山洪灾害监测预警系统的主要功能特点

1、高精度的雨量、水位、温度、湿度探测器，能够准确反映所监测区域的数据变化情况。

2、高清晰的视频监控系统能够实时监控山洪灾害发生发展情况和人员转移避险行动情况，并可根据通信网络实际情况采用定时拍照上传和实时动态视频传输等方式。

3、采用GPRS、3G等先进的无线传输方式，可以不受空间和地域的限制，减少布线所带来的巨大工作量，保证传输的稳定、可靠、及时。

4、灵活的供电方式。既可以选择高性能锂电池+太阳能供电方式，也可以根据各地区环境的不同，灵活的选择风光互补供电方式来保证设备的持续工作。

5、功能强大、人性化的监控软件界面，具有实时信息加工处理、灾害模拟分析、灾害风险评估、实时发布和数据库等暴雨洪水分析功能，提高预警信息发布质量和时效性。

6、可根据需要配备移动巡查设备，在山洪灾害发生时，防汛人员携带移动巡查设备到达现场，能及时掌握实时雨水情和区域汛情，并实时采集现场图像和相关数据资料，上传到防汛指挥部门，为应急指挥提供支撑。

（记者吴玉征）今夏，淮河干流发生了建国以来仅次于1954年的大洪水，但其造成的洪涝灾害却是最少的一次。原因何在？ 本报记者深入淮河防洪一线，调查采访人与天斗的背后功臣―信息系统，“天地”合一的信息采集和接收系统为防洪调水立下了汗马功劳。

今年夏季，淮河干流发生了建国以来仅次于1954年的大洪水。这场洪水来势汹涌，7月3日20时，王家坝站超过警戒水位。淮河水利委员会（以下简称“淮委”）水文局水情科7月4日8时前做出雨水情信息预报：“王家坝站7月5日夜里将出现洪峰，洪峰水位284米，流量4200立方米/秒。”

预报与实况相符。7月6日凌晨5时，降雨如期而至。王家坝出现洪峰水位2838米，超警戒水位088米，相应流量4200立方米/秒。

这不过是淮河防汛总指挥部（以下简称“淮河防总”）利用信息化准确做出水情预报的一个例子，在今年防汛中，面对滔滔洪水，淮河防总胸有成竹、准确预报、从容调度、游刃有余，显示了高超的防汛决策水平。

这场洪水历时一个多月，但其造成的洪涝灾害损失却是历年几次流域性大洪水中最少的一次。

原因何在？关键就在于防汛信息化。

淮委水文局局长罗泽旺说: “在接收防汛信息方面，我们有‘天网’和‘地网’两套设备。所谓‘天网’，就是淮河流域的气象云图、测雨雷达、天气报等来自天上的信息接收设施; 所谓‘地网’，就是流域各地数以千计的水文测站信息通过水文自动测报系统和全国防汛计算机系统接收到淮河防总。加上我们有一支具有丰富降水预报和洪水预报经验的专业队伍，每次洪水来临时，他们都能做出准确及时的预报，为淮河防总进行洪水调度和防汛决策提供有力的支撑。”

信息化基础今非昔比

“1991年淮河洪水发生时，淮委水文局所有的天气信息只有天气图，什么信息系统都没有。当时接收的天气云图是4个小时一张照片，还需要在暗室中冲洗。洪水预报所需要的信息是靠邮政电报传输到淮委，再经过人工译电。全流域水情电报收集齐全大约需要2～3个小时，再由预报人员通过图上 *** 作计算，两个小时后才能做出一个站的洪水预报。而现在，天气云图、测雨雷达、天气预报、流域各地的水情等海量信息的接收全是自动化的，洪水预报的计算已经全部由计算机软件完成，一个人在一两分钟内，就能做出20个站的洪水预报来。”罗泽旺说: “甚至连一分钟都不到，做出一个站的预报就是敲两下‘回车键’的时间。”

与1991年相比，如今的情况已经发生了翻天覆地的变化和改观。多年来，在与洪水的博弈中，淮河防总已经形成相当丰硕的信息化成果: 实时水情传输系统、水文自动测报系统、洪水信息查询系统、洪水预报调度系统、防汛会商系统、天气云图接收系统、测雨雷达接收系统、台风信息系统等十几个淮河防汛信息化系统。

也正是这些系统在今年的防洪中发挥了不可或缺的重要作用。

在洪水来临之际，防汛能否指挥得当，首先要依靠对流域内各种防汛信息的掌握程度，因为防汛调度的依据是洪水预报。收集全流域的降雨信息越快、越多，洪水预报才可能及时准确。于是，流域防汛信息的采集、传输、处理――这也正是防汛信息化的全部内容――就成了关键。

各方面信息化建设的成果使得淮河防汛有了更多更快的防汛信息; 信息处理的自动化使得预报人员有了更多的时间来提高降水预报和洪水预报的精度; 降水预报和洪水预报的耦合又使得防汛人员有了更从容的时间来进行流域上的洪水调度和防汛决策。正是由于这些综合原因，2007年淮河防洪才能调度得如此出色。

率先并入网络

说起这些年淮河信息化状况的改观，罗泽旺深有感触。1983年，他研究生毕业之后就一直在水文局从事防汛工作。从20世纪90年代初期开始，他又一头钻研起流域防汛信息技术，他在信息化领域的重大成果远多于在水文领域。

