地質(zhì)災(zāi)害氣象服務(wù)手機(jī)APP的研究與設(shè)計(jì)

李艷春 李華偉 劉佳

摘要：以現(xiàn)有氣象監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)、格點(diǎn)預(yù)報(bào)、預(yù)報(bào)預(yù)警、氣象災(zāi)害指標(biāo)數(shù)據(jù)庫(kù)、紅河州地質(zhì)災(zāi)害隱患點(diǎn)數(shù)據(jù)、紅河州地質(zhì)災(zāi)害信息資料數(shù)據(jù)、地質(zhì)災(zāi)害服務(wù)研究成果等為基礎(chǔ)，運(yùn)用3S、大數(shù)據(jù)融合技術(shù)，建設(shè)氣象實(shí)況監(jiān)測(cè)、預(yù)報(bào)預(yù)警、專(zhuān)項(xiàng)服務(wù)、互動(dòng)管理、隱患點(diǎn)降水量告警、災(zāi)情上傳及管理、隱患點(diǎn)巡檢記錄等為一體的氣象監(jiān)測(cè)預(yù)報(bào)預(yù)警氣象服務(wù)系統(tǒng)（網(wǎng)頁(yè)平臺(tái)和手機(jī)APP），滿(mǎn)足了紅河州地質(zhì)災(zāi)害管理和監(jiān)測(cè)人員對(duì)專(zhuān)業(yè)精細(xì)氣象服務(wù)的需求，實(shí)現(xiàn)了聯(lián)合監(jiān)測(cè)與信息共享，建立了監(jiān)測(cè)預(yù)報(bào)與群防相結(jié)合的地質(zhì)災(zāi)害氣象監(jiān)測(cè)預(yù)警體系。

關(guān)鍵詞：地質(zhì)災(zāi)害;監(jiān)測(cè)預(yù)警;手機(jī)APP

1 引言

紅河州位于云南省東南部，北連昆明，東接文山，西鄰玉溪，南與越南接壤。境內(nèi)地貌類(lèi)型以高原和山地為主，江河切割深度大，山坡高陡，具有復(fù)雜的地質(zhì)環(huán)境格局，穩(wěn)定性差。紅河州降雨季節(jié)集中，雨量及降雨強(qiáng)度時(shí)空分布極不均勻，雨季多局地暴雨和單點(diǎn)暴雨，短時(shí)強(qiáng)降雨尤為突出，復(fù)雜、脆弱的地質(zhì)環(huán)境為崩塌、滑坡、泥石流等突發(fā)性地質(zhì)災(zāi)害的發(fā)生提供了有利的基礎(chǔ)條件，致使紅河州成為云南省地質(zhì)災(zāi)害危害最為嚴(yán)重的地州之一。

隨著移動(dòng)互聯(lián)網(wǎng)的迅猛發(fā)展，人們獲取氣象信息的方式及對(duì)信息的需求也發(fā)生了很大的變化。建設(shè)智慧化、精細(xì)化的氣象服務(wù)系統(tǒng)，以滿(mǎn)足紅河州地質(zhì)災(zāi)害管理人員和監(jiān)測(cè)人員對(duì)專(zhuān)業(yè)精細(xì)氣象服務(wù)的需求，以及監(jiān)測(cè)人員隨時(shí)外出的工作特性，讓地質(zhì)災(zāi)害監(jiān)測(cè)員隨時(shí)隨地掌握天氣實(shí)況、預(yù)報(bào)預(yù)警、地質(zhì)氣象服務(wù)等信息，從而采取有效措施以趨利避害，達(dá)到防災(zāi)減災(zāi)的目的。實(shí)現(xiàn)了聯(lián)合監(jiān)測(cè)與信息共享，建立了監(jiān)測(cè)預(yù)報(bào)與群防相結(jié)合的地質(zhì)災(zāi)害氣象監(jiān)測(cè)預(yù)警體系。

2 系統(tǒng)總體框架和開(kāi)發(fā)技術(shù)

2.1 系統(tǒng)環(huán)境條件

系統(tǒng)后臺(tái)使用java語(yǔ)言進(jìn)行開(kāi)發(fā)。系統(tǒng)APP端基于Android平臺(tái)環(huán)境，采用java和kotlin編程語(yǔ)言進(jìn)行開(kāi)發(fā)。涉及rxjava、rxanroid（線(xiàn)程調(diào)度）、retrofit、okhttp（網(wǎng)絡(luò)請(qǐng)求）和tinker熱修復(fù)等關(guān)鍵開(kāi)發(fā)技術(shù)。系統(tǒng)通過(guò)獲取并分析紅河州各級(jí)隱患點(diǎn)實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)、格點(diǎn)產(chǎn)品資料以及各類(lèi)氣象數(shù)據(jù)，建立氣象資料庫(kù)、氣象災(zāi)害影響庫(kù)，加工相關(guān)服務(wù)產(chǎn)品。建立以android移動(dòng)終端為載體的地質(zhì)災(zāi)害氣象服務(wù)。

2.2 平臺(tái)架構(gòu)

平臺(tái)架構(gòu)可分為數(shù)據(jù)層、事務(wù)層、應(yīng)用層。

數(shù)據(jù)層為最底層數(shù)據(jù)傳輸支持，此層主要作用為采集綜合氣象數(shù)據(jù)傳輸?shù)狡脚_(tái)數(shù)據(jù)庫(kù)。需采集的數(shù)據(jù)有智能網(wǎng)格數(shù)據(jù)、氣象信息數(shù)據(jù)、氣象災(zāi)害指標(biāo)數(shù)據(jù)、地質(zhì)災(zāi)害隱患點(diǎn)數(shù)據(jù)、

