范振林，張 超，吳 斌，任 濤

（1.中國(guó)地質(zhì)調(diào)查局水文地質(zhì)環(huán)境地質(zhì)調(diào)查中心，河北 保定 071051）

野外地質(zhì)調(diào)查工作區(qū)域往往人煙稀少、自然條件惡劣，特別是高海拔、偏遠(yuǎn)地區(qū)更是氣候多變、氣象災(zāi)害頻發(fā)。由氣象災(zāi)害引發(fā)的次生災(zāi)害種類(lèi)多、突發(fā)性強(qiáng)、范圍廣、危害大，嚴(yán)重威脅著野外地質(zhì)工作者的身體健康和生命安全?；谖恢梅?wù)（LBS）是在移動(dòng)環(huán)境下，利用定位設(shè)備獲取移動(dòng)終端用戶(hù)的位置經(jīng)緯度坐標(biāo)，基于電子地圖平臺(tái)，為移動(dòng)對(duì)象提供定位信息、地理環(huán)境信息等空間地理位置的信息服務(wù)[1]。本文探討了LBS在野外作業(yè)區(qū)域的災(zāi)害性氣象預(yù)警信息檢索、環(huán)境智能分析以及安全保障措施智能分析中的應(yīng)用，為保障野外地質(zhì)調(diào)查作業(yè)人員身體健康和生命安全、降低野外地質(zhì)調(diào)查工作風(fēng)險(xiǎn)提供服務(wù)支撐。

1 系統(tǒng)整體設(shè)計(jì)

1.1 設(shè)計(jì)思路與總體架構(gòu)

基于LBS的野外安全保障信息推送系統(tǒng)由定位操作平臺(tái)、信息服務(wù)平臺(tái)和分析決策平臺(tái)構(gòu)成，其中定位操作平臺(tái)負(fù)責(zé)接收北斗衛(wèi)星發(fā)出的坐標(biāo)信息，實(shí)現(xiàn)精確定位和數(shù)據(jù)采集，再通過(guò)采集的信息分析當(dāng)前位置的自然地理、地質(zhì)、人文、交通等信息[2]；信息服務(wù)平臺(tái)則基于位置實(shí)現(xiàn)項(xiàng)目設(shè)備和野外地質(zhì)災(zāi)害的數(shù)據(jù)管理，并對(duì)該位置的災(zāi)害性預(yù)警信息進(jìn)行檢索查詢(xún)；分析決策平臺(tái)負(fù)責(zé)對(duì)工作區(qū)域需攜帶的安全保障物品和安全保障措施進(jìn)行分析，解析作業(yè)區(qū)域必備的安全保障信息，調(diào)度野外安全生產(chǎn)管理[3]。

系統(tǒng)總體架構(gòu)基于面向服務(wù)的總體設(shè)計(jì)思路，其中終端定位操作平臺(tái)、數(shù)據(jù)存儲(chǔ)查詢(xún)平臺(tái)、地理信息分析決策平臺(tái)是系統(tǒng)架構(gòu)的核心，也是整個(gè)系統(tǒng)功能實(shí)現(xiàn)的核心[4]。系統(tǒng)總體架構(gòu)如圖1所示。

圖1 系統(tǒng)總體架構(gòu)圖

1.2 功能設(shè)計(jì)

1）基于位置的野外保障分析。定位操作平臺(tái)負(fù)責(zé)采集野外作業(yè)人員的工作區(qū)環(huán)境信息，包括當(dāng)前位置的自然地理、地質(zhì)、人文、交通等信息。分析決策平臺(tái)負(fù)責(zé)分析工作區(qū)需攜帶的安全保障物品和安全保障措施，以實(shí)現(xiàn)精準(zhǔn)的安全保障服務(wù)。

2）氣象災(zāi)害數(shù)據(jù)推送。信息服務(wù)平臺(tái)根據(jù)野外北斗終端上報(bào)的位置，進(jìn)行該位置的災(zāi)害性氣象預(yù)警信息的檢索分析，若檢索到災(zāi)害性預(yù)警信息，則向終端用戶(hù)推送預(yù)警信息。

2 系統(tǒng)關(guān)鍵技術(shù)

2.1 定位功能

當(dāng)移動(dòng)用戶(hù)需要信息服務(wù)或監(jiān)控管理中心需要對(duì)某移動(dòng)終端進(jìn)行移動(dòng)監(jiān)控時(shí)，首先移動(dòng)終端通過(guò)內(nèi)嵌的定位設(shè)備獲得終端本身當(dāng)前的空間位置數(shù)據(jù)，并實(shí)時(shí)通過(guò)無(wú)線(xiàn)網(wǎng)絡(luò)把數(shù)據(jù)上傳至中心服務(wù)器；再根據(jù)終端的地理位置、服務(wù)要求進(jìn)行空間分析；最后將分析結(jié)果以文本或地圖的形式推送到移動(dòng)終端[5]。互聯(lián)網(wǎng)地圖訪(fǎng)問(wèn)類(lèi)如表1所示。