罗泽旺向记者细数起这几年淮委信息化建设的发展与演变。

早在1989年，淮河流域开始在防洪重点地区――正阳关以上流域建设水文自动测报系统，到1992年竣工验收。当时这一系统只有80多个站，覆盖范围近6万平方公里，由于站点不多，还无法满足淮河洪水预报的需要，只是能够更快地知道该地区的水情信息。

当时，我国邮电部门刚刚从国外引进计算机网络技术，就是“分组交换数据网”。罗泽旺就带领淮委水文局一批人利用这个网络来传输实时水情信息，不到一年时间，就建成了“淮河流域实时水情信息传输系统”，并在1993年投入运行。这一系统使得水利部、淮委及流域四省通过网络共享水情信息，开创了我国网络传输水情信息的先河，大大提高了淮河流域水情电报的接收速度，为1994年水利部建设“全国防汛计算机网络”提供了可行的经验。

随后几年中，淮委在水利部部署下，由黄河水利委员会协助，利用世界银行项目，开始研发“淮河中上游洪水调度系统”，第一次系统性地将上下游的调度作为一个整体来研究。该系统到1995年验收通过。

那个时候，我国计算机网络逐步扩展到地级市，淮委水文局又开发出地区联入全国防汛计算机网络的新技术，这一技术投资小、 *** 作简单。到1999年，淮河流域在全国第一个实现全部流域地区联入全国网。

全流域信息化建设

1998年，当淮河全流域地区联入全国防汛计算机网络后，国家防汛总指挥部提出“从测站到各防汛单位的信息传输时间要缩短到半小时以内”的要求，于是，测站到本地区的实时水情信息传输速度就成了关键。淮委水文局又研制开发出“音频编码数传技术”，这一技术只是利用普通电话，在地区计算机中安装一块语音卡和一套接收信息的软件， *** 作简单，投资小，可普遍用于没有水文自动测报设备的测站，将从测站到本地区的信息传输时间缩短到了15分钟以内。

这一技术目前已经运用到全国23个省（市、自治区），100多个防汛部门。测站数量超过3000个。

2002年，淮委开始建设异地会商系统。在2003年洪水中，淮委多次启用这一系统，先后和国家防汛总指挥部、安徽省防汛指挥部、阜南（王家坝）防汛指挥部进行紧急会商。

在这场大水之后，随着信息化的发展，淮委更是加快了信息化建设。在气象信息中，从单一的天气报逐步增加了天气云图接收、测雨雷达接收; 天气云图从一个卫星发展到两个卫星; 色谱通道从一个增加到四个; 从传统的天气报人工填图到全自动化绘图; 测雨雷达从阜阳一个小雷达增加到五六个多普勒雷达，并能拼成流域的雷达图。近年来，又开发了台风信息系统，台风从在海上形成就一直被监视，工作人员可随时掌握台风的发展情况、移动路线。

罗泽旺介绍说，在水情信息方面，加快了流域各地的水文自动测报系统建设，目前全流域水文自动测报的站点已经超过500个。即使没有水文自动测报设备的测站，利用“音频编码数传技术”也能在20分钟内将信息送入全国防汛网络。在洪水预报方面，则完善了没有洪水预报方案的空白地区，重点防洪地区和水库开始开发预报数学模型，增加了洪水预报的手段。 在异地会商方面，在原有利用微波异地会商的基础上，又增加了网络异地会商系统，异地会商的地点也由三个增加到六个。

截止到目前，淮委在信息处理中，先后开发了“雨量分析系统”、“水情信息查询系统”、“气象信息查询系统”、“淮河防汛信息网页”、“流域洪水预报调度系统”、“流域气象预报系统”，建设了“流域水文数据库系统”、“水文信息分析平台”等。

自动采集信息

治理淮河是一个大课题，信息化是其中最为重要的一个环节。罗泽旺说，信息化如何为治淮提供更科学的技术支撑一直是淮委水文局追求的目标。所有信息化基础设施建设都要服从这个目标。

在基础设施建设之后，关键的就是如何采集信息。目前在淮河流域，有条件的检测站都采用了自动采集雨情、水情的仪器。

在安徽蚌埠水文站，记者看到测量雨情的仪器裸露在室外，而在不远的淮河大堤旁有一栋水泥房子，里面摆放着自动水量仪，监测水位变化。其中有一台是老式的，正在刺啦刺啦地打印着动态图形，还有一台是自动的。蚌埠水文站工作人员翟志峰说: “新投入的自动检测仪刚开始使用，老式的需要每天都观察几次，这些机器能够随时记录水位变化。”据了解，在蚌埠水文局管理的范围内，就有23个雨量仪和19个水位仪。

蚌埠站所采用的是自动测报系统，各测站自动雨量计、自动水位计通过数据线传到本站的RTU（发射终端）; 再通过各种通信手段（如短波、手机卡、电话等）将数据传到蚌埠水文站（分中心）FIU（接收中心）; 从FIU进入全国防汛计算机网络，将数据传输到全国各地需要此站信息的防汛单位。

蚌埠站是一个缩影，在淮河流域就有河南的信阳、驻马店、平顶山、周口、漯河，安徽的六安、阜阳、蚌埠等地区相继建成并安装了先进的水位自记仪、自记雨量计，结束了人工观测雨量、水尺的历史。同时，各水情分中心信息直接上传至省、流域、国家防总，基本实现了水情测报的自动化。

