張 磊，陳張建，黃 麗

(1.浙江省應急管理數(shù)字與技術中心，浙江 杭州 310007； 2.浙江省測繪科學技術研究院， 浙江 杭州 310012；3.浙江省地質(zhì)環(huán)境監(jiān)測中心，浙江 杭州 310007)

0 引言

浙江省地處我國東南沿海，以山地丘陵為主，地質(zhì)環(huán)境條件復雜，全省陸域面積1.018×105km2，其中突發(fā)性地質(zhì)災害易發(fā)區(qū)面積約6.67×104km2，占全省陸域面積的65.5%[1]。近年來，隨著“新農(nóng)村建設”和“農(nóng)村全域土地綜合整治”不斷深入，全省農(nóng)村道路和居住環(huán)境大為改善。與此同時，由于許多不規(guī)范的建設活動，對地質(zhì)環(huán)境的破壞愈加嚴重[2-3]，加之近年來氣候異常，降水時空分布不均，地質(zhì)災害已成為浙江省造成人員傷亡最為嚴重的自然災害之一。2001—2018年，全省共發(fā)生地質(zhì)災害5 374起，造成281人死亡、15人失蹤、98人受傷，直接經(jīng)濟損失8.33×108元。

按照習近平總書記提出的“以人民為中心”的發(fā)展理念，2017年初，浙江省部署開展地質(zhì)災害隱患綜合治理“除險安居”三年行動，全省各地、各有關部門積極參與，截止到2018年底，全省累計投入資金3.8×109元，完成綜合治理項目3 889個，減少威脅人數(shù)1.337×105人，核銷隱患點4 532處。地質(zhì)災害隱患點從5 966處減少到1434處，威脅人員從1.977×105人減少到6.4×104人。

隨著人類社會進入信息時代，利用信息化手段創(chuàng)新地質(zhì)災害防治工作方式，提升地質(zhì)災害管理工作水平和效率勢在必行。國家和各個兄弟省份在地質(zhì)災害防治信息化建設方面都做了大量的探索和實踐[4-8]，這些工作為浙江省地質(zhì)災害防治管理平臺建設提供了良好的參考和借鑒。

本文以浙江省地質(zhì)災害防治管理實際工作需求為依據(jù)，以地質(zhì)災害核心數(shù)據(jù)庫為基礎，以大數(shù)據(jù)、云計算、物聯(lián)網(wǎng)、移動互聯(lián)網(wǎng)和地理信息系統(tǒng)為技術支撐，以浙江省電子政務外網(wǎng)及互聯(lián)網(wǎng)為運行網(wǎng)絡環(huán)境，構建了浙江省地質(zhì)災害防治管理平臺。實現(xiàn)了地質(zhì)災害調(diào)查評價、監(jiān)測預警、應急處置技術支撐和綜合治理等地質(zhì)災害防治四大體系的信息化建設全覆蓋。通過在線與離線相結(jié)合、桌面端與移動端相補充、日常管理和成果展示相分離等方式，滿足了在各種工作環(huán)境下，各類用戶的使用需求。通過該平臺的開發(fā)建設，提升了浙江省自然資源部門地質(zhì)災害防治的履職效能，推動了浙江省地質(zhì)災害治理體系和治理能力的現(xiàn)代化。

1 總體設計

1.1 總體設計模式

浙江省地質(zhì)災害防治管理平臺按照“統(tǒng)分結(jié)合、統(tǒng)一管理，集中服務”的模式進行總體設計。

統(tǒng)分結(jié)合是指劃分省、市、縣各級部門信息化建設重點，省級負責平臺硬件基礎設施、數(shù)據(jù)中心與核心軟件功能的開發(fā)和建設，市級負責本地區(qū)地質(zhì)災害氣象風險預警預報系統(tǒng)建設，縣(市、區(qū))級負責轄區(qū)內(nèi)地質(zhì)災害專業(yè)監(jiān)測和視頻監(jiān)控硬件設備安裝及系統(tǒng)建設。統(tǒng)一管理是指在全省地質(zhì)災害數(shù)據(jù)匯集至省級數(shù)據(jù)中心的基礎上，依托覆蓋全省的用戶認證管理系統(tǒng)，對全省地質(zhì)災害用戶、數(shù)據(jù)和軟件功能進行統(tǒng)一管理(圖1)。集中服務是指面向地質(zhì)災害調(diào)查評價、監(jiān)測預警、應急輔助決策支持和綜合治理四大核心業(yè)務，為領導、專家、專業(yè)技術人員、從業(yè)企業(yè)用戶和社會公眾集中提供信息的錄入、查詢、分析、下載和展示等各類服務功能。