表1 互聯(lián)網(wǎng)地圖訪(fǎng)問(wèn)類(lèi)

2.2 地理信息服務(wù)

2.2.1 位置環(huán)境分析服務(wù)

通過(guò)LBS反饋的地理位置信息查詢(xún)地圖圖層API，通過(guò)空間范圍查詢(xún)地圖圖層的屬性信息API，通過(guò)圖層名稱(chēng)以及其他條件查詢(xún)地圖圖層的屬性信息。位置環(huán)境分析服務(wù)的內(nèi)容包括：獲得詳細(xì)的地理坐標(biāo)信息，分析用戶(hù)當(dāng)前位置或選定位置，分析結(jié)果將列出當(dāng)前位置的自然地理、地質(zhì)、人文、交通等信息；分析當(dāng)?shù)氐匦蔚孛?、土壤?lèi)型、植被特點(diǎn)、平均海拔、可利用水資源，并根據(jù)地質(zhì)、氣候特點(diǎn)，推薦相應(yīng)的野外裝備；分析最近的有人區(qū)，并檢索出當(dāng)?shù)氐娜丝诿芏群妥罱?，以便野外人員選擇交通工具，安排后續(xù)補(bǔ)給。在完成定位和系統(tǒng)后續(xù)分析后，將當(dāng)?shù)氐乩硇畔?、相關(guān)裝備和藥品傳輸至頁(yè)面[6]。位置環(huán)境分析服務(wù)流程如圖2所示。

圖2 位置環(huán)境分析服務(wù)流程

2.2.2 災(zāi)害預(yù)警服務(wù)

系統(tǒng)針對(duì)災(zāi)害預(yù)報(bào)數(shù)據(jù)、災(zāi)害預(yù)警數(shù)據(jù)研發(fā)了災(zāi)害數(shù)據(jù)服務(wù)接口，并在地質(zhì)調(diào)查野外安全保障App中進(jìn)行集成調(diào)用，提供了實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)服務(wù)。災(zāi)害數(shù)據(jù)服務(wù)接口是基于數(shù)據(jù)庫(kù)中災(zāi)害預(yù)報(bào)數(shù)據(jù)、實(shí)時(shí)觀測(cè)數(shù)據(jù)和災(zāi)害預(yù)警數(shù)據(jù)提供的對(duì)外服務(wù)API接口，擴(kuò)展了災(zāi)害數(shù)據(jù)的應(yīng)用模式，使災(zāi)害數(shù)據(jù)可在有安全保障的場(chǎng)景下開(kāi)展應(yīng)用[7]。

國(guó)家氣象局公共氣象服務(wù)中心的氣象數(shù)據(jù)以Web服務(wù)接口的形式提供。Web服務(wù)接口采用標(biāo)準(zhǔn)HTTP的GET請(qǐng)求方式來(lái)調(diào)用，并返回JSON格式的數(shù)據(jù)結(jié)果。數(shù)據(jù)結(jié)果主要包括實(shí)況、常規(guī)預(yù)報(bào)、預(yù)警等服務(wù)數(shù)據(jù)。具體服務(wù)內(nèi)容如表2所示。災(zāi)害數(shù)據(jù)服務(wù)接口以微軟IIS為Web應(yīng)用服務(wù)器，以氣象GIS（MeteoGIS）為地圖服務(wù)，利用WebAPI技術(shù)和C#語(yǔ)言進(jìn)行開(kāi)發(fā)。服務(wù)器端的運(yùn)行環(huán)境為Windows 2008 Server平臺(tái)。在開(kāi)發(fā)模式上，采用基于B/S的數(shù)據(jù)傳輸層、數(shù)據(jù)服務(wù)層、信息推送層3層體系結(jié)構(gòu)（圖3）。通過(guò)對(duì)災(zāi)害數(shù)據(jù)的統(tǒng)計(jì)分析，結(jié)合當(dāng)前地質(zhì)調(diào)查野外生產(chǎn)工作模式和安全保障現(xiàn)狀，制定了針對(duì)災(zāi)害預(yù)警信息推送的服務(wù)。

表2 氣象數(shù)據(jù)接口表

圖3 災(zāi)害預(yù)警服務(wù)

1）數(shù)據(jù)傳輸層，通過(guò)API服務(wù)接口將災(zāi)害數(shù)據(jù)上傳至災(zāi)害數(shù)據(jù)服務(wù)管理中心。

2）數(shù)據(jù)服務(wù)層，對(duì)服務(wù)接口中的數(shù)據(jù)進(jìn)行解析，并存入災(zāi)害數(shù)據(jù)服務(wù)管理中心，再基于實(shí)際的作業(yè)區(qū)域?qū)?zāi)害數(shù)據(jù)進(jìn)行檢索和分析，從而為災(zāi)害數(shù)據(jù)服務(wù)提供數(shù)據(jù)保障。

