tǒng)基本技術(shù)架構(gòu)借鑒國家防汛抗旱指揮系統(tǒng)1期項目及其他省市此類系統(tǒng)的建設(shè)經(jīng)驗，選取既滿足國家防汛部門的統(tǒng)一要求、又符合IT技術(shù)發(fā)展趨勢的體系結(jié)構(gòu)和技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)。

系統(tǒng)功能設(shè)置和開發(fā)緊密結(jié)合天津防汛抗旱業(yè)務(wù)工作的實際，充分吸收并應(yīng)用天津市防汛抗旱業(yè)務(wù)梳理的成果，著力擴展天津市防汛會商的業(yè)務(wù)應(yīng)用，特別是對天津市特有的業(yè)務(wù)進(jìn)行深入研究細(xì)化，從業(yè)務(wù)需求角度擴展相應(yīng)的功能。

系統(tǒng)擴展性和兼容性，不但要實現(xiàn)對天津市防辦現(xiàn)有各防汛抗旱應(yīng)用系統(tǒng)的有效集成，同時為后續(xù)防汛抗旱業(yè)務(wù)應(yīng)用系統(tǒng)的開發(fā)提供標(biāo)準(zhǔn)化接口和門戶化系統(tǒng)入口。

1.2 總體技術(shù)框架

天津市防汛抗旱指揮系統(tǒng)采用了“兩臺一庫”的總體技術(shù)框架，保證了系統(tǒng)的可擴展性和兼容性。系統(tǒng)總體架構(gòu)，如圖1所示。

圖1 天津市防汛抗旱指揮系統(tǒng)平臺框架

1.2.1 信息匯集平臺

從各業(yè)務(wù)部門底層元數(shù)據(jù)庫中抓取所需業(yè)務(wù)數(shù)據(jù)，為整個系統(tǒng)提供數(shù)據(jù)支撐服務(wù)。通過標(biāo)準(zhǔn)化的組件，實現(xiàn)信息轉(zhuǎn)換、校驗和入庫工作，具體轉(zhuǎn)換協(xié)議較開放，可支持多次升級和擴展。

1.2.2 數(shù)據(jù)庫建設(shè)

按照業(yè)務(wù)分類，劃分建立各類標(biāo)準(zhǔn)數(shù)據(jù)庫，相關(guān)名稱、結(jié)構(gòu)規(guī)范應(yīng)參照國家和水利行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)執(zhí)行。

1.2.3 業(yè)務(wù)支撐平臺

對上層的應(yīng)用系統(tǒng)建設(shè)起到支撐作用，通過業(yè)務(wù)支撐平臺進(jìn)行各類數(shù)據(jù)訪問、系統(tǒng)服務(wù)、日志管理、用戶個性化設(shè)置等操作。

1.2.4 應(yīng)用系統(tǒng)層面

包括新建防汛抗旱指揮系統(tǒng)和值班系統(tǒng)兩部分，按業(yè)務(wù)流程將業(yè)務(wù)支撐平臺提供的各類組件進(jìn)行重組、集成和展示，輔之以良好的人機交互功能，提高系統(tǒng)軟件的實用性和操作性。

2 系統(tǒng)功能設(shè)置

2.1 總體功能設(shè)置

在系統(tǒng)功能設(shè)置上，天津市防汛抗旱指揮系統(tǒng)采用了模塊化設(shè)計理念，根據(jù)天津市防汛抗旱業(yè)務(wù)的劃分，設(shè)置了防洪調(diào)度、抗旱管理、調(diào)供水管理、工程搶險、城鄉(xiāng)排瀝、防潮管理、應(yīng)急管理、日常業(yè)務(wù)及系統(tǒng)管理等業(yè)務(wù)功能模塊，如圖2所示。其中，中間層級模塊為平臺的主功能模塊，實線框體內(nèi)的模塊為本次已建成的模塊，其余為后續(xù)開發(fā)功能，本次建設(shè)預(yù)留相應(yīng)接口。

2.2 防洪調(diào)度功能模塊實現(xiàn)