1.2 總體架構

浙江省地質(zhì)災害防治管理平臺總體框架自底向上分為四層，平臺總體框架見圖2。

基礎設施層為平臺運行提供相關的軟硬件設備設施，是支撐平臺正常運行的保障，主要包括云服務器、網(wǎng)絡設備、衛(wèi)星系統(tǒng)、通訊網(wǎng)路、無人機、視頻監(jiān)控設備、監(jiān)測儀器和平板設備等。

數(shù)據(jù)資源層是平臺基礎，通過用戶數(shù)據(jù)采集、離線數(shù)據(jù)導入和實時數(shù)據(jù)接入等數(shù)據(jù)接入方式，采用數(shù)據(jù)標準篩查、數(shù)據(jù)格式轉(zhuǎn)換和數(shù)據(jù)質(zhì)量管控等數(shù)據(jù)治理手段，接入基礎地質(zhì)調(diào)查數(shù)據(jù)、地質(zhì)災害業(yè)務數(shù)據(jù)、實時監(jiān)測數(shù)據(jù)、水利氣象等數(shù)據(jù)資源，形成包括基礎數(shù)據(jù)庫、業(yè)務數(shù)據(jù)庫、監(jiān)測數(shù)據(jù)庫和三維模型庫等的地質(zhì)災害數(shù)據(jù)倉庫，為平臺運行提供數(shù)據(jù)支持。

應用支撐層主要包括用戶認證與權限管理、平臺運行安全服務、系統(tǒng)運行維護監(jiān)控、大數(shù)據(jù)查詢分析、空間數(shù)據(jù)融合發(fā)布、地災模型庫(含承致災體計算模型、氣象預報模型、災害位移分析模型、險情處置模型等)以及知識圖譜、神經(jīng)網(wǎng)絡等大數(shù)據(jù)智慧賦能服務，為平臺運行提供核心支撐。

業(yè)務應用層在應用支撐層的基礎上，根據(jù)業(yè)務需求，利用封裝好的各類組件，組合成各類應用模塊，通過UI界面，為用戶提供應用服務。

1.3 功能體系

浙江省地質(zhì)災害防治管理平臺按是否提供在線服務，分為在線系統(tǒng)和離線系統(tǒng)兩大部分，按應用平臺分為PC端系統(tǒng)和移動端系統(tǒng)兩大種類，平臺功能體系見圖3。

地質(zhì)災害管理信息系統(tǒng)是在線版的PC端Web系統(tǒng)，是整個地質(zhì)災害防治管理平臺的核心，包括用戶及系統(tǒng)運維管理、地質(zhì)災害隱患點管理、避讓搬遷項目管理、工程治理項目管理、月報與數(shù)據(jù)統(tǒng)計管理、地質(zhì)災害氣象預警預報管理、地質(zhì)災害危險性評估項目監(jiān)管、汛期值班管理、實時監(jiān)控管理、地質(zhì)災害巡查管理、應急處置管理、災情速報管理、防治工作統(tǒng)計管理、日常工作管理和知識法規(guī)管理等功能。該系統(tǒng)實現(xiàn)浙江省全域范圍內(nèi)地質(zhì)災害數(shù)據(jù)資源的整合集成、動態(tài)更新、實時統(tǒng)計和及時發(fā)布，是全省各級地質(zhì)災害管理人員、專業(yè)技術人員和從業(yè)企業(yè)日常工作平臺，是社會公眾了解地質(zhì)災害防治工作的窗口。

圖3 浙江省地質(zhì)災害防治管理平臺功能體系Fig.3 Function architecture of Zhejiang geological disaster prevention and management platform

