地质灾害智能预警系统设计

一 系统架构 地质灾害智能预警系统包括地质灾害基础数据管理子系统 地质灾害预报预 警分析子系统 地质灾害综合管理及应急指挥子系统 数据交换子系统和系统管 理 4 个部分 地质灾害智能预警系统 地质灾害基础数据管理子系统 地质灾害预报预警分析子系统 地质灾害综合管理及应急指挥系统 数据交换子系统 1 地质灾害基础数据管理子系统 地质灾害基础数据管理子系统实现各种专题数据的初始建库的数据检查与入 库管理和对已有空间矢量数据的访问 提供数据检索 查询 专题符号化 数据 浏览 空间分析等功能 根据各地山洪灾害防御工作的特点和山洪灾害预警决策 的需求 利用通信 计算机网络 数据库应用等技术手段 建设省级或市级或县 级防汛指挥部门山洪灾害防治信息汇集与预警平台 为收集山洪灾害防治区水雨 情数据信息以及其它部门的相关信息 信息查询 山洪预报决策 预警等服务 2 地质灾害预报预警分析子系统 预警子系统建设是在监测信息采集及预报分析决策的基础上 根据预警信息 危急程度及山洪可能危害范围的不同 通过适宜的预警程序和方式 将预警信息 及时 准确地传送到山洪可能危及区域 使接收预警区域人员根据山洪灾害防御 预案 及时采取预防措施 最大限度地减少人员伤亡 3 地质灾害综合管理及应急指挥系统 地质灾害综合管理信息及应急指挥子系统包括有地质灾害隐患点基本情况管 理 灾情信息管理 社会经济管理 预警应急支持体系 灾点搬迁治理情况 预 警应急信息 防灾综合信息 灾调基础数据及地质灾害远程会商等数据与地灾图 形发布 为地质灾害预报预警提供数据支持 4 数据交换子系统 数据交换子系统包括内外网数据交换和外部数据交换 内外网数据交换系统 支持通过手工或网闸自动摆渡的方式进行内网网数据交换 内外网网络网络部署 根据国家 自治区相关文件规定 政府部门实行内外网网络隔离 本系统中 地 质灾害基础数据管理子系统 地质灾害预报预警分析子系统 地质灾害综合管理 及应急指挥子系统等系统部署在内网 外网部署PDA 外网地质灾害信息发布子 系统 内外网系统的数据交换通过辅助手工方式或通过网闸自动交换实现 二 功能需求 1 角色分析 本系统的用户有以下几种 市 县 区 国土局 乡镇国土所的工作人员 这些用户统称为专业用户 专业用户是系统的主要用户 是对系统的数据进行管 理 分析 发布的人员 社会公众只是具备浏览系统发布成果的权限 系统管理员是对系统的用户 用户权限以及系统维护的进行管理 2 业务功能 2 1 基础数据管理子系统 图形通用功能 提供图形操作的通用功能 基础地理数据管理 管理基础地理数据 提供基础数据检索和专题分析 基础地质数据管理 管理基础地质数据 提供基础地质数据的分析 雨量站点信息管理 管理气象和水文提供的雨量站点信息和降雨量数据 地灾专题数据管理 管理地质灾害调查 监测 发灾 防治数据 影像数据管理 提供对国土局数据中心已有的不同时相的正射影像及高程数 据的访问 并与各种基础数据进行叠加显示 从而更加直观地反映地质灾害点的 现场情况 综合信息管理 调用基础地理数据 基础地质数据库 雨量数据库等基础数 据库 分析区域孕灾环境 雨量信息 人口与经济等基础信息 地质灾害监测数据管理 管理地质灾害隐患点或者重大地质隐患点的监测信 息 其他信息管理 管理人类工程活动信息 矿山地质环境信息 地震数据信息 专业用户 图形通用功能 地质灾害基础 数据管理子系 统 基础地理数据 管理 基础地质数据 管理 雨量站点信息 管理 地灾专题数据 管理 影像数据管理 综合信息管理 地质灾害监测 数据管理 其他信息管理 放大 缩小 漫游 入库 导出 分析 统计 调查 监测 查询 显示 图2 1 地质灾害基础数据管理子系统用例图 2 2 预报预警分析子系统 预报预警模型维护 管理地质灾害预报预警需要的社会经济信息和人类工程 活动信息数据 雨量数据维护及统计分析 气象 水文 水利雨量数据的查询 过程时段的 统计及导出 灾害预报预警分析 应用预警模型进行预警分析 生成相关预警信息 预警成果专家修正 提供灵活 方便的图形编辑工具 支持预报预警专家结 合经验对预报预警成果图进行修正 