茂名地質災害預報預警系統的設計與開發
來源:用戶上傳
作者:
摘 要 地質災害嚴重威脅著農村經濟社會發展和農民的生命財產安全，研究地質災害預報預警具有重要意義。茂名市設計開發了地質災害預報預警系統，為地質災害預報預警業務提供一個能推廣、可擴展的軟件業務平臺，為防災減災提供科學依據。該系統整合了茂名基礎地理信息、地質水文、氣象預報等數據，采用基于面向資源服務框架（Resource Oriented Achitecture，ROA）建立地質災害數據服務系統;基于氣象強降水預報，采用灰色模型對地質災害進行建模、預測及預警，實現智能分析，自動生成預報產品;采用GIS技術、WEB技術建立地理信息系統，為地質災害預報預警提供可視化的支撐平臺。
關鍵詞 地質災害;預報預警;地理信息系統;廣東省茂名市
中圖分類號：P694 文獻標志碼：B DOI：10.19415/j.cnki.1673-890x.2019.13.017
地質災害系統是一個復雜的開放系統和耗散體系，具有高度非線性和復雜性，其系統行為具有非確定性和突發性[1]。目前，國內普遍根據降水等氣象要素來進行地質災害的預報預警，但由于致災因子在不同地區或同一地區的不同時段常常表現出極大的差異，單純依靠降雨等致災因子對地質災害進行預測，已經無法滿足防災減災的需要。部分地區雖然建立了基于GIS等先進技術的預報預警系統，但存在預警范圍覆蓋率低、預警信息無法及時傳達給公眾的尷尬局面。基于以上現狀，茂名市氣象局與國土資源局深化合作，充分利用國土資源局在地質環境監測管理方面的工作經驗，氣象局在大氣降水量采集、預報預警方面的工作優勢，依靠先進的信息化技術，整合地質災害發生有關的基礎地理數據、地質水文數據、氣象信息數據，基于茂名突發事件預警中心，設計開發了茂名市地質災害預報預警系統，為地質災害預報預警業務提供了一個集約化管理、智能化分析的軟件業務平臺，實現了氣象信息資源共享、在線協同、預報預警及信息發布。
1 茂名地質災害基本情況
茂名地處廣東省西南部、中國南海之濱，境內溝谷發育、新構造運動等內外動力地質作用強烈，自然地質環境脆弱，加之茂名氣象災害頻發（如臺風、暴雨、干旱等），每年平均受3～4個熱帶氣旋的影響，發生臺風暴雨，引發崩塌、塌陷、滑坡、泥石流等地質災害，嚴重影響了茂名的經濟、社會發展和人民生命財產安全。2010年9月21日，受臺風“凡亞比”殘余天氣系統影響，茂名市普降暴雨到大暴雨、局部特大暴雨，強降雨造成高州、信宜兩地26個鎮發生洪澇災害，馬貴鎮等地還出現巨大泥石流和山體滑坡，全市因災死亡113人、失蹤4人、受傷297人，直接經濟損失達41.85億元。截至目前，全市有地質災害隱患點618個，其中威脅人口在100人以上的重大地質災害隱患點35個，受潛在災害威脅的人口為17 144人。茂名轄區內地質災害防治形勢相當嚴峻，只有實現地質災害精準預報預警，才能有效保護人民的生命和財產安全，促進社會主義新農村建設。
2 系統構成及功能
茂名市地質災害預報預警系統是以強降水和連續性降水引發的崩塌、滑坡、泥石流等突發性、群發型地質災害作為預報預警對象，基于氣象預報預警信息資源、茂名地質災害隱患點等下墊面狀況建立的數據服務系統。其以地質災害學為基礎，依托GIS技術、數據庫技術、數據挖掘技術、3S技術、網絡技術和計算機軟件技術，建立的覆蓋全市、能推廣、可擴展的軟件業務平臺，實現集約化管理、智能化分析和預測、信息資源共享。茂名市地質災害預報預警系統主要由數據服務系統、預報預警系統、地理信息分析系統、預警發布系統及平臺輔助系統等構成（見圖1），可實現對汛期地質災害風險的預報、預警工作，為行業生產及廣大群眾避難抗災提供科學指引[2]。