据统计，今年汛期以来，淮河防总共收到各类水情电报信息115万份，信息收集相当于正常年份的全年信息量。实测河道流量600余次，频次是常规的5倍以上。

“天地”合一

今年7月1日，淮河流域气候变化异常，预计着一场大雨将至。淮委水文局气象科根据大气环流演变和江淮梅雨的动态分析，气象科教授级高工程兴无果断地做出预报: “降雨量一般在80～120毫米，部分地区达100～190毫米，局部超过200毫米，旬雨量比常年偏多60%～100%。”并以重要天气报告呈报淮河防总。几天后，降雨如期而至，淮河流域10天降雨1807毫米，沿淮各个主要控制站均超过200毫米。

对气象科而言，做出这样准确的天气趋势预报已经不是一两次，能够如此出色地预报也非偶然。以前，这个部门的人最多，有18个人，自从开始用计算机接收各类气象信息之后，人员就开始精简，现在只有5个人。气象科高工徐胜摊开一张巨大的图纸说，以前就是在这样的图纸上描绘云图，描绘一张普通的云图需要花费几个小时，需要一个点一个点地描绘，再连接。而现在借助专门的软件，输入数据即可做出分析。

在今年淮河汛期，气象服务系统每日提供定点、定量、定时雨量预报，在汛情紧张时，加密滚动预报，及时进行时空修正预报，将降水细化到水系、重要水文控制断面。据对比分析，淮委水文局雨量预报更接近实际，优良率达90％。

“地网”则是水文局最为关键的一个业务科室――水情科布置的，他们主要负责收集并提供淮河流域水情信息，对重点防洪地区和重要大型水库、河段进行水文分析预报、调度计算。每次汛期来临后，水情科24小时有人值班，紧张的时候，分析人员连续几天都不能回家，吃、住在水文局，就是为了增加预报频率，随时观察接收到的数据。

7月7日到10日，淮河水系再次进入强降雨时期，素有淮河风向标之称的王家坝水文站洪水在尚未完全消退的情况下迅速回涨。7月9日8时，王家坝水位继续上涨，到了决定是否启用洼蓄洪区分洪的关键时刻。经过水情预报人员的认真分析，7月9日15时，水情科发布预报，同时为了缓解淮河中游防洪压力，减轻洪水损失，建议淮河防总“开启王家坝闸，向洼蓄洪区分洪”。

洼蓄洪区启用后，王家坝站于7月11日5时提前出现最高水位和最大流量都与预报接近。由于提前两天准确预报最高水位、最大流量，为洼蓄洪区的启用和群众的安全撤离，赢得了充裕的时间。

统计数据显示，截止到8月2日，水情科在汛期已经制作发布预报简报33期，预报374站次，每日发送手机短信约100条，制作雨水情分析报告30期，跟踪点绘过程线10个重要站点，重要信息专题汇报50次以上，重特大信息及时在淮委网站上滚动发布。

水情科高级工程师徐时进笑着说，每当汛期来临，他们的神经就高度紧张。紧张的原因并非是预测不准，而是时间短、任务重。在汛期，会商的次数增加，正常情况是一天两次会商，紧急时期就可能两个小时会商一次。早晨8点水情科要接收各地信息，40分钟才能接收完，随后就要在一个小时之内，根据经验修正系统预报的数据，汇报给上级单位。

采访手记

与天斗，其乐无穷

罗泽旺认为，目前这些信息化系统还不够，要根据实际情况在上下游建设更多的自动预报系统，随时将信息录入到网络中，增加信息来源的密度。按照常规，还可以编制两小时的预报方案，将目前6小时的常规预报缩短了4个小时。

最近，淮委水文局接到一项新任务：上级单位需要计算出这几年淮河流域被洪水淹没的范围。罗泽旺正在琢磨这个事情，“如果能买到当时高清晰的遥感片，这就不成问题; 如果没有，问题就多了。”他说道：“现在水文局正在筹备做信息化规划，很重要的内容就是建设三维地图，需要大量的基础地理信息。目前有一些国家部门虽然有，但是分辨率低，满足不了我们的需要。如果有高清晰的三维地图，我们就能建成水利模型，可以更准确、直观地观看到预报结果。”

罗泽旺认为，现在信息化可以做的事情太多了，但也有一些不足就是基础数据不够，主要是在建设信息系统之前的一些数据还有待完善。如果这些年所有的数据都录入到数据库当中，并且有三维地理信息系统做支撑，那么，以后信息化防洪所做的事情就会更主动，所预报的数据也会更加精准。

当然，他补充说，信息化再强大也无法替代人的作用。在淮委水文局，有工作30多年的员工，都在基层从事预报工作，正是基于对淮河的了解，准确把握淮河流域的各种变化，根据经验对系统的预报数据做出修正，才造就了今年的预报越来越准确，为防洪调水立下了汗马功劳。（吴玉征）

计讯物联水库雨水情大坝安全监测设施，实现水库大坝雨水情远程无人值守实时监控，具备水库雨水情、坝体安全动态监管预警能力，云平台远程实时监测水库水位、降雨量、图像监控、坝体安全(渗压、位移)，异常情况预警广播及时反馈，保障水库防汛减灾、供水保障和农业灌溉等工作。