地質(zhì)災害應急會商輔助決策支持系統(tǒng)(地質(zhì)災害防治一張圖展示系統(tǒng))是PC端Web系統(tǒng)，該系統(tǒng)包括在線版和離線版兩個版本，在線版系統(tǒng)以地質(zhì)災害管理系統(tǒng)匯聚整合的數(shù)據(jù)資源為基礎，包含專題圖數(shù)據(jù)展示、地質(zhì)災害調(diào)查數(shù)據(jù)展示、實時監(jiān)測監(jiān)控數(shù)據(jù)展示和決策分析工具四大模塊，提供地質(zhì)災害日常管理成果展示和應急處置決策分析所需各類數(shù)據(jù)的便捷查詢、一站式展示、疊加分析和簡潔標繪功能。在日常工作中，實現(xiàn)基于“一張圖”，向領導和專家匯報展示全省地質(zhì)災害防治管理、工作進展、實時監(jiān)測及歷史應急處置事件等情況；在應急狀態(tài)下，向應急領導和專家提供災險情相關的地質(zhì)災害調(diào)查、實時監(jiān)測監(jiān)控、最新無人機航拍影像和應急會商專家應急處置意見建議等信息，并提供簡便快捷的災險情標繪分析工具，制作災險情報告圖和應急處置決策建議圖，建立應急事件時間序列災險情分析處置過程檔案，在提高應急處置工作效率的同時，也便于災后分析總結(jié)，不斷完善應急工作流程，提升應急處置工作水平。離線版系統(tǒng)基于高性能便攜圖形工作站，本地配置數(shù)據(jù)庫服務系統(tǒng)和Web系統(tǒng)，為應急處置前方指揮部領導和專家，在無網(wǎng)絡鏈接的情況下，開展應急會商工作提供支撐。

地質(zhì)災害應急調(diào)查APP系統(tǒng)，內(nèi)置了全省范圍內(nèi)大量測繪資料，因此該系統(tǒng)設計為離線版安卓平板電腦APP，主要包括地圖數(shù)據(jù)及圖層配置、應急調(diào)查任務管理、地質(zhì)災害應急調(diào)查數(shù)據(jù)采集和量測等輔助工具等模塊，基于內(nèi)置的高精度DOM數(shù)據(jù)，輔助應急調(diào)查人員，開展調(diào)查點精準定位、調(diào)查表快速填寫、災害情況精確繪制、照片錄音視頻信息便捷采集等工作。地質(zhì)災害應急調(diào)查APP系統(tǒng)，可以與地質(zhì)災害核心數(shù)據(jù)庫進行無縫對接，調(diào)查成果數(shù)據(jù)以調(diào)查任務為單位，導出數(shù)據(jù)包后，上傳至服務器，即可在地質(zhì)災害應急會商輔助決策支持系統(tǒng)中進行查看和瀏覽。通過該系統(tǒng)的開發(fā)建設，能夠提升應急調(diào)查數(shù)據(jù)獲取和分發(fā)的便捷性，從而提高應急調(diào)查在地質(zhì)災害應急處置工作中的作用。

地質(zhì)災害管理APP系統(tǒng)是在線版的移動端系統(tǒng)，支持iOS和Android操作系統(tǒng)。該系統(tǒng)主要包括信息總覽、地災預報、隱患點、避讓搬遷、成功避讓、專業(yè)監(jiān)測、應急預案、應急信息、地災巡查、防治統(tǒng)計、災險情速報、視頻通話、防災百科、政策法規(guī)、規(guī)程規(guī)范和科普知識等16個功能模塊。地質(zhì)災害管理APP主要是發(fā)揮移動互聯(lián)網(wǎng)方便快捷的優(yōu)勢，豐富地質(zhì)災害管理信息化手段，提高地質(zhì)災害管理工作效率。

地質(zhì)災害應急快速制圖系統(tǒng)是離線版PC端系統(tǒng)，內(nèi)置了全省范圍最新的DLG和DOM底圖數(shù)據(jù)，主要包括數(shù)據(jù)處理和快速制圖兩個模塊。首先將應急調(diào)查APP導出的應急調(diào)查數(shù)據(jù)包導入到地質(zhì)災害應急快速制圖系統(tǒng)，利用數(shù)據(jù)處理功能將其轉(zhuǎn)換為GIS軟件可處理的數(shù)據(jù)類型，然后打開快速出圖模塊中預設的模板，對災害后緣裂縫、災害體范圍、危險區(qū)范圍等數(shù)據(jù)進行關聯(lián)，最后對圖名、標注和圖例等進行簡單的編輯修改，即可導出制圖成果。通過打印或投影的方式使用，十分方便快捷。地質(zhì)災害應急快速制圖系統(tǒng)能夠在地質(zhì)災害應急處置初期，為前后方應急處置工作提供有利的圖件支撐。

2 平臺開發(fā)與實現(xiàn)

