基于自然資源云的地質災害監測預警平臺設計

編者按：本文在充分調研地質災害監測預警需求的基礎上，基于云計算、大數據、物聯網和人工智能技術，設計了基于自然資源云的地質災害監測預警平臺，以更高的數據可靠性、更好的系統兼容性、更加有效的預警模型為目標，為政府相關部門科學決策、高效有序的地質災害防治，提供一套示范性解決方案。

地質災害監測預警應按照“大統籌、大數據、大融合、大服務”總體思路，需要充分運用云計算、大數據、物聯網、人工智能等新一代信息技術，集成整合地質災害三維信息平臺和應急處置系統，建成更加先進、實用、高效的“地災監測預警平臺”，全面實現地質災害防治數據、監測預警、指揮調度等。

總體架構設計

平臺架構遵循模塊化、組件化的設計思想，消除當前地質災害防治各個業務數據庫邊界，構建統一的數據邏輯關系。省地質災害監測預警平臺從邏輯架構上可分為：基礎環境層、數據資源層、應用服務層、用戶對象層、標準體系及安全體系。

圖1 地質災害監測預警平臺總體架構圖

平臺總體架構如圖1 所示。

平臺充分集成和應用分布式、云計算、大數據等技術，以“自然資源云”為平臺底座，實現全省地質災害信息縱橫聯通和深度融合。

核心子系統設計

1.地質災害數據匯聚子系統

數據匯聚子系統是基于分布式信息資源管理模式和統一的信息資源目錄，對分布式、多比例尺、異構性、海量的地質災害隱患點數據、監測預警、指揮調度和項目管理等信息進行整合與綜合管理，實現空間地質災害防治專題數據的統一標準、統一服務。

（1）數據采集對象

①全省重要地質災害隱患點

利用無人機正射航測系統實施1：2000 影像外業數據采集；利用無人機傾斜攝影測量系統，對人口聚集度高、安全隱患大的街道/集鎮相關的典型地災隱患點實施無人機傾斜影像外業數據采集，并完成全省1:2000 高精度正射影像圖的制作和地質災害隱患點實景三維模型制作。

②三維建筑模型

根據 DSM 確定的建筑物體塊構模而成，模型的表層以高分辨率攝影斜視紋理或者地面拍攝照片表現；建筑物三維體塊模型全面完整，體量要求與1:2000 地形圖對應，其平面精度中誤差不超過1:2000 地形圖；模型高度應與建筑實際高度保持一致的比例，建筑物模型高度誤差不超過10%。

③三維地形景觀

利用影像數據、地形數據結合構建三維地形景觀，對高精度正射影像、實景三維模型、全景圖像和視頻等多源數據融合加載，實現高精度三維數據的空間展示與分析，使用戶通過信息系統查看該地區的二/三維結合、靜態/動態結合的空間信息與屬性信息。

（2）數據采集工作流程

①像控點測量

根據高分辨率影像和踏勘結果，內業組織討論像控點的數量和圖上分布位置，攜帶相關設備，在野外進行像控點布設；完成布設后，使用移動站RTK 進行測量。布設和測量可以同時進行；完成以上工作后，整理相關文檔和資料。

②航空攝影

根據測圖精度要求、航測區域特征，對航向重疊率，旁向重疊率，飛行具體區域等進行設計，選擇適合航測區域天氣特征，進行外業航攝實施，并對于相片的旋偏等重要指標進行現場核查，確定數據的有效性、完整性。

③內業成圖

在現場初步整理和檢查的基礎上，對于航攝相片進行預處理校正。利用后處理軟件CC、PIX4FD 等進行空三加密，對于生產的DSM 模型或TIFF 數據，利用EPS 軟件及CASS 軟件進行二維或者三維矢量化。