预警成果签批发布 将预警结果按照国家相关图件要求输出为信息发布用的 成果文件和自动分析生成预报预警信息 并经签批后在国土资源政务内网及外网 PDA 上发布 供国土资源部门相关人员及社会公众查询 浏览 专业用户 预报预警模型 维护 地质灾害预报 预警分析子系 统 雨量数据维护 及统计分析 灾害预报预警 分析 预警成果专家 修正 预警成果签批 发布 分析 预测 导出 录入 统计 修正 导出 签批 发布 预警 图2 2地质灾害预报预警分析子系统用例图 2 3 综合管理及应急指挥系统 灾点基本信息管理 实现地质灾害隐患点 防治方案等基础信息的网络远程 上报 维护 更新 发布管理 灾情信息管理 实现地质灾害灾情速报 灾情信息的网络远程上报 维护 更新 发布管理 预警应急体系管理 管理应急管理体系 建立省 市 县三级的应急领导机 构 办事机构的防灾网络信息 灾点搬迁治理管理 管理地质灾害隐患点的搬迁 工程治理情况数据 灾点应急信息管理 利用网络技术 在预警信息发布后 对相关应急体系人 员提供防灾指引 及时启动应急预案 要求能形中标互沟通 提供应急信息上报 更新 维护 应急方案的发布实施 防灾综合信息管理 管理和发布各级地质灾害防治部门发布的防灾快递 明 传电报 防灾新闻 属地法律法规等信息 统计报表 统计预警信息反馈表 灾情报告表 地质灾害一览表 灾害灾情 汇总表 成功预报实例报表 隐患报告表 灾害治理情况一览表等报表 地质灾害远程会商 结合视频会议系统 将灾害点图文数据 应急支持数据 预报预警数据及相关图象资料等通过视频会议系统同步发布 支持保存每位专家 的会商意见和会商过程 GPS 定位跟踪显示 管理 GPS 设备资源 并提供 GPS 坐标实时传输到数据中 心 结合图形动态显示所持 GPS 设备人员或车辆的路线轨迹 支持数据历史回放 灾调基础数据管理 管理灾调基础数据 包括灾调表信息 防治规划 易发 区图等信息 地灾图形发布管理 发布灾点分布图 防治规划图 易发区分布图等图形 供行政管理人员查看 专业用户 灾情信息管理 地质灾害综合 管理及应急指 挥子系统 预警应急体系 管理 灾点搬迁治理 管理 灾点应急信息 管理 防灾综合信息 管理 统计报表 地质灾害远程 会商 G P S 定位跟踪 显示 添加 删除 修改 设置 治理 上报 统计 管理 发布 统计 打印 灾调基础数据 管理 地灾图形发布 管理 讨论 设置 发布 导入 图2 3地质灾害综合管理及应急指挥子系统 2 4 数据交换子系统 内 外数据交换 地质灾害预报预警及应急指挥系统内网系统和外网系统间 的数据交换同步工具 外部数据交换 涵盖了两个方面的内容 一是把水利 水文 气象等部门的 过程雨量 预报雨量的数据传送到国土部门的服务器 二是把灾害预警结果传送 给气象部门 供气象部门制作预报预警产品 系统管理员 数据交换 子系统 内 外数 据交换 外部数据 交换 录入 交换 上报 接收 图2 4 数据交换子系统用例图 3 系统非功能需求 3 1 软件需求 系统运行的软件环境主要有操作系统 WEB 服务器 后台数据库和 GIS 服务 器 Windows 操作系统具有友好的操作界面 整体易用性较好 选用 Windows Server 版本作为服务器操作系统 WEB 服务器采用 IIS5 0 dotNet 实现 后台数据库采用大型关系型数据库 Oracle 10g GIS 平台选用 ESRI 产品 空间数据库引擎采用 ArcSDE V9 3 WEB GIS 软件采用 ArcIMS V9 3 企业级 GIS 服务器采用 ArcGIS Server 前端软件包 括 ArcInfo 9 3 和 ArcGIS Engine Developer Kit V9 3 I 3 2 硬件需求 本系统的硬件需求主要要 WEB 服务器和数据库服务器 其中 WEB 服务器采用 IBM X3650M2 机架式服务器 标配 1 个四核 Intel Xeon X5560 处理器 8MB 共 享三级缓存 6GB 内存 可以满足系统运行要求 数据库服务器采用 IBM X3650M2 机架式服务器 标配 2 