防洪調(diào)度功能模塊為天津市防汛抗旱指揮部辦公室洪水調(diào)度會商提供支持，制定相應(yīng)調(diào)度命令并組織實施。

圖2 天津市防汛抗旱指揮系統(tǒng)平臺基礎(chǔ)結(jié)構(gòu)設(shè)計

通過在模板上將收集到的實時的水、雨、工情簡報進(jìn)行匯總，生成相關(guān)匯報材料。根據(jù)匯報材料，專家對當(dāng)前的防洪形勢進(jìn)行會商。會商專家組簽訂調(diào)度命令后下發(fā)到相關(guān)單位，由各單位相關(guān)人員組織人員實施。同時，相關(guān)單位要將執(zhí)行情況進(jìn)行反饋匯總，報會商專家組，以便實時掌握搶險動態(tài)，業(yè)務(wù)流程如圖3所示。

圖3 防洪調(diào)度業(yè)務(wù)流程

2.3 工程搶險功能模塊實現(xiàn)

工程搶險功能模塊為天津市防汛抗旱指揮部辦公室工程險情會商提供支持，制定相應(yīng)調(diào)度命令并組織實施。

通過在模板上將收集到的實時的水、雨、工情簡報進(jìn)行匯總，生成相關(guān)匯報材料。根據(jù)匯報材料，專家對當(dāng)前的工程險情進(jìn)行會商，確定預(yù)案。調(diào)度命令下發(fā)到相關(guān)單位后，由各單位相關(guān)人員組織人員實施。對各單位的執(zhí)行情況進(jìn)行反饋匯總，實時掌握搶險動態(tài)，業(yè)務(wù)流程如圖4所示。

3 系統(tǒng)技術(shù)平臺選型

3.1 GIS平臺

近幾年，隨著WebGIS技術(shù)的不斷發(fā)展，各種GIS平臺日趨成熟，可供選擇的技術(shù)方向較多。目前，國內(nèi)水利行業(yè)GIS平臺選型應(yīng)用較多的有Mapinfo、ArcInfo、Supermap等，隨著這些平臺技術(shù)的不斷升級，各類平臺的穩(wěn)定性和實用性都有了不同程度的提高，考慮到本次項目建設(shè)背景以及專題會商模型設(shè)計的實際需求，經(jīng)過多方對比，采用ArcGisServer 9.3作為本項目的GIS基礎(chǔ)平臺，并采用了最新的Flex技術(shù)作為載體，實現(xiàn)相關(guān)業(yè)務(wù)功能。

圖4 工程搶險專題會商流程

3.2 數(shù)據(jù)庫平臺

按照用戶要求，本次數(shù)據(jù)庫建設(shè)采用了MS SQLServer2000作為服務(wù)器，同時開發(fā)數(shù)據(jù)同步組件，完成系統(tǒng)業(yè)務(wù)數(shù)據(jù)庫與指揮系統(tǒng)1期工程Oracle數(shù)據(jù)庫相關(guān)信息的同步。

3.3 開發(fā)平臺

考慮到本次項目建設(shè)需按照指揮系統(tǒng)統(tǒng)一的技術(shù)架構(gòu)實現(xiàn)，同時還需對天津市防辦大部分系統(tǒng)進(jìn)行集成，為了縮短建設(shè)周期，本次系統(tǒng)選用了Java語言進(jìn)行開發(fā)，平臺架構(gòu)為J2EE。

3.4 Flex技術(shù)

目前在水利信息化過程中，總體的建設(shè)趨勢在向WEB應(yīng)用靠攏，但相對于傳統(tǒng)的C/S應(yīng)用系統(tǒng)，B/S系統(tǒng)在UI展現(xiàn)層方面存在著人機交互性差、對于圖形和表格的展現(xiàn)手段過于單一、原有C/S系統(tǒng)中的很多組件在B/S系統(tǒng)中無法直接引用等劣勢?？紤]到本次專題會商的實際功能需求，經(jīng)過多方對比，引入了最新的Flex技術(shù)實現(xiàn)整體的前端展現(xiàn)，通過系統(tǒng)部分功能進(jìn)行包裝升級，完善了人工交互特性。