2.1 開發(fā)環(huán)境

本平臺使用IntelliJ IDEA 2018和HBuilder工具開發(fā)J2EE Web和移動應用。IntelliJ IDEA 2018工具集成Jersey RESTful、Mybatis、Leaflet、Skyline Javascript、Bootstrap等第三方開發(fā)包。Jersey RESTful是一個開源的RESTful框架，實現(xiàn)了 JAX-RS 規(guī)范；Mybatis是一個開源輕量級的持久化框架，支持定制化 SQL、存儲過程以及高級映射；Leaflet是一個開源的Web地圖開發(fā)前端JavaScript 庫，提供構建獨立的WEB地理應用程序；SkyLine Javascript是Terra Skyline提供的三維地圖開發(fā)包，支持三維地圖服務的調(diào)用、疊加顯示；Bootstrap是一個前端框架，具備響應式設計、移動設備優(yōu)先等優(yōu)勢，以達到支持用戶通過各種尺寸的設備瀏覽網(wǎng)站獲得良好視覺效果的目的。Hbuilder工具是一款支持HTML5的、跨平臺的移動Web開發(fā)集成環(huán)境，基于MUI前端框架，通過前端構建工具條件編譯，可同時發(fā)布iOS和Android移動應用。

2.2 技術架構

本平臺采用B/S(Browser/Server)結(jié)構，具體交互關系見圖4。

數(shù)據(jù)/服務層：為業(yè)務層提供數(shù)據(jù)或數(shù)據(jù)服務。應用部署支持Windows/Linux服務器操作系統(tǒng)；后端屬性數(shù)據(jù)庫使用MySQL5.7數(shù)據(jù)庫管理系統(tǒng)；空間數(shù)據(jù)使用ArcGIS File GDB，通過面向Web空間數(shù)據(jù)服務的ArcGIS Server平臺、SkyLine平臺分別發(fā)布二維地圖和三維地圖服務；氣象、水利、民政等數(shù)據(jù)服務通過省公共數(shù)據(jù)共享服務平臺共享。

圖4 平臺開發(fā)技術框架圖Fig.4 Framework of platform development technology

業(yè)務層：進行復雜的業(yè)務邏輯處理，負責對數(shù)據(jù)/服務層的操作、為用戶層提供各類Restful接口，具有承上啟下的作用。業(yè)務層的開發(fā)集成了Jersey RESTful、Mybatis、ArcGIS Geoprocessing等框架。系統(tǒng)通過Jersey RESTful框架提供RESTful風格的服務，通過Mybatis框架實現(xiàn)數(shù)據(jù)庫的增刪改查等操作，簡化數(shù)據(jù)訪問層繁瑣的重復性代碼；ArcGIS Geoprocessing計算框架支持空間數(shù)據(jù)的處理與模型計算，支持Python編程，支持與氣象預報模型等耦合、計算集成。

人機交互層：負責用戶和平臺之間的人機交互，用于顯示數(shù)據(jù)和接受用戶的輸入，實現(xiàn)用戶和平臺的協(xié)調(diào)操作。人機交互層的開發(fā)集成Leaflet、Bootstrap、Skyline javascript等框架，支持二/三維地圖、Web/移動端應用自適應顯示。另外，通過Json/GeoJson完成該平臺與“浙里辦”等第三方系統(tǒng)的數(shù)據(jù)交互與共享。

2.3 數(shù)據(jù)庫設計

地質(zhì)災害數(shù)據(jù)具有多層次、時空性的特點，數(shù)據(jù)庫設計為屬性數(shù)據(jù)庫和空間數(shù)據(jù)庫，數(shù)據(jù)庫物理模型見圖5。

圖5 數(shù)據(jù)庫物理模型Fig.5 Database physical model

屬性數(shù)據(jù)庫涵蓋隱患點、專業(yè)監(jiān)測、視頻監(jiān)控、災前災后實時影像、成功避讓、避讓搬遷項目、工程治理項目和應急調(diào)查點、災情速報等數(shù)據(jù)實體。隱患點包括滑坡、崩塌、泥石流、地面塌陷、地裂縫、斜坡等六類；專業(yè)監(jiān)測包括測斜設備、雨量、深部位移、水位、位移、GPS、沉降、錨桿壓力計、DTU等9種物理量的自動監(jiān)測儀器；視頻監(jiān)控為災害點周邊固定點位攝像頭；實時影像圖為災害點災前災后無人機影像圖；災情速報為災(險)情況速報信息；成功避讓為地質(zhì)災害成功避讓信息；避讓搬遷項目為地質(zhì)災害危險區(qū)受威脅人員的避讓搬遷工程；災害治理項目為隱患點上開展的工程治理項目；應急調(diào)查點為突發(fā)地質(zhì)災害點現(xiàn)場應急調(diào)查情況。

