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口 胡传廉
一、“数字防汛”的总体架构 上海市“数字防汛”是综合应用地理信息系统(GIS)、全球定位系统(CPS)、遥感(RS)、宽带网络、数据库、数字模拟、多媒体传输、虚拟仿真等技术，以数据平台、网络平台和应用平台等3个平台为框架，针对河道、水闸、泵站、管网等防汛基础设施信息和水位、雨量、风速、风向等水情信息建设形成的采集自动化、传输网络化、处理实时化、管理数字化、决策智能化、指挥可视化的技术系统，是真实防汛指挥的数字化再现。 上海市“数字防汛”依据市、区(县)分级负总责，各行业分线负主责的防汛责任体系需求，着重建设数据平台、网络平台和应用平台三层架构的市、区(县)两级防汛指挥信息系统。 其中数据平台由实时信息采集系统和行业信息管理系统组成，网络平台由专业通信网络系统和网络信息发布系统组成，应用平台由指挥决策支持系统和可视会商监控系统组成。 实时信息采集系统建设已经完成防汛水情自动测报系统(一期、二期工程)，太浦河、红旗塘、拦路港防汛水文自动测报系统，河道水闸自动监测系统，市区排水泵站防汛自动测报系统(B3包)，太浦河泵站自动监控系统；正在建设太湖流域(上海段)水闸泵站自动监控系统(一期工程)，松江新浜圩区自动监控示范系统。 行业信息管理系统已经搭建由地理信息、遥感信息合成的防汛空间地理信息平台；完成接入水务行业所辖的黄浦江防汛墙信息管理系统，滩涂、海塘信息管理系统，排水处信息管理系统，太湖流域河道水闸信息管理系统，水文数据库管理系统。 专业通信网络系统建设完成了水务大厦和防汛抗旱指挥部内部计算机局域网，充分运用电信公网资源，组建了水务局属防汛单位计算机广域网和全市防汛重要单位城域网，完成接人国家防汛指挥系统骨干网，以及支撑信息采集组网需要的有线、无线通信网络。 网络信息发布系统已经建设完成基于防汛专网网页浏览方式的上海市防汛信息服务网站及各区县防汛信息服务网站，同时在市委公务网上成功移植了防汛抗旱指挥部信息服务网站；水情信息采用手机短信信息发布系统和声讯服务台广播系统等发布。 指挥决策支持系统建设有水资源普查信息管理系统、防汛设施地理空间信息管理系统、暴雨积水模拟系统、台风暴潮信息管理系统、风暴潮预报模拟系统、河网水动力模拟系统等。 可视会商监控系统建设有多媒体智能会议控制系统、防汛指挥视频会议系统、防汛信息调度系统、野外汛灾情视频监控系统、移动汛灾情监视系统等。 二、“数字防汛”的功能实现 上海市已经建设完成、陆续投入应用的防汛指挥信息系统已具备有别于传统防汛指挥的强大功能。 1.汛情信息自动采集 快速、可靠地传递汛情信息是夺取防汛抢险救灾胜利的根本保证。目前，全市加个水情测站、85个防汛水闸，市区排水162个排涝泵站全面实现自动监测，每5分钟到15分钟采集传输全市所有沿海测站风速风向，水情测站水位、雨量，防汛水闸启闭运行及其闸内外水位变化数据，排涝泵站启闭运行及其集水井水位和过泵流量等数据。同时，气象、海洋、海事以及长江、太湖流域的气象、雨情、海潮、流域水位都动态 采集，通过联网定时传输。太浦河泵站等重点防汛枢纽还具有远程监控功能。快速准确的各类汛情信息的汇集为实时处理、及时决策争得了宝贵时间。 2.行业信息数字化管理 完整、准确的防汛设施信息和水资源信息是防汛工程建设规划和抢险措施实施的重要依据。