3）信息推送層，通過(guò)Web瀏覽器和App的形式實(shí)現(xiàn)災(zāi)害數(shù)據(jù)的終端展示和應(yīng)用。

3 LBS信息推送在安全生產(chǎn)管理保障系統(tǒng)中的實(shí)現(xiàn)

基于LBS的野外安全保障信息推送系統(tǒng)的開(kāi)發(fā)為地質(zhì)調(diào)查的室內(nèi)工作部署和野外實(shí)地調(diào)查工作提供了多種安全保障方式，增強(qiáng)了位置信息在地質(zhì)調(diào)查安全生產(chǎn)方面的應(yīng)用?；贚BS的野外安全保障信息推送系統(tǒng)對(duì)安全生產(chǎn)管理保障系統(tǒng)進(jìn)行了功能擴(kuò)展，增加了野外工作區(qū)環(huán)境智能分析服務(wù)、App版災(zāi)害性預(yù)警信息推送、災(zāi)害性預(yù)警信息展示以及野外安全保障措施分析應(yīng)用等功能。

3.1 基于位置的野外安全保障分析服務(wù)

獲取終端用戶(hù)位置后，可以所在位置為地圖中心點(diǎn)進(jìn)行環(huán)境分析，也可自選位置進(jìn)行環(huán)境分析。地質(zhì)調(diào)查人員去野外之前，可通過(guò)安全保障App野外安全保障措施智能分析功能，查看當(dāng)前位置、人口密度、高程數(shù)據(jù)、土地利用等具體信息，定位最近公路和最近有人區(qū)的位置點(diǎn)，查看適合攜帶的各種裝備和藥品，裝備和藥品以列表形式展現(xiàn)，如圖4所示。

圖4 野外安全保障分析服務(wù)界面

地質(zhì)調(diào)查人員在野外開(kāi)展工作時(shí)，可利用安全保障App野外工作區(qū)環(huán)境智能分析功能，實(shí)時(shí)地將數(shù)據(jù)上傳至中心服務(wù)器，并根據(jù)終端的地理位置、服務(wù)要求進(jìn)行空間分析；再將分析結(jié)果以文本或地圖的形式下載到移動(dòng)終端，分析結(jié)果將列出當(dāng)前位置的自然地理、地質(zhì)、人文、交通等信息，為野外地質(zhì)調(diào)查和后勤保障提供支撐。通過(guò)安全保障App還可以及時(shí)了解所處工作區(qū)域的野外環(huán)境，如圖5所示。

圖5 野外工作區(qū)環(huán)境智能分析界面

3.2 基于位置的災(zāi)害性氣象預(yù)警服務(wù)

在野外工作中，氣象災(zāi)害預(yù)警至關(guān)重要。該服務(wù)主要是根據(jù)野外北斗終端上報(bào)的位置進(jìn)行災(zāi)害性氣象預(yù)警信息的檢索分析，若檢索到災(zāi)害數(shù)據(jù)庫(kù)有匹配的災(zāi)害天氣信息，則將用戶(hù)所處區(qū)域氣象災(zāi)害預(yù)警提醒推送至終端，并以可視化的界面通知用戶(hù)氣象災(zāi)害預(yù)警的詳細(xì)信息，實(shí)現(xiàn)了氣象災(zāi)害預(yù)警的自動(dòng)化和智能化，實(shí)時(shí)預(yù)警信息推送。預(yù)警信息推送方式包括兩種：①在安全保障系統(tǒng)的地圖上顯示預(yù)警信息，供單位安全員監(jiān)管使用；②直接給終端持有者發(fā)送短信通知，提醒用戶(hù)及時(shí)做好安全保障措施。推送內(nèi)容包括預(yù)警信息和應(yīng)急處置措施等，如圖6所示。

圖6 災(zāi)害預(yù)警信息推送展示

4 結(jié) 語(yǔ)

本文基于LBS功能實(shí)現(xiàn)了野外安全生產(chǎn)平臺(tái)的建設(shè)，開(kāi)發(fā)了基于LBS的野外安全保障信息推送系統(tǒng)。該系統(tǒng)可實(shí)時(shí)顯示人員位置信息，分析當(dāng)前的自然環(huán)境、人文環(huán)境，從而提供戶(hù)外裝備和藥品建議；同時(shí)通過(guò)檢索所在區(qū)域的災(zāi)害性預(yù)警信息，在地圖上直接顯示預(yù)警狀態(tài)和預(yù)警信息，主動(dòng)給當(dāng)前用戶(hù)推送預(yù)警短信，提高了地質(zhì)調(diào)查業(yè)務(wù)工作的效率，加強(qiáng)了野外地質(zhì)工作的安全保障，提高了地質(zhì)工作的信息化管理水平。