廣東省水旱災害風險普查成果微服務共享應用平臺建設

周 宇，陳亮雄，林 斌，楊靜學

(1. 廣東省水利水電科學研究院，廣州 510635；2. 廣東省水安全科技協同創新中心，廣州 510635；3.廣東省山洪災害防治工程技術研究中心，廣州 510635)

1 概述

水旱災害風險普查是全國綜合風險普查的六大災種之一，是基于災害學概念，開展隱患排查、風險調查、評估區劃全鏈條的災害風險普查工作。廣東是水利大省，也是水患大省，水旱災害風險普查產生了豐碩的成果，為我省開展水旱災害防御、保障經濟社會可持續發展，提供權威的風險信息和科學決策依據。

圍繞廣東省經濟社會發展、社會治理、公共服務需求以及水利高質量發展對普查成果的應用需求[1]，最大化發揮普查項目成果的社會效益，推動“一數一源、一源多用”的成果管理，深入對數據進行集成與應用共享，研發了成果微服務共享應用平臺(以下簡稱共享應用平臺)。推動普查數據共享，挖掘普查數據價值，進而促進普查成果在水利行業的深度應用，在水旱防御的常態化應用，用普查成果切實加強廣東省水旱災害防御能力，貫徹“兩個堅持，三個轉變”，推進水旱災害防御相關工作。

2 共享應用平臺建設目標

共享應用平臺立足于水旱災害風險普查項目成果，參照智慧水利頂層設計思路，依據統一標準、統一規劃、統一治理、統一調度、統一管理的模式，集成普查成果和現有水旱防御數據，構建成果數據集成融合、成果知識庫、成果應用場景分析及模型計算等，打造水旱防御數據底板、知識庫和模型庫，可視化管理查詢成果數據，利用工具實現成果動態更新，并依托廣東省政務服務資源與廣東省水利廳數據中心，實現橫向面向廳各業務平臺，縱向面向市縣各級，提供水旱災害風險防御數據接口和應用服務接口，實現成果標準化存儲管理與在線化共享應用，服務于日常水旱防御調度工作。

3 共享應用平臺總體設計

共享應用平臺設計遵循廣東省“數字政府”建設總體規劃，貼合廣東水利智慧水利建設需求；在業務上滿足水旱災害防御日常工作需求，最大化水旱災害風險普查成果應用效益；在技術上采用先進、流行、可靠的技術方案，確保服務的穩定運行。

3.1 技術架構

共享應用平臺采用松耦合的分層架構，層與層之間有明確邊界劃分[2]，可減少系統中各個模塊之間的依賴關系，提高系統的穩定性、可拓展性和靈活性。采用微服務體系架構，基于公開標準的建設，可以快速便捷的升級相關技術，確保系統能夠在技術不斷發展的過程中跟上發展趨勢，確保信息化技術發展具有明顯的先進性。平臺整體劃分為數據集成融合層、功能服務能力支撐層、微服務集群層以及業務應用系統接入層?？傮w架構如圖1所示。

圖1 共享應用平臺架構示意

共享應用平臺具體組成結構如下：

1)數據集成融合。對水旱災害風險成果數據、實施感知監測預警數據、水旱防御業務數據、基礎地理空間數據、跨行業共享數據進行統一的存儲與服務開發。數據存儲依賴于廣東省水利大數據中心的數據存儲資源，所有的建設成果均納入水利大數據中心統一管理。

2)功能服務能力支撐?；谝延兴捣烙椖吭u估區劃類成果，將成果通過空間拓撲關系建立聯系，形成一套方便查詢、展示、分析的知識庫。構建空間分析模型，發布模型計算服務接口，供平臺調用和計算。

3)微服務集群。在基礎服務能力的支撐下，采用云計算、微服務等信息化技術進行標準、開放的接口服務化封裝，實現成果數據的在線調用與在線共享

4)業務應用系統接入層。依托水利數據共享服務接口平臺統一網關、統一鑒權、統一管理的能力，以接口共享的方式，實現業務應用的接入。

3.2 保障體系

1)標準規范體系。嚴格遵循國家、我省電子政務有關法律法規和技術規范的要求，從業務、技術、運行管理等方面對項目的整體建設和實施進行設計，采用先進的軟件工程理論、良好的系統設計，以及分層和代理等方法，保證系統的開放性、邏輯性、擴展性和易維護性，充分體現標準化和規范化。