  水库雨水情大坝安全监测设施

 水文类仪器：水位计、雨量计、量水堰计、水质检测;

 气象类仪器：气压、温度、湿度、风速、风向;

 图像类仪器：接入摄像头和采集;

 水库监测终端：水利遥测终端RTU,数据采集、无线传输。

 水库雨水情大坝安全监测云平台系统具备离线采集、远程监测、实时监测、在线监测、数据存储、统计分析、自动预警等功能;测量数据自动采集、数据定时离线采集、在线实时采集、设定定时自报、雨量自报、水位自报;视频图像传输，视频与数据字符双重叠加;多方式实时监控，监控屏、pc、移动、app;系统异常自动告警远程广播。

  水库雨水情大坝安全监测遥测终端

  规约标准

 SLT 180-1996 水文自动测报系统设备遥测终端机

 SLT 102-1995 水文自动测报系统设备基本技术条件

 SL61-2003 水文自动测报系统技术规范

 SZY203-2012 水资源监测设备技术要求

 SZY205-2012 水资源监测设备质量检验

 《水文监测数据通信规约 》

 《水资源监测数据传输规约》

  功能

 兼容性强，兼容主流网络摄像头，支持多种视频通讯协议，支持数据字符与视频叠加功能;

 具有存储转发功能;

 具有自动报警功能;

 通信方式多样不受限，支持GPRS/4G无线蜂窝网络、短信、RS232/RS485，可选NB-IOT、北斗等通信方式;接收平台下发指令，并可远程控制现场设备，支持供电状态检测，实时了解设备供电情况;

 接收平台下发指令，并可远程控制现场设备，支持供电状态检测，实时了解设备供电情况;

 数据定时采集主动上报，支持多中心通信，可同时与多个后台服务器进行通信，监控数据可同时上报省、市、县级水文管理平台;

 可选提供通信中心入库的方式接入第三方平台或定制第三方协议，支持国内主流组态软件：组态王、三维力控、易控等组态厂家;

运行标准Linux 智能 *** 作系统，可以开放二次开发功能;

支持本地网口或WiFi接入和远程接入方式对设备维护、管理、升级;

支持市电或太阳能供电;

可内置高精度的GPS模块，能够实时上报站点位置信息(可选配功能);

 工业级设计，经过EMC测试，耐高低温-35℃至75℃，宽压5V-35V，防潮、防雷、防电磁干扰，运行稳定可靠; 三级看门狗检测机制、PPP层心跳、KeepAlive、TCP心跳链路检测机制，网络故障自动恢复、掉线自动重连，保证设备在线。

水利遥测终端TY501

水利遥测终端TY511

网关型水利遥测终端TY910

首先，对各个水情数据计算软件要做到熟练掌握；对水情分中心的服务器、数据库和各种数据交换转发系统能够熟练 *** 作。

相关工作人员要做好监测设备的周期性检查，确保设备的正常运行。对出现的故障要及时记录上报，及时维修处理，以避免监测数据错误。

做好分析调查工作。结合自身经验，或者查看本地区近年河道、水库站的雨水情基本情况、以及河道、水库站的考证簿，了解本地区的气候条件和环境因素的影响，为做好汛期水情工作提供有利条件。

时刻关注汛期汛情的变化，对雨水情信息要进行详细地分析和研究。

要与各个级别的气象部门进行详细、及时的沟通，提高水情工作的质量。

相关工作的责任落实。责任落实到人，能够强化每个工作人员的责任意识，提高工作效率。在汛期的情报预报工作中，要做到责任落实到人，采取层层落实责任的原则进行责任分配，督促相关的责任人落实工作，各级部门按要求履行自己的职责，针对汛期的水情预报数据和结果有效地开展工作，汛期的水情预报工作才能准确、有效、有序地进行。

（一）战略任务。

战略任务是构建信息传输网络体系、信息采集监控体系、资源共享服务体系、综合业务应用体系和信息安全保障体系五大体系。

1、信息传输网络体系是水务信息传输、数据交换和信息共享的基础。目前，深圳市政务光纤内网和东部供水水源工程的水务光纤专网已初具规模。建设连接局属单位、各水务所以及供水、排水企业的网络，形成覆盖全市的、完善的水务信息传输网络，实现向上与省有关部门和市政府，横向与市应急指挥中心、三防指挥中心成员单位相连接，向下延伸至局属单位、水务所以及供水排水企业的互联互通。

2、信息采集监控体系包括信息采集和水务工程在线监测。建成准确、实时收集全市的雨水情、水资源、供排水、水环境、水土保持和水务工程建设与运行等信息的自动采集网络，建成覆盖全市主要供水水库、水源与供排水工程、河道水质等的在线监测，建成重点工程的远程自动控制，以及水务工程重点区域的视频监视。

3、资源共享服务体系包括水务数据库系统、信息共享交换平台和软硬件支持系统，是实现水务信息存储管理、互联互通、资源共享和应用服务的支撑和保障。建设和整合12个水务基础数据库，建设与相关部门系统内部进行信息交换的平台，建设软硬件支持系统。