2.1 數據服務系統
系統全面整合了包括茂名地質部門已完成的地質災害調查與區劃圖、實時氣象資料、常規地面和高空天氣圖資料、數值預報產品、衛星云圖等氣象信息及各地水文相關數據等，為地質災害的預報預警準備了龐大的數據資源，為地質災害預警研究提供了堅實基礎和重要支持[3]。數據服務系統通過運用先進的計算機技術將多元數據歸類、抽象，實現了將數據資料按所屬類別進行歸類、整合、存儲、抽象，為平臺提供穩定、可持續、高效、多部門共享的數據支撐環境。數據服務平臺通過對各類數據的結構和特征分析來選擇合理的存儲方式，如對雷達數據和各種氣象觀測數據（包括常規、非常規）及其他一些原始采集文件等應用頻繁的數據采取數據庫存儲方式;對反映氣象要素在時空上分布的格點場，種類復雜、數據量極大的，采用NETCDF存儲方式;而對數據量大、使用頻率低、不需要復雜查詢的批量產品數據或中間結果數據，采用文件方式進行管理。通過對數據源的自動提取與管理、數據的智能分類，最終提供出數據服務接口。另外，數據服務系統基于REST（Representational State Transfer）構架，將數據共享平臺分為最上資源層、中間資源訪庫、最下實體數據三層，通過路由轉發功能實現了氣象、國土、應急等部門信息集約化管理和共享（見圖2）。
2.2 地質災害預報預警
山體滑坡、泥石流等地質災害的發生與前期降水量、強度、持續時間及間隔等有密切關系。基于以上考慮，茂名地質災害預報預警系統主要是運用計算機和通信技術，采用覆蓋全市的高程數據，結合茂名地質災害隱患點信息，以強降水和連續性降水引發的崩塌、滑坡、泥石流等突發性、群發型地質災害作為預報預警的對象，采用灰色模型對滑坡、崩塌、地面塌陷、泥石流等地質災害進行建模、預測及預警（建模過程見圖3），實現地質災害分析、判別及提醒，
進行地質災害風險評估，評估方案將根據強降水監測數據，結合災害隱患點基于地理信息系統進行智能分析，實現網絡數據自動生成地質災害預報產品（見圖4），為地質災害防治提供科學決策依據[4]。 預報起始時間為每天晚上20：00，有24 h、48 h兩個時段的預報，配合短期預報和長期防治規劃預報。地質災害預警等級由弱到強依次分為四級、三級、二級、一級，分別表示氣象因素致地質災害發生有一定風險、風險較高、風險高、風險很高。如果某一行政區域內發出任何一個等級的預報預警，當地各級人民政府和國土資源主管部門將組織啟動地質災害隱患點群測群防和防治方案，一旦發生險情，啟動本行政區域內突發性地質災害應急預案。
2.3 地理信息分析平臺
采用地理信息系統（GIS）技術、WEB技術建立地理信息系統，建立地圖引擎，實現地圖的功能，將地圖進行分層來實現預報系統的地圖功能，為地質災害氣象風險預報預警提供可視化的支撐平臺[5]。基本圖層：采用金字塔算法及瓦片技術預先生成，不可編輯;分析圖層：采用圖像緩存技術，在內存動態成圖，可以編輯。地質災害地理信息分析平臺在地圖上任意選擇對應的街道、鄉鎮等區域，區域與區域之間支持幾何圖形的相交、合并、排他等區域算法，為任意區域內氣象要素統計提供區域邊界判斷依據，建立地質災害分析可視化地圖，實現地質災害預報預警可視化分析及管理，同時采用地理定位技術，整合應急部門及責任人員的地理位置、聯絡方式等信息，實現準確、及時的預警靶向發布。
2.4 預警信息發布平臺