个四核 Intel Xeon X5560 处理器 8MB 共享三级 缓存 12GB 内存 可以满足系统数据库运行要求 三 系统总体功能 1 总体架构 市县国土资源局 相关政府部门用户 门 户 层 社会公众 应用门户 业 务 层 P D A 外网地质灾害 信息发布系统 地质灾害综合管理 及应急指挥系统 内网数据中心 基础数据管理系统 A r c G I S E n g i n e 9 3 网 络 层 C A 身份认证 密码认证 电子印章技术 内外网络系统 国土资源广域网 防火墙 防入侵检 测 隐患扫描等 I n t e r n e t 网络 防火墙 外网数据中心 A r c S D E 9 3 O r a c l e 1 0 G O r a c l e 1 0 G 3 G G P R S 无线网 络 数据 交换 系统 A r c G I S S e r v e r 9 3 基础数据 库 区划与调 查数据库 业务属性 数据库 数 据 层 元数据库 地质灾害预报预警 分析系统 安 全 保 障 体 系 标 准 规 范 体 系 图 3 1 系统体系架构图 1 在网络层上 以市国土资源广域网为主 以 Internet 外网网络和 3G GPRS 无线网络为辅 政府机关单位用户通过内网访问 未接入政务网的政府 机关 社会用户和 PDA 系统用户通过互联网访问系统 两个网络实行物理隔离 通过数据交换子系统 通过网络交换设备 如网闸等设备进行内外网交换 或手 工方式实现数据交换 2 在数据层上 内网数据中心采用 Oracle 数据库 ArcSDE9 3 存储管理 按照统一的标准 对海量空间和属性数据管理 外网数据中心采用 Oracle 数据库 存储 侧重于属性数据管理 背景数据 规划与调查数据库 更新数据 地灾管 理数据库等各类数据为核心提供业务系统运行所需的数据支撑 3 在业务层上 围绕业务建立并集成业务应用系统 开发地质灾害预报 预警分析子系统 地质灾害综合管理及应急指挥子系统 PDA 查询子系统 4 门户层 通过系统门户 采用 CA 认证 密码认证 电子印章等技术安 全手段 实现地质灾害信息管理与监测预警系统统的网上安全访问 提提供地灾 灾情上报 信息查询 发布地灾信息功能 等为社会各界 相关政府部门提供服 务 2 总体功能 地质灾害综合管理信息系统 灾点 基本 信息 管理 灾情 信息 管理 预警 应急 体系 管理 灾点 搬迁 治理 管理 灾害 应急 信息 管理 防灾 综合 信息 管理 地质 灾害 远程 会商 G P S 定位 追踪 灾调 基础 数据 管理 统计 报表 地灾 图形 发布 灾点 基本 信息 两卡 的发 布及 维护 防灾 方案 维护 灾害 信息 反馈 应急 分析 研究 应急 管理 体系 救灾 设施 管理 应急 预案 管理 灾害 分析 应急 方案 生成 专家 库管 理 图3 2地质灾害综合管理信息系统功能结构图 2 1 灾点基本信息管理 系统提供的地质灾害点其本信息管理功能主要用于对地质灾害点的基本情况 进行管理及维护 包括 显示和维护本行政区内所有地质灾害点 包含隐患点 的数据库记录 包括行政区 统一编号 野外编码 类型 灾点名称 XY 坐标 值 地理位置 发现时间等信息 可以查看选定隐患点的特征信息 灾害级别 稳定状态 隐患规模 隐患级别 微地貌特征 坡高 坡度 灾点处的岩土体 特征 地下水汇水面积 km2 地下水出露和变化情况 水位 泉流量 浑浊程 度 不稳定 潜在位移 土方量 m3 灾点变形迹象 拉裂 下错 滑动等 等信息 获取隐患点危害信息 威胁人数 威肋户数 威胁财产等信息 调出地 灾分布图 并聚焦到图上该灾害点 获得隐患点位置信息 灾害点还可以关联多 媒体文件及灾调表 图件信息等 包括平面图 剖面图 照片 录像等附件信息 发展趋势及防治措施等 以及两卡 防灾明白卡 避险明白卡 的发布及维护 灾害信息反馈等信息 2 2 灾情信息管理 本功能是在地质灾害点基本信息的基础上 提供给用户 对灾害点发生的灾 情进行维护 上报 管理的功能模块 本功能提供录入表格 代用户对灾情信息 的进行录入 编辑 数据维护等操作 