4、综合业务应用体系是水务信息化建设的核心内容，由政务应用系统和业务应用系统组成。⑴水务政务应用系统如下：一是水务行政资源管理系统，综合管理计划、财务、行政、执法、人事、科技、教育、党务等业务。二是水务网站，包含政务公开、网上服务、公众互动等内容。⑵水务业务应用系统如下：一是三防应急指挥调度系统，在完善原有指挥决策功能的基础上，再拓展应急减灾、危机处理的功能。二是水资源实时监控管理系统，集成原水、自来水的水量水质信息，依托水文站点雨量和水位、供水和污水水质在线监测，以及水源工程自动控制等信息，整合原有的水资源信息管理系统和供水水质信息管理系统，建成覆盖全市的、多层次服务的水资源监控管理系统，为水资源合理配置、优化调度，水资源行政审批和日常业务管理服务。三是供水与节水监管业务系统，建设与供水企业联系的交换平台、供水水厂和污水处理厂的水量水质在线监测系统以及面对全市用水户的信息采集系统，实现对供水、节水工作的精细化管理，为深圳市创建节水型城市提供信息化技术支撑。四是排水与水环境监管业务系统，通过在线监测，收集排水基础信息（水量、水质和污染量），整合各供水、污水处理企业的排水管网数据，初步建立排水管网GIS系统，并建成排水与水环境信息系统，为排水管理部门的排水监管、水环境监测、日常业务管理，乃至建立管网清源行动的长效机制，提供信息技术服务。五是水土保持信息管理系统，建设水土保持与生态环境动态监测、评价系统，辅助管理部门对水土保持项目行政审批、行政执法、日常业务的高效管理，为水土保持与生态建设提供决策依据。六是工程建设与运行管理系统，包括在建工程的建设过程管理和施工质量管理系统，已建工程如水库工程、原水工程、河道工程和水闸泵站工程等的运行维护管理系统。

5、信息安全保障体系包括制定标准规范、健全组织机构、加强人才队伍建设、完善规章制度和管理机制、建立信息安全保密制度等。

（二）战略实施

1、实施数字水务一期工程，推进信息化快速发展

按照信息化发展规划制定的五年发展目标框架，把涉及全局和长远发展的基础项目、领导关注的重点项目、促使信息化快速见效的关键项目，组成数字水务一期工程内容，启动“数字水务”一期工程项目，整体打包、统一立项，抓住关键、重点突破，全面铺开、整体推进，促进深圳市水务信息化跨越式发展。

2、快速建设网络和数据库，构建信息网络框架体系

数字水务一期工程的第一阶段中，要在全市政务光纤网络平台的基础上，尽快建设连接观澜、铁岗、三洲田水库和建管中心的光纤网络；尽快建设局属单位数据分中心和完善市水务局数据中心、指挥调度中心；部分建成水雨情、水质水量信息采集、远程监控和视频监视，快速完善覆盖全市水务系统的、延伸至局属单位和涉水企业单位的、畅通高速的骨干光纤网络，快速形成初具主要功能的信息网络框架体系。

3、续建和完善原有项目，发挥信息化工程效益

在数字水务一期工程的前期准备阶段，尽快完善水务三防通信信息系统的基础数据库及信息整合平台、水库视频监控系统、计划用水管理系统、计划用水加价收费系统和综合计划财务信息管理系统，续建水文站网优化项目、污水水质在线监测系统和水土保持管理系统等，发挥在建信息化工程的效益。

4、加快全市水务联网办公，提高信息化应用水平

近期，尽快实行全市水务系统的联网办公，满足局属单位对信息化的迫切要求，形成重视信息化技术应用的良好环境，有利于更快推动信息化的发展。一方面，依托现有市政光纤网络，尽快开展局属单位的内网建设，试运行内网自动办公，推行全局系统的联网办公，以建带用，提高政务应用水平；另一方面，通过联网办公，完善多种业务应用系统，初步形成覆盖全市的、初具功能的水务信息化框架网络体系，以用促建，提升业务应用水平。

5、兼施短平快项目，尽快显现工作亮点

在做好数字水务一期工程前期工作和继续完善在建项目的同时，要注重实施短、平、快的信息化项目。准备实施：⑴领导服务平台，向领导展示全面、直观的信息，为指挥决策提供技术支撑；⑵会议公告系统，便于了解会议时间和相关部门工作安排，提高办事效率；⑶局重点工作督办平台，协助办公室管理、督办和跟踪重点工作，提升工作效能，从而尽快显现信息化的亮点。

池天河 张 新 胡凯 骆剑承 龚建华 城市的防洪系统建设是数字城市建设的重要组成部分。3S技术以其对地理空间信息的实时定位、获取和分析管理等方面的优势，可以在城市防洪中发挥重要的作用。

洪水灾害是各种自然灾害中最严重的灾害之一，特别是在城市环境中，由于居住人口众多、设施密集昂贵，使得洪水灾害的后果尤为严重。城市防洪系统建设的成功与否直接关系着城市经济发展和人民人身安全，所以各级政府都非常重视防洪系统的建设。3S以其对地理空间信息的实时定位、获取和分析管理等方面的优势在城市防洪中能够发挥重要的作用。