④外業調繪及補測

對于航測區域的地塊屬性進行調查，相關地物進行調繪。針對航測情況，設計可能需要補測，同時對于內業結果和外業成果進行整理、修改。

2.地質災害數據管理子系統

數據管理子系統需考慮與業務系統之間的數據交互，與應急、消防、氣象、水利等部門的業務實現數據共享和交換，并可分層級擴展在市級單位部署下級平臺，或是通過互聯方式與市級平臺進行對接，整合形成全省范圍的地質災害共享大數據。

（1）統一基礎數據

通過前置庫方式對接全國地質災害信息平臺，共享全省地質災害隱患點基本信息、全景影像以及預警信息；通過WebService 服務的方式共享省氣象局、水文局雨量數據信息；采用數據推送方式，將地質災害防治相關統計信息推送至省自然資源綜合統計與決策支持系統共享，將地質災害防治項目等監管信息推送至省自然資源綜合監管與監測預警系統共享，將地質災害預警信息通過省政務數據共享交換服務平臺與安徽省應急管理信息系統共享交換數據。

（2）動態消息交互

采用動態消息交互機制，為海量數據隊列推送給應用程序提供信息發送和接收的數據總線，消息被接收之前都可安全保存。實現移動APP 與后臺無線網絡通訊，當網絡信號出現抖動時，消息交互機制能夠支持斷點推送。網絡信號差時，消息保持在隊列中，信號正常后，消息立即推送到移動APP。

3.地質災害監測預警子系統

監測預警子系統系統根據我省地質災害防治新需求，實時接入氣象實況雨量、雷達圖、云圖、氣象預報雨量等數據信息，動態的對雨量數據進行監測管理，動態推送預警及預報信息，提高地質災害氣象風險預警的準確性。同時，能夠實現一鍵式地質災害氣象預警并基于預警結果進行綜合分析，提高氣象預警信息服務能力。

（1）一鍵式預警

實現對地質災害氣象風險預警信息的一鍵式快速發布及共享，能夠通過短信、網頁、微信等多種途徑實現實時預警結果信息的推送，及時發布預警信息，提高信息處理效率。

（2）預警綜合分析

基于地質災害氣象風險預警結果疊加地質災害隱患點等相關信息，能夠實現對災害點及行政區信息的統計和綜合分析，為地質災害防治決策提供信息服務支撐。

（3）地質災害防治“一張圖”

集成地質災害防治相關隱患點信息，以地質災害基礎數據庫數據為依托，分層疊加不同比例尺基礎地理、基礎地質、災害地質等信息，在三維環境下實現地質災害巡查、應急調查專題業務數據、集成地質災害易發分區圖、地質災害危險分區圖、地質災害規劃分區圖等相關的基礎信息、專業屬性信息和空間信息的一體化管理和信息服務，為相關人員提供全面、立體、形象的地質災害防治信息的展示媒介。

（4）災情綜合分析

通過移動端APP 采集災害現場信息傳送至WEB 端，便于第一時間內掌握災害現場情況，為地質災害應急指揮提供決策支持。實現災情上報信息管理，包括災情基本信息和災情現場信息，其中災情基本信息包括災害類型、災害名稱、經緯度、區域位置（市、縣、鄉鎮、村）等；災情現場信息包括災情上報說明、傷亡情況、房屋損壞情況、險情現場照片等。

（5）匯水分析及可視化

利用地質災害高精度三維空間數據,構建面向可視化與匯水分析統一表達地質災害隱患點三維模型,開展匯水要素約束下的山洪匯水分析，滿足三維模型可視化與可分析的雙重需求。

總結

本文基于省自然資源云，以地質災害數據匯聚子系統、地質災害數據管理子系統、地質災害監測預警子系統為主要建設內容，設計了地質災害監測預警平臺，為全省地質災害防治業務應用提供統一基礎設施、數據資源及共性服務，實現地質災害防治信息化建設的高效、集約。

下一步，在平臺推廣的過程中，需進一步解決應用系統分散、獨立等問題，統籌調查評價、監測預警、調度指揮、項目管理等地質災害防治業務體系，形成工作閉環，為地質災害防治科學決策提供更加高效地支撐。