空間數(shù)據(jù)庫涵蓋隱患點所在地質(zhì)環(huán)境數(shù)據(jù)，包含矢量電子地圖、某個時刻的影像地圖、三維地形地貌和地質(zhì)災害易發(fā)區(qū)等實體信息?？臻g數(shù)據(jù)庫采用CGCS2000坐標系，電子地圖、影像地圖使用柵格瓦片格式，基礎地理信息有關數(shù)據(jù)由浙江省地理信息交換共享平臺負責提供和數(shù)據(jù)更新。

2.4 實現(xiàn)

浙江省地質(zhì)災害防治管理平臺五大系統(tǒng)已經(jīng)全部完成開發(fā)，并上線運行。系統(tǒng)主要界面見圖6～圖9。

圖6 浙江省地質(zhì)災害管理信息系統(tǒng)主界面Fig.6 The main interface of geological disaster management information system in Zhejiang Province

圖7 浙江省地質(zhì)災害應急會商輔助決策支持系統(tǒng)界面Fig.7 The interface of the consultation and assistant decision-making supporting system of emergency response for geological disaster in Zhejiang Province

目前由平臺匯聚整合的浙江省地質(zhì)災害核心數(shù)據(jù)庫中，有5 966個地質(zhì)災害隱患點全生命周期數(shù)據(jù)，3 600個避讓搬遷項目和2 685個工程治理項目數(shù)據(jù)，9 039個地質(zhì)災害危險性評估項目監(jiān)管信息，233個地質(zhì)災害專業(yè)監(jiān)測點及監(jiān)測數(shù)據(jù)，34個地質(zhì)災害視頻監(jiān)控點信息，853名地質(zhì)災害行政管理人員和5 966名群測群防人員信息，317位地質(zhì)災害防治專家信息，275家地質(zhì)災害資質(zhì)單位信息以及地質(zhì)災害月報統(tǒng)計、歷年預警預報信息，以及全省1∶20萬和局部地區(qū)1∶5萬區(qū)域地質(zhì)圖，省、市、縣、鄉(xiāng)鎮(zhèn)不同比例尺地質(zhì)災害易發(fā)區(qū)分布圖和防治規(guī)劃圖836幅。總數(shù)據(jù)量共1TB左右。

圖8 浙江省地質(zhì)災害管理APP界面Fig.8 The interface of the geological disaster management APP

圖9 浙江省地質(zhì)災害應急調(diào)查APP界面Fig.9 The interface of the geological disaster emergency investigation APP

3 結(jié)論

本平臺是大數(shù)據(jù)、云計算、物聯(lián)網(wǎng)、移動互聯(lián)網(wǎng)和地理信息系統(tǒng)等高新信息技術綜合運用于省級地質(zhì)災害防治管理工作的良好實踐。平臺建設遵循本省地質(zhì)災害防治工作實際需求，按照“統(tǒng)分結(jié)合、統(tǒng)一管理，集中服務”的模式開展建設，平臺劃分為基礎設施層、數(shù)據(jù)資源層、應用支撐層和業(yè)務應用層四層邏輯層次，包括地質(zhì)災害管理信息系統(tǒng)、地質(zhì)災害應急會商輔助決策支持系統(tǒng)、地質(zhì)災害應急調(diào)查APP系統(tǒng)、地質(zhì)災害管理APP系統(tǒng)和地質(zhì)災害應急快速制圖系統(tǒng)等五大系統(tǒng)，通過在線與離線相結(jié)合、桌面端與移動端相補充、日常管理和成果展示相分離的方式，滿足各種工作環(huán)境下，各類用戶的使用需求。

平臺自2017年上線運行后，憑借多功能、強服務、重決策的特點，在浙江省地質(zhì)災害防治日常管理、汛期應急值守、災險情應急處置等工作中起到很好的技術支撐作用，為浙江省地質(zhì)災害防治工作“取得時效、走在前列”提供了重要保障。同時本平臺建設對其他兄弟省份的地質(zhì)災害防治信息化建設具有一定的借鑒意義。