利用大数据云计算提升:防汛抗旱指挥决策系统

字体 2017-04-14 13:38:14
     来源: 中国防汛抗旱  

防汛抗旱指挥系统建设所涉及的数据来源广泛、数据量大、类型丰富,要求展现的成果有较高的响应速度和可视化展示界面,传统的信息化建设手段很难达到。介绍了贵州省在防汛抗旱指挥系统升级改造项目中,运用大数据云技术搭建水利大数据中心,构建水利防汛抗旱“一张图”的框架,使防汛抗旱指挥调度决策能力得到全面提升。

在水利部国家防汛抗旱指挥系统项目建设的带动下,结合贵州省抢抓“云上贵州”和大数据建设的历史性机遇,贵州省水利厅以防汛抗旱指挥系统建设为龙头,以大数据、云计算、水文模拟等高新技术为手段,积极推进全省的水利信息化工作,2015年完成了全省防汛抗旱指挥系统的升级改造工作,采用云平台初步构建了水利防汛抗旱“一张图”的框架,努力提升指挥调度决策能力。

贵州省水利厅在水利信息化建设过程中,与防汛密切相关的信息化系统主要有防汛指挥系统、山洪灾害监测预警系统、水文中小河流监测系统及水资源监控系统等,目前各个业务系统多由各个业务部门自主牵头建设,系统以“纵向建设”为主,缺少“横向协同”,“条强块弱”的现象严重,信息资源由各个管理部门分别管理,“信息孤岛”现象较为普遍,难以统一管理和利用,阻碍了贵州省水利信息化发展和业务应用水平的进一步提升,目前的防汛抗旱指挥决策支撑平台亟需升级改造。同时,在防汛抗旱指挥系统中,其数据来源广,分别有水雨情数据、工情数据、气象数据、水利普查数据、山洪灾害数据、基础资料、测量数据、外系统成果数据等;数据类型丰富,即有结构化数据,同时又有文档、图片、视频等非结构化数据;数据及计算量大,系统需要对全省范围进行大中型水库、重点小一型水库、重点防洪城镇进行洪水分析;实时性要求高,系统要在三维地图平台上对各类数据信息进行集成展示和联动交互查询,并要有较高的响应速度和图形化展示界面。面对这样的形势,在本次升级改造中,传统的信息化手段已难彻底解决以上的问题和技术难点,只有运用大数据云技术才可以有效地管理这些数据,充分发现数据中蕴含的信息,提升数据价值,使指挥系统能够为防洪抗旱决策提供更有力的依据和支撑。

所谓处理的数据集合,是需要新处理模式才能具有更强的决策力、洞察发现力和流程优化能力的海量、高增长率和多样化的信息资产(来自维基百科),具有数据采集、存储、计算量大,数据增长和处理速度快,时效性要求高,数据种类和来源多样化,以及数据价值密度相对较低等4V(Volume,Velocity,Variety,Value)特征,防汛抗旱指挥系统的数据完全契合这些特征。

本次升级改造主要以《贵州省水利信息化顶层设计》总体构架为基础,应用大数据思想,充分利用云计算、水文模拟等高新技术和手段,加大信息采集覆盖面,整合现有资源,通过实时监测和对未来一定时段内的洪水分析预报,迅速、准确、直观地知晓洪水风险发生地点、现状和未来发展趋势,为防汛抗旱指挥决策提供科学依据,打造高水平的防汛抗旱指挥决策支撑平台。

升级改造后的防汛抗旱指挥决策支撑平台总体架构如图1所示。通过图1可以看到,本次升级改造以信息资源整合为核心任务,致力于运用大数据云技术搭建水利大数据中心。以数据共享、业务协同为根本出发点,整合重构各类水利信息资源,实现水利数据集中采集、集中存储、集中管理、集中使用,一体化地解决水利信息资源整合与应用系统集成问题,达到“一处收集、一处更新、多处使用”的效果。数据的收集、处理、应用情况包括:

利用大数据云计算提升——贵州省防汛抗旱指挥决策支撑系统
防汛抗旱指挥决策支撑平台总体架构

1)以高精度的卫星影像图为基础,建立了全省范围的电子沙盘场景,接入了包括防汛抗旱指挥系统、山洪灾害系统、中小河流系统、气象系统的海量数据,并借助“云上贵州”和大数据建设的东风,创造性的接入了基于大数据云计算的预报成果。系统后台收集整理了包括中国、欧洲、日本、美国等权威机构发布的海量公共数据,例如卫星云图、雷达回波图,卫星遥感、地形地貌、土地利用等数据信息,利用大数据分析和云计算技术,建立多元数据仓库,对海量数据信息进行抽取加工,利用云平台进行分析计算,得到未来24小时、48小时、72小时的全省网格化的降雨、气温、湿度等数值预报,开展水库和小流域的洪水预报、预警、调度,大大提高洪水预报预见期和覆盖范围。

2)利用水利普查、工程设计资料、《贵州省暴雨洪水计算手册》、水文洪水预报系统等,通过建立气象预报、洪水计算及模拟的专业模型库,将天气预大数据是指无法在可承受的时间范围内用常规软件工具进行捕捉、管理和

报、设计洪水分析、实时洪水预报及DEM地形数据进行有机结合,图形化展示洪水演进和淹没过程。

3)对社会经济、水利普查、山洪灾害调查评价、防洪风险图及各类防汛抗旱工程、物资、预案等基础资料进行了数字化处理。结合社会经济数据、防汛预案内容,确定灾害影响范围和程度,通过预先建立的与指挥机构、抢险队伍、物资、工程的内在关联,实现预警、响应、处置的三级联动。

本次升级改造完成了以一库、两台、三系统为主要内容的防汛抗旱智慧系统平台的建设。

一库是搭建防汛信息资源数据库。防汛信息资源数据库采用大数据思路搭建贵州省的防汛信息资源库,包括建设实时监测监控系统、整合现有资源、建立数据共享通道。基于该数据库提供各类数据的综合查询、汇总、统计及数据挖掘等,根据业务需求灵活进行数据深加工,适应防汛指挥工作的需要和变化。

两台是打造防汛“一张图”地理信息平台和洪水分析与模拟平台。以山洪灾害调查评价提供的工作底图(1:5万)和2.5米分辨率的影像图为基础,建立贵州全省范围的三维电子地图平台,其中对中心城区、重点防洪城镇采用0.6米分辨率的高精度影像图。建立气象预报、洪水计算及洪水模拟的专业模型库,将天气预报、设计洪水分析、实时洪水预报及DEM地形数据进行有机结合,采用水动力数值模拟,实现洪水的动态模型,打造从天气预报到水文计算,再到洪水模拟的一体化专业服务平台,为洪水的风险分析、洪水淹没展示提供核心专业支撑。

三系统是升级完善防汛抗旱指挥调度系统、移动终端信息查询系统和视频会商系统。打造以三维电子沙盘为展示平台,集中、动态展示防汛抗旱关注区域的相关信息,突出重点区域、重点关注,搭建监测监控、趋势预测、洪水模拟及风险分析为一体的指挥平台,实现防汛抗旱指挥系统从“统计”软件向指挥调度平台的升级改造,达到可视化指挥调度。基于手机、PDA等移动终端设备,提供对水情、雨情、工情、视频、图像、气象、预警预报、基础信息等主要防汛咨询的信息查询和展示,不论何时、何地都可以与服务器端进行交互通讯,为防汛工作者提供一个统一的移动信息查询展示平台和全方位的移动指挥决策手段,满足移动防汛的业务个性化需求。按照水利专网、高清终端的标准,对省、市(州)和88个县进行全面升级改造。快速实现省、地、县三级防汛办内部以及与上、下级各相关部门的信息上传和下达,搭建防汛指挥和协同调度的信息网络通道,以保障防汛抗旱信息能监控、能发布、有反馈、有响应,实现"看得见、喊得应"。

云计算、大数据、无人机等新技术的普及应用,正改变防汛抗旱信息化格局,为水利信息化建设带来了更好、更快、更便捷的技术手段。本次防汛抗旱指挥决策支撑平台的升级改造,充分与贵州大数据产业发展相结合,借助贵州“云”及新技术实现防汛抗旱现代化建设,促进防汛抗旱管理工作开展,提升贵州省水利信息化水平。

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编辑:杨兴

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