三峡库区地质灾害预警决策指挥系统

三峡库区地质灾害预警决策指挥系统1.1.1.1.引言三峡库区位于北纬28°32′～31°42′，东经105°44′～111°39′之间，主要包括湖北省和重庆市的26个县市，总面积近6万平方公里，是我国地质灾害多发区，对库区地质灾害进行有效的防治是保护库区人民生命财产安全，实现库区社会长治久安及经济、环境和谐发展的十分重要的工作。为了有效地存储、管理好地质灾害防治工程中所获得的大量的宝贵资料，为地质灾害防治管理、决策指挥提供有力的支持，多类型、多时空、多层面的各类信息是“预警指挥系统”建立的基础，已建的信息系统数据库数据是“指挥系统”最重要的信息源，“预警指挥系统”是库区地质灾害信息化建设成果的最终展现。2.2.2.2.项目背景三峡库区地质灾害防治工作指挥部于2005年7月编制完成了“三峡库区三期地质灾害防治监测预警工程崩塌滑坡专业监测系统和预警指挥系统专项设计”（下简称“专项设计”）并上报国家发改委。国家发改委于2006年5月19日，以“发改地区[2006]899号”文下达了“三峡库区三期地质灾害防治监测预警工程专项资金计划”，同意执行该“专项设计”建设内容。“预警指挥系统”项目是“三峡库区三期地质灾害防治监测预警工程”（下简称“监测预警工程”）的重要组成部分。根据“专项设计”要求，“预警指挥系统”建设任务是：a)在二期信息系统标准化所获成果基础上，建立三峡库区地质灾害预警指挥系统标准化词库，满足“预警指挥系统”进行数据采集、传输、融合、集成的标准化要求。b)在二期已建数据库基础上，新建治理工程设计数据库、库区长江沿岸1/万灾害地质空间数据库、重要移民新城区灾害地质立体图库、重要灾害体三维模型库，扩建长江沿岸1/万地理空间数据库及巴东、巫山、万州、奉节等移民新城区的1/2000地理空间数据库，新建地震、人文经济、气象数据库，开发相关管理模块。完成库区监测点分布图册、灾害体稳定性评价图册、地质灾害体三维模型图册编制。c)建立数据管理平台，对区域空间数据、灾害点（体）空间数据、属性数据、管理数据进行统一存储、管理、调度及应用，实现基于网络的三维视景漫游。d)建设地质灾害防治数据仓库及其管理系统。e)建设基于GIS的滑坡稳定性评价系统及滑坡稳定性评价数据库。f)利用现场数据快速采集及传输系统建设成果，建立远程会商、远程指挥的通信平台。g)分区域、移民新城区、灾害点（体）三种类型，按不同预警级别，建立基于数据仓库技术及数据挖掘技术的地质灾害预测预报系统及预警决策支持及应急指挥系统。h)建立安全防护系统。建设小型CA系统，进一步划分内部网络区域，设置代理服务器。建立独立的安全审计系统，实现数据和系统的异地冗灾备份。建立病毒防护体系，确保预警指挥系统信息畅通及正确、稳定传送，确保系统及数据安全。3.3.3.3.系统概述“三峡库区地质灾害预警指挥系统建设总体设计”系根据“专项设计”中“预警指挥系统”计划任务及监测预警工程建设的有关工作部署编制。预警指挥系统的业务流程如图3-1所示。图3-1预警指挥系统的业务流程3.13.13.13.1总体设计的目标任务根据批准的“专项设计”，在二期信息系统建设所获成果基础上，深入调查研究地质灾害预警指挥的需求和工作流程，进行系统分析；建立预警指挥系统逻辑模型，细化预警指挥各子系统建设框架，编制子系统的详细设计要求、软件开发要求、系统集成要求与验收标准。根据标准化、开放性、安全性、资源共享等原则，完成预警指挥系统总体设计；全程跟踪预警指挥系统设计执行情况，为建立起功能完善、快速响应、处理及时、分析有据、能有效地支持决策的预警指挥系统，为预警指挥系统总体目标任务的完成提供技术保证，满足各级主管部门及领导预警指挥的需要。3.23.23.23.2总体设计的工作内容系统总体设计任务是保证“预警指挥系统”总体目标实现的保证，也是各子项目进行详细设计的依据。