目前，按照行业管理职责，全市6711km2范围内总长为21646km的23787条河道等水资源容量及其空间分布，3808km堤防(其中508km海塘、523km黄浦江防汛墙)、2195个水闸、6322个电灌站，以及市政泵站、排涝泵站、排水管网、水文站、险工险段、防汛物资分布等基本都实现了地理信息空间数据库管理，这种数据库是基于数字高程的1:2000、1:1000、1:500地形图叠加5.8m、2.5m、0.61m分辨率卫星遥感影像和1:50000航空遥感影像。 3.防汛信息网络发布 网络为瞬间传递防汛指挥信息提供了有力载体。上海防汛指挥网络架构已经以公网专用宽带(2M)方式上联至国家防汛抗旱总指挥部、市政府应急联动中心、市政府公务网、长江水利委员会、太湖流域机构，向下覆盖了全市19个区县防汛抗旱指挥部和上海气象局中心气象台、东海海洋局海洋预报台、上海海事局海测大队水文队以及水务局各防汛企事业单位等。在这个网络平台上，基于浏览器服务器方式的上海防汛信息服务网向全市防汛部门实时发布卫星云图、台风路径图、地面天气图、气象雷达图、雨量分布图、气象预报、水位预报、汛情通告、水情通报、长江与太湖以及东海动态水情数据，全市水位、雨量和水闸、泵站运行实时监测数据等。同时，在这个网络上还可以很方便地查询基于高清晰度遥感地图上防汛指挥用电子地图，应用地理信息技术在空间分布中无限展示海塘、防汛墙、水利分片、圩区、河道、水文站、水闸、市政泵站、排涝泵站、电灌站、排水管网、行政区划、道路、桥梁、建筑物、重要单位和设施、社会经济、数字高程、险工险段、防汛物资等有关防汛抢险指挥所需的信息。网站还不断更新法律法规、防汛新闻、灾情信息、防汛机构、防汛技术等常用信息。网站信息的传输和发布采用市、区(县)两级防汛指挥系统共享方式，既保证信息的上传下达和充分共享，又避免了重复建设。 4.防汛指挥智能决策 智能化的决策支持系统是防汛指挥调度的科学手段。针对上海面临的最大可能汛灾——台风暴潮、中心城区暴雨积水、区域性洪涝等，运用地理信息空间分析、综合数据库、实时系统接口、数学模拟等技术，进行预报模拟决策支持。根据上海市排水管网情况、历史统计资料、降雨统计资料、降雨雨型情况，雨量站实测数据和雨量预报数据，连接城市暴雨积水模型，预测某场降雨或某种频率的暴雨后的积水及退水情况，并统计积水灾情；根据东海海底地形、长江口和杭州湾陆地地形、台风及其预报风力、行进路径、风力半径、中心气压等技术参数通过风暴潮预报模型，预报一场台风行进过程中上海沿海和黄浦江潮位变化过程，并可对沿海沿江堤防进行危险告警，实现在防汛风险电子地图上进行抢险救灾决策；针对上海感潮河网特点，根据太湖流域河网水位和河口潮位变化以及水闸泵站运行实时数据，通过河网水动力模型，计算获得整个区域性河网任何河段的水位变化的预报，目前正在进行这项河网科学化防汛调度研究。 5.防汛会商监控可视化 多媒体自动控制技术是远程指挥调度的千里眼、顺风耳。上海防汛抗旱指挥部所在的水务大楼实现智能化大楼功能，防汛指挥中心有多幅大屏幕投影可灵活组合，显示多种防汛信息和图像，国家、市、区(县)三级防汛视频会议可同时接人32个会议点，视音频分别由96路输入、64路输出。同时，信息控制大厅可集约式控制视音频支持多个会议室、值班室同时开会，在任何一个会议室可以对28个野外防汛(海塘风浪、河道水位、水闸泵站启闭、暴雨积水等)视频监控点实施远程监控；对85个水闸实现远程监视；通过机动灾情信息采集车辆以通信卫星方式可将任何地点防汛险情或灾情图像传人信息中心调到会议现场，实现防汛远程现场指挥和会商。 三、“数字防汛”的应用效果 1.