4 系統(tǒng)開發(fā)的幾個關(guān)鍵技術(shù)

4.1 模塊化設(shè)計

按照逐步建設(shè)、逐步完善的建設(shè)策略，本項目建設(shè)按照天津市防汛抗旱的業(yè)務(wù)需求，先進(jìn)行業(yè)務(wù)功能的拆分、細(xì)化，再將功能需求合并整理，劃分為既獨立又可以靈活擴展的各類應(yīng)用模塊。系統(tǒng)建成后，對已開發(fā)的防洪調(diào)度、工程搶險及系統(tǒng)管理等模塊進(jìn)行分類維護(hù)管理。模塊化設(shè)計既能保證各階段建設(shè)內(nèi)容在技術(shù)架構(gòu)、功能設(shè)置上具有密切關(guān)聯(lián)性和繼承性，又使得各階段建設(shè)內(nèi)容具有相對獨立性，便于分步實施。未來項目將陸續(xù)補充建設(shè)抗旱管理、調(diào)供水管理、城鄉(xiāng)排瀝、防潮管理和應(yīng)急管理。

4.2 多比例尺地圖融合應(yīng)用

在本次項目開發(fā)過程中，通過對不同比例尺的電子地圖在數(shù)據(jù)層面進(jìn)行融合，改變了以往實際縮放操作過程不同比例尺電子地圖必須切換的跳躍模式，實現(xiàn)操作平滑過渡。即在較小比例尺下，可從宏觀角度查看到流域一級的主要工程，而放大到一定程度時可看到市屬相關(guān)信息。

具體做法是：將不同比例尺的天津市與海河流域電子地圖數(shù)據(jù)實現(xiàn)拼接。整合、校對各類專題圖層，對水系、行政區(qū)劃等面狀圖層進(jìn)行對準(zhǔn)、拼接，對測站、閘門、水庫等圖層進(jìn)行篩選合并。重置各類圖層的顯示比例尺，保證在不同級別下顯示信息的豐富及美觀。調(diào)整開發(fā)各類默認(rèn)地圖樣式，以保證默認(rèn)模式下地圖中顯示的信息與當(dāng)前對地圖的使用規(guī)范相統(tǒng)一。

4.3 專題會商模板

本次項目的核心需求是開發(fā)滿足實際工作要求的專題會商模板，符合專題會商的業(yè)務(wù)流程。因此，在防洪調(diào)度及工程搶險專題會商模塊開發(fā)過程中，充分運用了天津市防汛抗旱業(yè)務(wù)梳理的成果，對梳理出的每一個業(yè)務(wù)節(jié)點進(jìn)行模板化設(shè)計，實現(xiàn)軟件化、信息化，提供可操作性強、適合防汛會商要求的軟件界面及功能。

此外，會商模板的另一大特點是對信息的高度整合，在進(jìn)行會商材料準(zhǔn)備時，改變了以往需要耗費大量的人工及精力去采集各類數(shù)據(jù)的狀況。在該軟件模塊中，預(yù)置了各類實時數(shù)據(jù)，如實時氣象、水雨情、工情等信息及各類分專題、水系的基礎(chǔ)數(shù)據(jù)，如調(diào)度預(yù)案、調(diào)度文件等，便于在最短的時間內(nèi)完成會商材料的準(zhǔn)備。

在會商模板的界面展示上，應(yīng)用了最新的GIS成果、實時標(biāo)繪組件等技術(shù)，保證會商信息展示的效果，以地圖、標(biāo)注內(nèi)容為基礎(chǔ)，將各類實時和基礎(chǔ)信息進(jìn)行有效的表達(dá)，讓會商人員得到更加直觀的現(xiàn)場實際情況。