系统总体设计内容主要有：a)深入了解中央、省市、县区三级地质灾害主管部门及领导对地质灾害预警指挥工作的需求及管理方式，了解“指挥部”在库区地质灾害防治工作中的作用及职责，了解指挥部信息中心的作用及工作方式。分析库区地质灾害防治和监测预警工作流程、数据流程，分析不同地质灾害的分级及其响应机制，决策方法等，与用户保持密切联系，通过展示成果，启发需求、提炼需求，不断深化用户需求的实际含义，逐步准确地建立系统模型，满足用户的使用要求，直至整个系统建设的完成。b)根据系统分析结果及“专项设计”内容，进一步完善、优化系统逻辑结构和功能结构，根据“专项设计”中所列的子系统进一步划分功能模块，设计各子系统内及其与外部系统之间的软件接口，根据标准化、开放性、安全性、资源共享等原则，提出各子项目详细设计、软件开发的要求和系统建设的标准。c)根据地质灾害预警指挥所涉及的数据类型、数据特点提出建立地质灾害预警指挥系统标准化词库的框架、编制原则、编制内容。根据二期信息系统标准化成果及预警指挥需求，进一步补充、完善已建的标准化体系。d)按数据分类特点对新增数据库的建库要求，存储内容、逻辑结构和功能结构等进行设计。对空间数据的格式转换、存储、压缩、网上发布、网上三维视景漫游等进行分析，提出数据管理平台的建设方案。e)对地质灾害数据仓库模型进行分析，制定数据仓库建设策略、建设原则，以及数据集成主题、粒度、数据组织、数据管理、更新机制、检索查询、数据挖掘、DSS应用等的开发标准。f)对通信平台建设需求进行分析，提出通信平台搭建设计框架。g)根据系统数据敏感性、信息传输的特点制定系统安全保护的策略及保证系统安全、稳定运行的措施。h)提出多源、多类、多时空数据的融合技术方案，通过对信息的综合分析，提出地质灾害预测预报、预警指挥的实现方案。i)研发系统集成关键技术，制定系统集成的解决方案。j)编制系统建设进度表及系统试验运行、操作培训、跟踪服务的方案以及系统维护、升级的办法与措施。k)编制系统测试及保证建设质量的措施。l)全程追踪系统建设，根据用户需求及系统建设的进程，不断修改设计，确保系统目标任务的完成。图3-2地质灾害预警指挥系统逻辑结构4.4.4.4.系统特点及达梦数据库在项目中的作用4.14.14.14.1系统特点三峡库区地质灾害预警指挥系统是一个大型复杂的计算机应用系统，在国内外尚无先例可寻。系统建设涉及面宽、技术复杂、难度大。a)预警指挥系统建设涉及地质、水文地质、工程地质、地震地质、遥感地质、数学地质、灾害地质、测量、气象、水文、人类工程活动、地质灾害监测预警、治理工程、工程监理、管理学、计算机、网络、通信等学科，学科多、范围广，各学科知识彼此穿插、交融，技术十分复杂，存在大量开创性工作。b)数据类型具多元、多维、多类、多时空等特点，就空间数据而言从宏观到微观有卫星数据、航摄数据、各类比例尺地质地理、气象、灾害地质及防治等数据。数据量大，以G级、T级计算，数据来源复杂、存储格式及存储介质各异，标准化程度差，数据采集、管理、利用难度大。c)由于地质灾害预警工作本身的复杂性，以及三峡库区通信条件差、基础设施落后、基础资料采集困难等环境条件给预警指挥目标的实现也带来了很大的困难。d)系统建设既需要计算机软件人员、硬件人员及信息技术人员，又需要各类专业技术人员，特别需要既熟悉地质灾害监测预警业务技术又精通计算技术和信息技术的跨学科人员，由于思维方式的差异，这类人员十分稀少。计算技术和信息技术人员对系统建设逻辑模型难于理解，而专业人员却又不熟悉系统建设软硬件实现方法，两类人员交流困难。e)预警指挥系统化建设中用户的需求是随系统分析、系统原型建立、总体设计、项目实施等过程逐渐被激发出来，系统建设者需要根据用户需求不断修改设计、优化系统。系统建设是一项富创造性的高强度、密集型脑力劳动，其建设质量很大程度上取决于建设者的素质和创业精神。因此，系统建设难于实施工程监理，而建设质量的追踪测试和管理，需要投入大量的人力、物力和财力。f)系统建设需要开发大量软件，并要求实现软件产品化，而后者过程长、难度大，更多的是需要默默无闻的贡献。