并且可对信息进行查询检索 除了文字信 息 系统还支持多媒体信息的上传和导入 可将照片 音频 视频等信息上传到 系统中 这样用户就可将在现场拍摄到的信息作为灾情信息的一部分上报了 2 3 预警应急体系管理 预警应急支持管理是利用数据库和 GIS 分析技术 根据预警分析结果 针对 应急预案 灾害点及其周边信息和应急管理体系进行综合管理 分析 形成应急 方案 为应急指挥提供专业技术支持 2 4 灾点搬迁治理管理 本功能是在地质灾害点基本信息的基础上 提供对地质灾害搬迁工程信息的 管理 系统提供搬迁工程的查询 检索功能 并将查询结果在页面的下部罗列出 来 在该界面上还可进行新增 删除工程信息等操作 主要内容包括 1 实现对实际搬迁户数 人口 实际安置地点 搬迁实施起始时间 安 置点评估 勘察 可研 设计 施工 监理文件 报告 图 表 资金总额 来 源 使用情况等信息的管理 2 地质灾害点经过搬迁处置结束后 灾点状态将设为稳定 不再作为地 质灾害隐患点处理 在地质灾害点基本信息的基础上 实现对地质灾害治理信息的管理 系统提 供治理工程的查询 检索功能 并将查询结果在页面的下部罗列出来 在该界面 上还可进行新增 删除工程信息等操作 主要内容包括 1 治理项目受益人口 经济价值 治理工程措施 手段 治理项目承 担单位 组织单位 实施单位 评估 勘察 设计 施工 监理 监测 治理 项目审批单位 文件 验收文件 投资金额 来源 使用情况 治理实施起始时 间 期次 完成情况等信息的管理 2 地质灾害点经过治理处置后 灾点状态将设为稳定 不再作为地质灾 害隐患点处理 灾害应急信息管理包括 应急避让 应急工程 预警信息查询 应急预案发 布等功能 综合信息包括 工作部署 新闻 政府公告 科普知识 防灾信息快 递 规程规范 地质灾害远程会商管理员能上传地质灾害会商资料 图片 视频 为参与 会商的专家分配权限 系统提供专家会商界面和专家会商表 调阅历次会商数据 进行回放 记录各专家意见 姓名 单位 填写时间等并信息保存会商视频录像 资料 支持会商表打印输出功能 支持 6 路画面远程视频会商 GPS 定位追踪显示可结合 PDA 设备采集的坐标 在三维影像上进行线路跟踪 显示 支持线路回放显示 灾调基础数据管理实现了地质灾害区划与调查中地质灾害相关信息 包括灾 调表 规划治理等内容 地质灾害管理各级国土资源管理部门都需定期生成各种报表 常用的报表主 要有 灾情报告表 地质灾害一览表 灾害灾情汇总表 成功预报实例报表 预 警信息反馈表 隐患报告表 评估报告备案一览表 灾害治理情况一览表 防治 措施各月累计表 报送月份 转移灾害点的户数和人数 搬迁 安置灾害点的户 数和人数 勘查 治理灾害点的点数和资金 地质灾害速报 月报等 本系统提供的报表统计可根据行政区 日期 以及以各报表的专题信息为条 件 如灾情报告表可设置灾害类型 灾害规模为条件 进行汇总统计 对生成的统计报表均可直接打印输出 也可输出到如 EXCEL TXT 等格式文 件中 灾情报告表 灾情报告由各级国土资源管理部门对辖区内的灾情进行统计 逐级上报 灾情报告一般按月进行统计 统计条件主要有 灾害类型 发生时间 所在行政区 县级用户只能选择本 行政区 灾害规模 危害级别 直接经济损失 死伤人数 失踪人数等条件 统计内容包括 发生时间 地点 灾害类型 灾害级别 灾害规模 伤亡情 况 死亡 失踪 受伤 直接经济损失 成因 措施建议等 地质灾害一览表提供给各级国土资源管理部门对辖区内的地灾点 含已发生 灾情的灾点和未发生灾情的隐患点 情况汇总 可按任一时间段进行统计 统计条件主要有 灾害类型 发生时间 所在行政区 县级用户只能选择本 行政区 灾害规模 危害级别 直接经济损失 死伤人数 失踪人数等条件 统计内容包括 灾点名称 灾害类型 发生时间 地理位置 X 坐标 Y 坐 标 灾害规模 死亡人数 直接经济损失 威胁人口 威胁财产 灾害危害程度 资料来源等 成功预报实例报表提供给各级国土资源管理部门对辖区内发生灾情的灾点 在灾情发生之前已通过群测群防或专业监测手段发出预警 使人员和财产即时得 到转移 