4.4 異構(gòu)數(shù)據(jù)庫整合

本次系統(tǒng)建設(shè)除了新增部分業(yè)務(wù)數(shù)據(jù)庫外，還涉及到對已有系統(tǒng)的整合，其中包括Sybase、SqlServer、Oracle、網(wǎng)絡(luò)文件等異構(gòu)數(shù)據(jù)庫，開發(fā)了不同的數(shù)據(jù)庫訪問協(xié)議與接口，保證信息的安全有效提取。同時，數(shù)據(jù)內(nèi)容的最終格式實現(xiàn)了統(tǒng)一。

在信息匯集平臺和數(shù)據(jù)庫建設(shè)過程中，著重對異構(gòu)數(shù)據(jù)庫進(jìn)行了設(shè)計和開發(fā)，各類數(shù)據(jù)庫集成按照以下方案進(jìn)行了整合。

4.4.1 Sybase數(shù)據(jù)庫

主要為城防系統(tǒng)中的工情數(shù)據(jù)庫，由于該數(shù)據(jù)庫版本較低，考慮到這類數(shù)據(jù)多為靜態(tài)基礎(chǔ)數(shù)據(jù)，因此選擇開發(fā)數(shù)據(jù)同步及轉(zhuǎn)換程序，完成了對此類數(shù)據(jù)的提取入庫，將全部工情數(shù)據(jù)同步到本次系統(tǒng)新建的系統(tǒng)工情數(shù)據(jù)庫中。

4.4.2 SqlServer數(shù)據(jù)庫

主要針對調(diào)度仿真系統(tǒng)、排水河道水情等基礎(chǔ)信息，由于與本次項目采用的數(shù)據(jù)庫平臺一致，選擇開發(fā)相應(yīng)的數(shù)據(jù)訪問協(xié)議，對此類數(shù)據(jù)實現(xiàn)遠(yuǎn)程數(shù)據(jù)調(diào)用。

4.4.3 Oracle數(shù)據(jù)庫

對國家防汛抗旱指揮系統(tǒng)的各類業(yè)務(wù)數(shù)據(jù)庫，選擇開發(fā)數(shù)據(jù)同步組件，完成數(shù)據(jù)共享。

4.4.4 文件數(shù)據(jù)庫

主要為水雨情類簡報信息及氣象云圖等圖片數(shù)據(jù)。為了保證信息的有效集成，對此類數(shù)據(jù)進(jìn)行了特殊處理，開發(fā)了FTP數(shù)據(jù)訪問組件，實現(xiàn)遠(yuǎn)程數(shù)據(jù)讀?。婚_發(fā)了數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換組件，實現(xiàn)文件數(shù)據(jù)標(biāo)準(zhǔn)化轉(zhuǎn)化；開發(fā)了數(shù)據(jù)入庫組件，實現(xiàn)了上述各類數(shù)據(jù)的入庫操作。

4.5 實時標(biāo)繪技術(shù)

開發(fā)了基于B/S模式的標(biāo)繪組件，同時采用Flex技術(shù)提高了響應(yīng)效果及操作特性，特別是提高了對地圖操作的匹配程度。實時標(biāo)繪組件特色功能包括：基于WEB頁面的B/S版標(biāo)繪，實現(xiàn)基于GIS平臺下的實時標(biāo)繪、標(biāo)繪內(nèi)容與地圖實現(xiàn)了較精確的配準(zhǔn)。進(jìn)一步擴展了防汛業(yè)務(wù)標(biāo)繪元素、圖例，在會商時更加準(zhǔn)確地描繪防汛信息，同時全部的標(biāo)繪元素及圖例可實現(xiàn)后期維護(hù)及修改。

5 結(jié)語

天津市防汛抗旱指揮系統(tǒng)的建設(shè)為天津市防汛抗旱工作提供了統(tǒng)一的指揮平臺，通過事件驅(qū)動機制使防汛會商的過程更加規(guī)范化、流程化，可以為天津市防汛抗旱決策指揮、搶險調(diào)度提供更為全面、可靠的信息，在天津市成功應(yīng)對2011年“7·30”及2012年“7·21”等強降雨過程中發(fā)揮了重要作用，為天津市水務(wù)信息化其他業(yè)務(wù)模塊的建設(shè)提供了技術(shù)基礎(chǔ)和建設(shè)經(jīng)驗。