深圳市防洪管理支持系统建设

深圳市位于广东省中部沿海，西濒珠江口伶仃洋，与中山市、珠海市相望，南临深圳河，与香港“新界”接壤，东傍大亚湾，与惠东县平海半岛相眺，北与东莞市、惠阳市接壤。深圳濒临南海，属台风、洪涝灾害多发地区。深圳市的洪水主要由暴雨形成。全市地貌主要以丘陵为主，有62%面积的地面坡度大于3度，各主要河流较小，流域面积均小于400平方公里。深圳市属于南方湿润地区，产流量较大。此外，河道平均坡降相对较大，属山溪性中小河流。这种流域特性使得流域平均汇流时间较短，洪峰流量模数大，洪水过程尖而瘦，一般为几个小时，表现为山溪性河流暴涨暴落的特性。上世纪90年代，深圳市发生过两次洪水，每次造成经济损失就达十多亿元。基于3S技术的城市防洪管理支持系统将已有的水利工程措施和非工程措施有机集成在一起，形成了一体化深圳市防洪管理支持系统。（图1）

系统有如下几个方面的特色:

（1) 将防洪设施自动化监控、洪水预报、洪水调度、防洪信息服务和防汛会商几个模块有机地整合在一起，实现了满足领导决策层、业务处理层、技术维护层等不同用户群体的业务化流程的信息集成体系。

(2) 探索了城市防洪管理支持信息系统建设所涉及到的空间数据库、综合数据库的建设流程规范、改造标准、技术开发标准和数据标准的应用模式。

(3) 探索出了城市建筑、居民地、商业密集区防洪管理支持系统建设以大比例尺地形图为基础，集成高分辨率遥感影像基础空间数据库的建设模式。

(4) 将水库放水、重点防洪区的排涝、河道水闸的开合、河道入海处的潮位、滞洪区的滞洪能力等多种因素统筹考虑，实现了城市防洪管理的可视化、交互式的实时或准实时辅助决策能力。

(5) 以GIS为主线将GPS定位、掌上电脑无线通信、无线视频传输、远程自动化控制等相关技术有机结合起来，增强了系统的实时性、安全性和实用性。

总体设计

防洪管理支持系统是一个包括通信与信息技术、防洪救灾管理与决策、洪水预报与科学调度专业原理及方法的复杂性系统工程，内容涉及防洪水利工程、实时监控通信系统、地理信息系统、遥感系统、网络分布式信息处理系统、大型数据库、专业模型、计算分析、可视化模拟、决策支持媒介与环境等要素。

系统按照层状结构划分为决策层、业务层、管理维护层和技术支撑层（图3），与网络环境下（B/A/S）三层结构相对应，直接面对不同用户群体对系统的需求问题，实现防洪业务处理和管理决策的功能。

图2 深圳市防洪管理支持系统相关界面

图3 系统设计的总体思路

在防洪管理支持系统的建设中，重点以“数据库＋管理维护层 / 技术层 / 业务层＋决策层”的三层结构为基础框架，以地理信息系统为核心平台，开展综合数据库与空间数据库、应用系统整合和会商决策支持系统等的设计与建设。

系统结构设计

1．功能结构设计

这是一个较复杂的专业化的地理信息系统，由外部环境、防汛管理支持数据仓库、系统技术管理平台和应用系统等几大部分构成。其中，应用系统又由两大功能模块组成: 防洪业务管理功能块和防洪决策支持功能块，分别针对防洪业务 *** 作人员和防汛会商与决策用户。

● 外部环境包括计算机网络系统（由防洪专用网络、水务局网络和社会公众网络构成）和通信基础设施（由有线通信、移动/无线通信和卫星通信三种手段组成）。

● 防汛管理支持数据仓库包括遥感图像库、基础地理数据库、社会经济数据库和防洪综合数据库等部分。

● 系统技术管理平台主要针对维护、开发系统运行的技术人员，由数据库管理、系统管理、水利专业应用模型接口管理、与网络和通信的接口管理、三维建模工具、信息采集和数据转换工具组成，对应系统的技术支撑层和管理维护层。

● 防洪业务管理功能模块主要面向日常防洪业务处理，主要包括: 信息服务子系统、实时监控子系统、日常事务网上办公子系统、远程集中监控子系统和防汛车辆监控调度子系统。

● 防洪决策支持功能块面向更高的决策层用户，主要包括洪水预测预报、洪水演进模拟、洪水调度、管网分析、预案演播、防汛部署和灾情评估。

2．软件体系结构

城市防洪管理支持系统是一个综合性的应用系统，既要满足一般的防洪管理信息服务，又要支持防洪的会商和决策; 既有简单数据的提取，又有水利行业模型的运算; 既有桌面计算机的应用，又有移动设备的应用。因此，在体系结构的设计上，要保证层次之间的相对独立性和接口的规范性，使得核心服务模块能最大限度的共享。

因此按照（B/A/S）体系结构进行设计，总体上分为三层，即表达层、应用层和数据层（图4）。

图4 城市防汛管理支持系统的三层休系结构

Browser浏览器是系统的人机界面，运行在Microsoft Windows IE上。人机界面的主要元素是图标、按钮、表格、过程线等。对于复杂的人机界面和人机交互过程，如绘制过程线、防汛指挥调度方案标绘、专题地图等，则采用Java applet嵌入到网页中，系统业务层和决策层的流程都是基于浏览器实现的。

Web服务器用于接收browser发送过来的请求，并将请求发送到应用服务器中处理，然后将结果返回到browser中。

应用服务器起到处理调度和负载均衡的作用，所有web服务器接收到的请求都首先发送到应用服务器进行任务分派，应用服务器根据不同的请求类型将实际的信息读取、信息处理、模型计算等分配到不同的信息服务与模型运算服务器中处理，应用服务器实现业务层和技术层的主要功能。