g)制度的建立、人员的培训、成果的推广都有许多困难需要克服。三峡库区监测预警指挥系统化建设规模大，采用技术先进，在国内外地质灾害防治领域十分少见，任务十分艰巨。4.24.24.24.2达梦数据库在项目中的作用数据库是信息系统的基础，同时也是预警指挥系统数据仓库的数据源，预警指挥系统所产生的数据也多以数据库形式进行存储管理。系统数据库均通过数据管理平台进行管理。a)对库区地质灾害防治数据特征、数据类型、数据采集、数据存储、数据管理、数据应用进行分析，根据不同用户需求，在Oreacle及ArcGIS支持下，在二期信息系统所建数据模型的基础上，建立空间数据与专业属性数据、管理信息数据（包括现时数据与历史数据）一体化存储、管理、应用的数据平台的框架结构。b)进一步开展标准化工作，建立空间数据(包括遥感影像数据、矢量数据)存储标准、图式图例标准及数字化分层标准，优化完善地名数据库，建立库区专业属性数据及管理属性数据标准。c)在二期信息系统建设所获成果基础上，完善数据获取系统，对不同来源数据数据进行采集、上载、存储，建立地质灾害防治基础数据库。对敏感数据建立专门的敏感数据库进行管理，在进行安全处理后，存入基础数据库中，提供用户使用。数据上载时间应分别按应急（或实时）、正常数据上载、项目工作完成一次提交数据等情况建立相应的管理机制。d)建立地质灾害防治操作数据库。e)完善系统各类数据字典和代码体系，建立元数据及其管理系统，支持基础数据库及地质灾害防治操作数据库的维护及应用。f)建立地质灾害防治数据库管理系统。g)利用所建操作数据库，提供信息服务满足用户需要。h)编制数据审计模块，根据系统数据敏感性分类原则，对用户访问、上载、下载数据进行安全审计，对数据使用情况进行追踪记录、管理。建立有关管理及处理程序对敏感数据进行严格管理。i)编制信息发布模块：根据数据敏感性，采取必要的安全防护措施，研制适宜于不同安全级别信息的发布模块。5.5.5.5.达梦数据库在项目中体现出的优势达梦数据库基于成熟的关系数据模型和标准的接口，是一个跨越多种软硬件平台、具有大型数据管理能力、高效稳定的数据库管理系统。它除具备一般DBMS的应具有的基本功能外，还特别在通用性、安全性、可靠性、高性能、扩展性、易用性等数据库特性方面进行了增强，完全能够支撑中、大型企业和政府部门应用，是专业的企业级数据服务平台。a)实现了多种网络及通讯的综合应用。b)业务模型可配置和优化。c)可扩展数据模型的应急预案辅助生成系统。d)数据量大，属TB级数据量的应用系统。e)多种数据类型的一体化处理，文本、数字、音频、视频、空间数据。f)数据安全性要求高，同时满足保密性及数据应用要求。g)建立了能处理空间数据的数据仓库，在地质灾害行业实现技术创新。6.6.6.6.小结三峡库区地质灾害预警指挥系统建设是一项极具挑战性、创新性的工作，所建系统又是一实实在在的必须在实践中投入运行的应用系统。系统建设成功的关键是人，特别是项目建设的组织者、管理者。严密组织、周详的安排，坚定不移地推动系统建设，这是项目建设成功的最最重要的条件。同时，上级的支持必不可少，要向上级领导汇报系统建设的思路，实时展示取得的成果，让领导理解、支持系统建设工作。预警指挥系统建设是一项庞大的工程，既要有总体的规划和设计，又要有分步实施措施，对每一阶段都有明确的时间、任务、考核指标，已建成系统或子系统，尽快组织投入应用。以系统工程理论、技术指导系统建设，使系统建设一步步地靠近总体目标。质量是系统建设的生命。必须坚持既定的建设路线，按照标准化、一体化原则进行系统建设。坚持质量第一，特别是要保证入库数据的质量，这是系统信息是否具有应用价值的基础性建设工作。建库中强调数据的真实性、可靠性、代表性，对入库数据进行严格的鉴别、校对和可靠性检验，部分数据还应赴现场进行测试和校验。严格控制关键工作建设质量：对系统架构、数据库建设、网络系统建设、安全防护、系统集成等工作均由专家把关，通过测试提出整