工作效率明显提高 过去，防汛情况通报是一张一张地发出传真，水情信息的汇总传递是每天一次，水闸、泵站启闭运行数据是一个月汇总一次，根本无法实现实时调度。如1997年的"9711"号台风使黄浦江苏州河口水文站达到5.72m的历史高潮位，专家提出开闸削峰调度方案，由于信息无法实时传递，调度方案未能实施。而如今，气象、水文数据自动化采集汇总及网站发布都只需要5分钟，雨量数据更是每变化1mm即采集传输至中心，每次超警戒水位预报都会牵动沿江沿海水闸的启动，每次暴雨警报的发出都会牵动防汛排涝泵站的准备，加大了信息覆盖面、加快了信息传递的频次和速度，减少了信息传递环节、节省了大量人力物力。另外，每年更新的高清晰度的遥感图片技术的应用可以分析调查河道的变化，节省了以前只能靠勘测普查才能完成的大量人力物力。 2.预测预报明显加强 水情预报范围扩大和预报精度提高。过去，水情预报只有一个站点，现在的“数字防汛”水情预报模型加上全方位信息支持下的专家预报系统可以预报上海所有沿海和黄浦江7个水文站点的水情。2003年平均预报幅度在25cm内的精度达到97.9%，远远高于国家水文标准中幅度30cm内85%的甲等精度要求。 3.工作方式明显转变 防汛的工作方式也实现很大变革，信息共享效益明显。过去，防汛会商会召集相关人员在各种地图和图纸前开会商量，防汛值班的主要任务是收发电话、传真。今天，视频会议和电子地图可以避免各级防汛指挥人员在最紧张的时候疲于奔会，充分利用网络坐镇一线实现异地会商。防汛值班则需要掌握现代化信息技术操作技能，从网上收集和发布信息、统筹协调、指挥调度。2003年7月，上海市参加了国家防汛抗旱总指挥部召开的电视电话会议，市、区两级防汛抗旱指挥部成员在上海分会场的指挥中心远程聆听了国务院领导同志所作的工作部署。网络化的信息共享也节省了大量建设经费，如按照国家防汛抗旱总指挥部的要求，区(县)一级防汛抗旱指挥部都要配备卫星云图接收系统，而上海防汛利用网络化网站共享发布，就节省19个区(县)费用200万元。 4.灾害损失明显减少 2000年8月31日凌晨，“派比安”台风影响上海，刚刚建成的防汛决策支持系统始终在第一时间监视着台风动向，及时准确地预报出超历史第二的高潮位，为各级防汛部门做好准备赢得了宝贵时间。当黄浦江黄浦公园水文站达到历史上第二高潮位5.70m时，郝桥港防汛墙建筑工地临时围堰出现缺口险情时，又是系统在第一时间将经过GPS定位的遥感电子地图呈现在防汛指挥中心的大屏幕上，供市防汛抗旱指挥部领导坐镇指挥。 2003年地铁四号线工地发生意外造成地面沉降，现场抢险指挥部非常担心暴雨积水影响地铁隧道及其周围地区。位于沉降中心的文庙泵站已经严重受损倾斜，在其屋顶上的雨量自动测报系统在停电的情况下，及时利用自备备用电源将雨量实时数据传到信息中心，供抢险指挥部的决策。 近年来，“数字防汛”在防汛测、报、防、抗、救、援等方面发挥了愈来愈显著的作用，按同比灾害减少的损失，每年防汛经济效益都近亿元。 根据国家防汛指挥系统建设规划，高水平建设现代化上海市防汛指挥系统，实现“数字防汛”成为上海城市防汛保障最有力的防线。未来5年，上海市还将建设苏州河水系水情、工情自动测报系统；河道水闸行业、排水行业等行业完整基础数据库系统；防汛指挥调度移动呼叫通信系统；防汛决策的核心应用数据库，防汛调度模拟系统，水情预报专家决策系统、灾害评估模拟专家系统，防汛风险电子地图和应急预案实施信息管理系统；移动实地指挥系统等。 ■ (作者为上海市防汛信息中心主任) |