信息服务与模型运算服务器是系统技术支撑层的核心处理部分，它是一个逻辑上的概念，在物理上可以表现为多台服务器，也可以部署在同一台服务器上。运行在该逻辑服务器上的模型运算包括: 洪水预报模型、洪水调度模型、洪水演进模型、GIS的空间分析模型以及基于空间叠置分析模型的洪水淹没损失评估模型。信息服务主要是从综合数据库中提取实时雨水情、工情数据、历史数据及防汛业务数据发布到网络上，同时从空间数据库读取GIS数据，作为地理地图或者专题地图与综合数据结合在一起提供给应用服务器，并通过应用服务器发布到浏览器端。

综合数据库存储所有非空间型数据，如水文遥测数据、洪水预报数据、防洪调度决策支持数据、泵站自动化数据、办公自动化数据、基础水利工程数据、防洪业务数据以及社会经济数据等。综合数据库存放在关系型数据库SQL Server中。上层服务器在访问数据库时，通过一个数据库连接池来实现。数据库连接池是一个存放数据库连接对象的缓冲区，它可以起到加强数据库访问速度和效率的作用，因为创建数据库连接需要耗时，而且频繁创建和销毁数据库连接将占用很大的计算机资源。 空间数据库是存放数字地形图、数字地面模型DEM和流域三维模型的数据库。空间数据与其他数据的区别在于它既包含属性数据，又包含几何数据，如点、线、面、几何体等。传统的空间数据存储方式是基于文件的，在多用户并发访问、数据更新、数据访问效率方面存在一定的缺陷，为了使用成熟的关系型数据库管理系统（如ORACLE、SQL SERVER），空间数据库引擎（SDE）技术将空间数据存放在关系型数据库中，并且可以象访问普通数据一样采用SQL语句进行数据的查询、删除和修改。

应用层的各逻辑服务器之间均采用XML进行数据交换和通信。XML是一种可扩展的标记语言，它具有结构性好、便于解析等优点，通过定义其结构，制定各种数据接口标准，可以使通信双方遵循相同的语法，从而实现互连互通。

考虑到防汛管理是一项复杂的系统工程，除了需要借助现代先进的网络技术、计算机技术、GIS技术等之外，还借助GPS、无线通信、个人数字助理（PDA）等技术，拓宽信息沟通的渠道，提高应急指挥的能力。为此，在应用层增加了通信服务器和语音服务器，在表达层增加了对手机、PDA等移动终端的支持。

通信服务器用于处理手机、PDA、GPS等移动终端发送过来的请求或者回报的信息，比如防汛现场的信息、防汛指挥车的位置等，这些请求或者回报的信息通常按照一定的格式编码，通信服务器对其进行解码后，将其转发给应用服务器进行处理。通信服务器还负责将指挥中心的各种指令或者信息无线发送到各移动终端。通信服务器与移动终端之间通过GSM的短消息或者GPRS的数据服务来进行通信。

语音服务器用于处理通过电话来查询信息的请求，它通过语音卡与计算机集成在一起，建立一个呼叫中心（call center）来实现。

GPS车载终端是安装在防汛指挥、运输车上的车载设备，它由一个GPS模块、一个GSM/GPRS无线通信模块、一个GPS天线以及一个带单片机的集成处理模块组成，用户实时回报车辆的准确位置以及其他状态信息，比如交通路况、满载、空载等，其配备的液晶显示屏上还可以显示指挥中心的指挥调度信息。应用GPS车载终端可以实现对防汛车辆的实时监控和指挥调度，使得指挥人员能尽可能多地掌握防汛动态。

（池天河、张新、骆剑承、龚建华:中国科学院遥感应用研究所; 胡凯: 深圳市防洪设施管理处）

作者简介

张 新: 中国科学院遥感应用研究所，博士后, 主要从事数字城市、电子政务、区域性重大防灾减灾信息服务体系、数字海洋等相关领域的理论和技术研究。先后发表论文30多篇。

水文预报是预报未来一定时间段内水文现象的一门学科，鉴于水文预报是建立在掌握洪水客观规律的条件下进行洪水情况的预报，因此在城市的防洪中充当“耳目”和“参谋”的角色，目前也是城市防洪中重要的措施之一。本文对水文预报技术进行了详细介绍，并通过具体实例阐述了水文预报技术在城市防洪中的应用，以期为现代水文预报技术的研究提供有效的理论参考。

信息接收处理

计算机网络系统的应用有效实现了水文预报中信息的接收和处理的自动化。在水文预报中的信息接受处理系统的主要作用是提取原始信息，并且将所接收的信息进行分类、解析、处理，最后将处理后的信息保存到信息库中，以保证水文预报信息的精确性和实效性。

计算机信息检索、查询

在水文预报工作过程中，计算机信息的检索查询能够为掌握水情变化情况、实时的防洪信息提供有效的保证，并且能够对比分析历史数据。计算机信息检索、查询利用容错处理机制来保证整个系统的安全性和可靠性，并且在服务器程序端使用了透明处理，有利于在用户维护时查找问题，因此计算机信息检索、查询的界面人性化的要求较高。

计算机信息检索、查询以数据处理为中心，包括查询系统、图形系统、报表系统、数据处理模块以及系统监视等，共同组成了数据处理方式结构，具体见图1。计算机信息检索、查询通过采用电子地图，能够将地图的数据信息和水情信息相联系，通过水文预报中心将实际情况如实反映出来，有利于城市防洪抢险工作的展开。