第一時間通過報紙、電話、傳真、網站、手機短信、LED顯示屏、大喇叭等向政府、公眾或是行業用戶發布海洋氣象災害預警信息。全市建成了132塊氣象電子顯示屏、1 121個氣象大喇叭、41個預警塔、110個鄉鎮氣象信息服務站，采用PPP模式開展沿海農村海洋防災減災預警服務，組建了2 710人的全市基層氣象信息員隊伍，在農村氣象災害防御中作用突出。為充分實現地質災害預警信息的第一時間傳播，茂名市地質災害預報預警系統與茂名突發事件預警信息發布系統進行對接、互聯，充分利用茂名市突發事件預警發布中心的發布手段，對地質災害預報預警信息進行靶向發布，為公眾爭取嚴防和救援時間，力爭將災害造成的社會經濟損失及人員傷亡降到最低。
3 平臺輔助系統及功能
3.1 值班管理系統
建立值班制度，無論是否有地質災害，系統都會每天記錄在案，并給相應部門備案，做好歷史記錄，對連續安全日進行統計，完善值班責任制度。
3.2 預案管理系統
維護已有預案，對曾經執行過的預案做好歷史記錄，進行預案版本管理。對新類型地質災害或條件做好新預案，并將總預案和各專業預案進行關聯配置。
3.3 通訊錄系統
對相關應急單位及事件責任人的通訊方式進行管理，確保在地質災害發生前后，都可以聯系和通知到相關人員，提高地質災害處理效率。
3.4 制度與政策管理系統
維護國家、區域、各專業部門關于地質災害的相應政策，做到有理有據地管理各類地質災害，科學防治地質災害。
3.5 遠程視頻監控系統
基于交通、公安等部門提供的城市視頻信息，采用流媒體技術，建立面向IP的視頻服務器，可支持本區域平安城市的視頻、事件發生現場的單兵設備視頻信息的接入，實現災害現場及救援狀況實時監視[6]。
4 結語
茂名是農業大市，又是地質災害多發區，建立“集約化、智能化、現代化、人性化”的地質災害預報預警平臺，有利于增強茂名對突發地質災害的應急能力，擴大地質災害預警發布覆蓋面，提升茂名防災減災信息化、現代化，對全面提升茂名地質災害防治水平具有重要意義[7]。但地質災害預報預警是一項開創性、探索性較強的工作，在國內外都是一個難點和熱點，沒有成熟的模式和經驗供借鑒。
筆者認為要進一步提高預警水平，可以采取以下措施：增加降雨量監測密度，特別是地質災害多發地區的降水監測，提高降雨預報準確率;根據地質災害預報預警平臺預報的實際情況，對茂名各地的地質災害進一步細化分區，使預報預警更有目標性;氣象、國土部門要深化合作機制，建立信息共享平臺和工作機制，保證信息傳遞的可靠性、及時性;規范地質災害預報預警業務流程，利用計算機技術實現流程各環節功能，實現預報預警的可視化、流程化、無紙化。
參考文獻：
[1] 苗愛梅，郝壽昌，武捷，等.基于GIS的地質災害氣象預警系統研究[J].山西氣象，2001（4）：24-26.
[2] 丁偉翠，楊強，王愛軍，等.應用GIS技術對甘肅省靈臺縣地址災害氣象預警的研究[J].中國地質，2010（4）：1200-1207.
[3] 陳平，叢威青. GIS支持下的湖南省地質災害氣象預警系統建設探討[J].成都理工大學學報（自然科學版），2006（5）：532-535.
[4] 張賢坤，黃曉東，吳國強.江門市地址災害氣象預報預警業務系統[J].廣東氣象，2007（5）：21-23.
[5] 薛根元，諸曉明，王鎮銘.山地地質災害氣象等級預報（預警）模型應用[J].山地學報，2006，24（4）：416-423.
[6] 張霞萍.加強農村氣象工作不斷提升為農服務水平[J].科技資訊，2013，23（1）：144.
[7] 李一平，康玲，姜學恭，等.內蒙古地質災害氣象預警系統[J].內蒙古氣象，2005（1）：12-14.
?。ㄖ砭庉嫞阂? 婧;責任編輯：丁志祥）
轉載注明來源:http://www.hailuomaifang.com/1/view-14852083.htm