2)安全防護體系。服務安全與數據安全是應用共享服務的重要內容，在系統建設方案設計時，依托國家電子政務建設的各種信息技術標準(環境、技術、信息、安全、信息交換標準等)，結合電子政務應用的特點，強化信息安全建設，保證軟、硬件安全、可靠的運行，具備容災、容錯方案。對保證信息的保護和隔離，采用系統安全機制、信息發布、數據存取的權限控制等方案解決系統安全性問題。共享應用平臺擬達到等保二級要求。

4 共享應用平臺主要建設內容

4.1 成果數據集成融合

以水旱災害風險普查調查成果數據為核心，集成融合實時監測數據、水旱防御業務數據、基礎地理空間數據、跨行業共享數據。獲得大量歷史空白數據的同時，對現有數據資源進行全面梳理整合，提高數據資源的完整性、一致性、準確性、時效性，提升數據資源的權威性和可用性，實現水利信息資源的統一化、標準化和規范化[3]，為上層微服務集群及業務應用系統夯實基礎。

4.2 成果知識庫構建

以水旱災害風險普查評估區劃成果數據為核心，集成中小流域頻率圖、中小河流淹沒圖、洪水風險圖成果、風險評估區劃成果、歷史典型洪澇事件以及重點易旱縣區調查成果，將成果通過空間拓撲關系建立聯系，形成一套方便查詢、展示、分析的知識庫。知識庫成果如實反映了廣東省各地的水旱災害風險等級及地區差異，可為洪水災害防御提供翔實的洪水風險信息，支撐洪水風險研判和應急防御，為各類應對措施的提出以及防洪應急預案的編制提供數據支撐；更加深入地掌握重點易旱地區的歷史旱情、 揭示干旱致災機理，細化水資源時空分布不均衡問題，為水資源配置提供科學依據；同時對于增強群眾的隱患意識、加強災后救助和風險評估具有重要的指導意義。

4.3 成果應用分析與模型服務

集成水旱災害風險普查項目需求建設研發的模型計算服務，保障模型的通用化封裝及接口化調用，提供統一通用的模型服務。構建空間分析模型，實現區域與流域的多維度在線化綜合分析，推進信息技術與水利業務深度融合[4]。

1)降雨落區影響分析。集成廣東氣象局共享的短臨降雨格點預報數據(未來1 h、3 h、6 h、12 h、24 h)，將短臨降雨格網點進行插值運算，生成全省范圍內的降雨落區分布(見圖2)，按照區域內降雨量劃分為小雨、中雨、大雨、暴雨、特大暴雨5個降雨等級并進行降雨色斑圖的渲染[5]?；趧澐值慕涤甑燃墔^域范圍，對范圍內病險防洪工程、易漫堤段、險工險情堤段、水庫、監測站點水情超警戒情況、防洪工程安全隱患情況、歷史險情等進行綜合分析，推送受影響的薄弱工程風險清單。

圖2 降雨落區影響分析示意

2)行政區劃/流域范圍多維度綜合分析。以行政區劃尺度(省、市、縣三級)和流域尺度(北江、西江、東江、韓江、鑒江、珠三角洲)為視角，對區域范圍內的防洪工程、社會經濟、基礎設施分布、承災體能內容進行綜合統計分析(見圖3)。其中防洪工程主要以水旱災害風險普查調查的防洪工程為主，統計分析各區域內病險薄弱工程、歷史發生險情工程、防汛度汛隱患、各類型工程分布等內容。

圖3 行政區劃/流域范圍多維度綜合分析示意

3)流域淹沒范圍實施風險分析?；谶b感降雨數據定量計算流域內雨量、平均雨量以及降雨重現期。將實測站點(河道與水利工程)水位與上下游保護對象關聯起來，并利用洪水淹沒圖成果，生成整個流域內基于實測水位下的淹沒圖?；趯崪y站點，并利用普查洪水淹沒圖成果，生成淹沒風險圖(見圖4)。

圖4 流域淹沒范圍實時風險分析示意

4)流域特征分析。提取任意河道控制斷面上游的流域特征值，包含流域范圍、河網、主河道、河道坡降等，并自動分析流域內人口規模、重要水利設施、GDP、縣鎮數等空間分布信息(見圖5)。