成功避免了人员伤亡和财产损失的灾点进行汇总上报 该报表一般按月 进行汇总 逐级上报 统计条件主要有 灾害类型 发生时间 所在行政区 统计内容主要包括 地点 灾害类型 灾害规模 灾害发生时间 避免人员 伤亡 避免经济损失 预报方法 预报人 或单位 预警信息反馈表主要提供给各级国土资源管理部门对发布的气象预报预警或 专业监测预报预警实际发生灾情点进行汇总统计 该报表一般按月进行汇总 统计条件主要有 灾害类型 发生时间 所在行政区 统计内容主要包括 灾害类型 发生时间 地点 经度 纬度 灾害规模 死亡人数 受伤人数 直接经济损失 避免人员伤亡 避免经济损失 诱发因素 人类活动 小时雨量 日雨量 过程雨量 地质背景等 隐患报告表提供给各级国土资源管理部门对辖区内地质灾害隐患点情况进行 汇总统计 统计条件主要有 灾害类型 规模 危害等级 发现时间 所在行政区 统计内容主要包括 地点 隐患类型 规模 受威胁人数 潜在经济损失 成因及发展趋势 防灾措施 评估报告备案一览表是对各级国土资源管理部门报备的地质灾害评估备案情 况进行统计汇总 系统按用户所属行政区进行分级查询 即区级用户可以汇总全 区各级国土资源管理部门评估备案 地市级用户可汇总地市及所辖县级国土资源 管理部门报备的评估备案 县级用户只能汇总本级报备的评估备案 统计条件主要有 报备时间 统计内容主要包括 评估报告名称 级别 备 案单位 备案时间 评估单位 局收市局报备日期 局收评估单位报备日期等 2 5 地灾图形发布 查询 浏览地质灾害点分布图 防治规划图等图形数据 PDA 外网地质灾害信息发布子系统是及时向社会大众和灾害区人民发布灾 害预警信息和地环信息的有效手段 同时也是作为地灾管理的外网延伸 为基层 国土所的管理应用服务 发布成果既包括利用电视节目向社会大众发布 也包括 利用网站向社会大众发布 前者着重于广泛的区域性的灾害预报预警 后者着重 于详细的灾害点的预报预警 同时也包括对预警区内的重大灾害的信息情况查询 地环信息包括地质环境管理的相关行业信息 标准规范 防灾指引等 P D A 外网公众服务及管理 应用 基层 国土 所管 理应 用 预警 信息 发布 两卡 信息 发布 防灾 综合 信息 发布 P D A 服 务管 理 地灾 信息 查询 台风 路径 卫星 云图 灾情 信息 通讯 录 图 3 3 PDA 外网公众服务及管理应用功能结构图 基层国土所管理应用按照系统的权限分配 乡镇国土所用户在外网系统登录 后 乡镇国土所用户可对基础性的数据进行录入与维护管理 数据录入完成后提 交 将由数据交换系统将数据交换到政务网系统 由县级国土资源管理部门的经 办人员对数据进行审阅 上报 审核通过后 数据才正式发布并纳入统计数据范 畴 预警信息发布列表里是经过审核签批的预警成果进行发布 同时实现普通用 户对此的快速检索 并查阅预报预警详细信息 两卡信息发布功能是将经过审核确认的两卡信息进行成功发布 并供相关人 员登录查询两卡信息 防灾综合信息发布可快速地向公众发布防灾信息并提供防灾信息下载 可在 灾害来临前发出有效的预防信息 减小灾害带来的损失 PDA 服务管理功能通过 GPRS CDMA 等无线通信技术 使区级地质灾害管理的 主要负责人可利用 PDA 设备在任何时间 任何地点及时获取卫星云图 灾害灾情 等信息 从而进行地质灾害防治的应急指挥 系统分为服务端和客户端两部分内容 服务端 外网数据中心 提供采集 处理地灾信息 台风路径 卫星云图 通讯录等数据 并提供访问服务功能 PDA 上的客户端程序 通过访问调用服务端的数据 实现各项功能的显示浏览 2 6 综合管理及应急指挥顺序图 地质灾害综合管理及应急指挥是由专业用户进行管理 用户进入到系统主界 面 点击进入到地质灾害综合管理及应急指挥界面 然后加载各种灾点灾情数据 信息 最后对各种灾点数据进行分析 得出分析结果 指导应急救灾指挥方案 专业用户 综合管理及应急指挥界面类 灾点信息管理类 灾点信息类 进入主界面 返回应急指挥界面 加载灾点信息 返回灾点详细信 息 查看分析灾点信 息 返回指挥应急方 案 图3 4 地质灾害综合管理及应急指挥顺序图