预报服务系统

预报服务系统的主要作用是将实时水情和防洪信息及时、有效的传递于城市的防洪抢险工作中，能够有效减少城市洪水灾害带来的损失。

水文预报中的预报服务系统利用计算机网络技术使洪水预报信息能够通过互联网、计算机网络、语音自动查询、拨号网络以及计算机网络等来实现信息的及时传递。

预报服务系统的开发利用改变了以往水文预报信息传递时主要通过电话、传真中繁琐和被动的不足，使水文预报中心能利用计算机检索、查询、保存以及打印水文预报的信息，实现了数据信息共享，其具有先进性和时效性，为城市防洪抢险工作的有序展开提供有力保障。

水文预报系统

水文预报系统的开发利用有效减轻了预报员的工作量，并且能有效实现水文预报技术的自动化发展，从而进一步提高了水文预报工作的效率和质量。水文预报系统可将GIS技术、网络技术等软件技术综合利用起来，并且有效利用Visual Studio、Delphi等开发平台进行开发，通过预报数学模型、分析方法及其运行界面实行规范的组件化处理，使用户二次开发所需的各种公共资源规范化。

现代水文预报技术在城市防洪中的应用

城市防洪的具体形势

某城市主要由暴雨中心形成的洪水在该地区的遭遇形成洪水灾害，还遭受该地区河流等影响，因此城市的公共设施不能够在较差的环境中建设和完善，防洪任务繁重，所采取的防洪策略为“洪水涨就往高处撤退。洪水退就回到低处。”若该地区连降暴雨、遭遇洪水灾害时，就会给工业、农业以及人民群众的生命财产安全造成重大的损失。

现代水文预报技术在城市防洪抢险工作过程中起着重要的作用，是防洪的非工程措施之一，由于防洪部门以及沿江的航运、供水等相关部门能够及时接收到水文预报所传递的信息，能及时组织防洪抢险，水文预报技术在城市防洪抢险工作中发挥着巨大的作用，最大限度的降低洪灾给工业、农业以及人民群众生活所带来的损失。

现代水文预报技术在城市防洪中的作用

自该城市发生大洪水后，政府将该地区的大江大河的洪水监测与预报任务纳入政府管理职能中，并且逐步成立了区域洪水预报中心，其主要职能是负责区域内的洪水监测与预报工作，其他小流域的洪水监测与预报由当地负责。并且建立了水文气象与洪水预报中心，隶属城市生态与可持续发展部的水利管理部门，聚集了气象和水文领域的专家。中心的主要任务是：支撑地方洪水预报服务，为山洪爆发流域提供昼夜连续的洪水监测信息，在24h以前向各地方政府发布可能发生的洪水灾害，并以每日洪水警示地图的方式，向公众提供洪水信息。

洪水预报一般提前2～3d，预警准确度高，由省、市、镇逐级向下通知到人，发布信息渠道主要是电视、网络、报纸，也可通过电话进行查询。对于特别严重的洪水，水文预报中心的工作人员采用ORSEC手段，并且到现场进行24h观察，一些危险地带动用直升飞机等进行全程监视，需要救援时，首先是对人施救。在洪水预报服务的支持下，首先是对当前水文事件提出扼要观点，并公布洪水警示地图。

地图采用颜色代码表现水文地理网络，标注出监测河流的洪水预报危险程度，并用附加注解描述洪水的发展情况。洪水警示地图可以从因特网上获取。为了公布洪水警示地图，水文预报中心工作人员必须每日监视洪水。并且根据气象警示地图（橙色警报标准）和水位测量法的标准，发出警报。水文预报通过将水利、气象、卫生等部门在防洪中的作用进行整合统一，有效实现了气象和洪水预报资源的无缝对接，并且在水文预报的过程中发挥信息接收处理、计算机信息检索、查询、预报服务系统、水文预报系统等先进技术在洪水信息监测、传输、分析和洪灾施救中的应用，提高该城市的防洪应急能力。

水文预报技术在城市防洪应用中应注意的问题

认真做好各项汛前准备工作

在城市防洪工作中应用水文预报技术应当及早部署，落实各项汛前准备工作，对汛前准备和汛期测报工作进行周密安排和部署，并且按照思想认识到位、测报措施到位、应急预案到位、维修保护到位、技术力量到位、安全生产到位的总体要求，认真布置和安排汛前各方面准备工作。

提高水文预报技术的水平

针对新编码和新数据库，更新和完善水文预报系统、软件设备及预报方案，对现有报汛设备进行挖潜、整合，确保主要报汛站报汛线路畅通；修改完善收转报软件，确保水情信息的时效性；完善和更新水情查询系统、雨量等值线分析系统、卫星云图接收系统和防汛抗旱指挥决策系统，提高雨水情分析、预测和会商能力。

通过这些系统开发和利用，提高了水文预报丁作的效率，为更好地为城市防洪部门提供及时准确的水情及预报信息奠定坚实的基础。

总之，现代水文预报技术为城市的防洪抢险工作提供了有力的技术支撑，能够有效减少洪水灾害带来的损失。因此，我们要提高水文预报的丁作质量和服务水平，使其为城市的防洪工作做出更大贡献。

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