圖5 流域特征分析示意

4.4 成果接口服務共享

在成果數據集成融合、成果知識庫、成果應用分析與模型服務等的基礎上，采用云計算、微服務等信息化技術進行標準、開放的接口服務化封裝，實現成果數據的在線調用與在線共享。依托廣東省政務服務資源與廣東省水利廳數據中心，橫向面向廳各業務平臺，縱向面向市縣各級，提供水旱災害風險防御數據接口服務。對數據接口進行分類管控，采用在線文檔技術對每個接口進行詳盡說明，同時對接口調用進行監控，以便調用與運維(見圖6)。

圖6 成果接口服務共享示意

4.5 成果動態更新

水旱防御基礎數據和風險隱患成果存在一定的時效性，因此需要不斷更新，確保數據的生命力。共享應用平臺橫向為水利廳各類平臺，縱向為市縣提供數據服務接口、地圖服務接口、應用服務接口，各級水利部門在此平臺基礎上搭建使用自己的業務系統，共享應用現有成果的同時，與汛前檢查、監督管理等常態化工作相互結合、相互促進，利用成果更新工具在線編輯審核數據，推動成果數據不斷更新，以此形成良性循環，持續發揮社會效益(如圖7)。

圖7 成果更新工具示意

4.6 成果集成可視化

對成果進行集成可視化，直觀地展示成果內容、接口服務共享的接入方式和服務能力，實現成果的管理、查看、應用分析、應用接口的接入等。支持查詢統計、定位顯示、地圖標注、統計分析、制圖制表制報告、下載輸出、二三維聯動以及模型應用分析等可視化功能。將各類水利數據和應用分析展現在地理空間上，通過二維和三維可視化窗口實現數據的展示與分析，以圖片、表格、二三維地圖及場景建模等多種形式實現多尺度水利信息的空間一體化展示[6]，提供直觀高效的可視化決策分析(見圖8)。

圖8 成果集成可視化示意

4.7 流域防洪一張圖

流域防洪一張圖是根據水旱防御需要，突出反映流域要素的地圖(見圖9)。以流域為單元，依賴于成果數據集成融合、應用分析接口服務能力，構建流域防洪一張圖，實現流域內基礎數據、防洪工程體系、重點保護對象等數據的可視化，并結合洪水特性及成因、動態實時的水雨情信息，實現流域防洪數據分析服務[7]。

圖9 流域防洪一張圖

5 結語

平臺建設有效解決了多源數據的統一問題，打通了各水利業務系統間存在多年的信息孤島[8]，實現水利信息資源的統一化、標準化和規范化，通過可視化集成管理與微服務發布，實現水利基礎數據與水利業務的深度融合，支撐并帶動全省水利核心業務系統的高效協同與發展，在最大化發揮普查成果效益的同時，為智慧水利、數字孿生流域工作提供基礎支撐[9]。今后工作展望如下：

1)進一步完善平臺功能。豐富數據集成類型及來源，形成更全面的水利信息數據庫；深入擴展水利專業模型算法，促進物聯網、大數據、人工智能、數字孿生、5G等信息化技術與水利業務的深度融合[10-11]；優化平臺使用體驗，在用戶體驗中使得基本功能更實用，系統調用更高效。

2)探索建立平臺管理使用機制。建立有效的平臺管理與運維機制，確保平臺的動態管理和長久運維，結合用戶需求實現平臺功能的持續更新；建立平臺成果使用機制，全省水利核心業務系統應以此平臺為基礎進行開發，避免重復、分散建設，節省人力、物力，縮短建設周期[12-13]；建立平臺數據更新機制，各級水利部門應用普查數據、普查系統平臺支撐水旱災害防御及水利常態化工作，依托常態化工作更新普查數據。

3)加快智慧水利建設。共享應用平臺為智慧水利建設奠定了良好的平臺基礎，目前所集成的水利基礎數據、核心模型算法均是智慧水利建設所需要的，應在此基礎上不斷推進信息技術與水利業務融合，全面推進算據、算法、算力建設，提升共享應用平臺數字化、智慧化、精準化水平，與智慧水利建設相接軌，推動新階段水利高質量發展[14]。