事務(wù)層有分析數(shù)據(jù)加工產(chǎn)品以及公布服務(wù)的兩個(gè)職責(zé)。結(jié)合系統(tǒng)設(shè)置好的各類(lèi)指標(biāo)、閾值分析氣象產(chǎn)品資料，并進(jìn)行加工形成圖形文字產(chǎn)品存儲(chǔ)到平臺(tái)數(shù)據(jù)庫(kù)，使用java語(yǔ)言編寫(xiě)B(tài)/S結(jié)構(gòu)服務(wù)接口，通過(guò)中間件技術(shù)公布服務(wù)接口，以供手機(jī)APP接入。一切服務(wù)以及數(shù)據(jù)均需編寫(xiě)相關(guān)接口并進(jìn)行公布。

應(yīng)用層為智能移動(dòng)終端手機(jī)APP，手機(jī)APP通過(guò)接入事務(wù)層中公布的接口，與系統(tǒng)服務(wù)器進(jìn)行交互，并通過(guò)手機(jī)APP定位技術(shù)與地圖交互來(lái)展示紅河州范圍內(nèi)任意地點(diǎn)的氣象格點(diǎn)實(shí)況、格點(diǎn)預(yù)報(bào)、雷達(dá)圖、告警信息、預(yù)警信息等資料。

3 系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)關(guān)鍵技術(shù)

3.1精細(xì)化格點(diǎn)預(yù)報(bào)數(shù)據(jù)處理

近年來(lái)智能網(wǎng)格預(yù)報(bào)產(chǎn)品越來(lái)越多的應(yīng)用到氣象服務(wù)業(yè)務(wù)中，目前網(wǎng)格的空間分辨率已達(dá)到5×5km，時(shí)間上則可實(shí)現(xiàn)逐3小時(shí)發(fā)布未來(lái)10天天氣預(yù)報(bào)。本系統(tǒng)綜合考慮數(shù)據(jù)計(jì)算效率和成本，運(yùn)用雙線(xiàn)性插值方法進(jìn)行空間降尺度，將智能網(wǎng)格預(yù)報(bào)插值成1×1km，提升了產(chǎn)品空間分辨率。雙線(xiàn)性插值法是由單變量的插值函數(shù)的線(xiàn)性插值擴(kuò)展，其核心思想是在兩個(gè)方向分別進(jìn)行一次線(xiàn)性插值。

3.2 未來(lái)10日天氣災(zāi)害落區(qū)分析

對(duì)精細(xì)化格點(diǎn)預(yù)報(bào)進(jìn)行綜合計(jì)算，合并未來(lái)10日逐3小時(shí)格點(diǎn)產(chǎn)品數(shù)據(jù)為日數(shù)據(jù)，計(jì)算步驟為：（1）獲取當(dāng)日所有時(shí)間點(diǎn)數(shù)據(jù);（2）對(duì)每個(gè)格點(diǎn)產(chǎn)品中同一位置的數(shù)據(jù)進(jìn)行平均或者累計(jì)計(jì)算從而獲得當(dāng)日格點(diǎn)產(chǎn)品數(shù)據(jù);（3）判斷每個(gè)格點(diǎn)是否超出當(dāng)日預(yù)警所設(shè)置的閾值邊界，如超出則保存該格點(diǎn)為對(duì)應(yīng)災(zāi)害;（4）計(jì)算該點(diǎn)位置是否覆蓋隱患點(diǎn)，從而獲取天氣災(zāi)害落區(qū)數(shù)據(jù)產(chǎn)品;（5）對(duì)數(shù)據(jù)產(chǎn)品進(jìn)行繪制獲得圖形產(chǎn)品疊加于WEBGIS中。

3.3 隱患點(diǎn)關(guān)聯(lián)最近氣象站點(diǎn)方法

獲取行業(yè)關(guān)注點(diǎn)經(jīng)緯度數(shù)據(jù)，然后與所有氣象站點(diǎn)經(jīng)緯度進(jìn)行相減，得到所有氣象站點(diǎn)與關(guān)注點(diǎn)之間的距離，距離最小的那個(gè)站點(diǎn)就是與之關(guān)聯(lián)的氣象站點(diǎn)。計(jì)算公式如下：

其中，R為地球半徑，可取平均值 6371km;φ1， φ2表示兩點(diǎn)的緯度;Δλ 表示兩點(diǎn)經(jīng)度的差值。

4手機(jī)APP主要功能

4.1 總體設(shè)計(jì)

紅河州地質(zhì)災(zāi)害氣象監(jiān)測(cè)預(yù)報(bào)預(yù)警氣象服務(wù)手機(jī)APP，依照地質(zhì)災(zāi)害監(jiān)測(cè)人員的關(guān)注點(diǎn)進(jìn)行靈活的界面和內(nèi)容的配置，并且提供更高效的數(shù)據(jù)顯示，給用戶(hù)更好的、及時(shí)的、人性化的、優(yōu)質(zhì)的氣象服務(wù)。該手機(jī)APP主要包括監(jiān)測(cè)實(shí)況、預(yù)報(bào)預(yù)警、專(zhuān)項(xiàng)服務(wù)、互動(dòng)管理四大模塊。用戶(hù)可以隨時(shí)隨地的查看地質(zhì)災(zāi)害隱患點(diǎn)的實(shí)時(shí)氣象要素、天氣預(yù)報(bào)預(yù)警、地質(zhì)災(zāi)害風(fēng)險(xiǎn)預(yù)警、地質(zhì)災(zāi)害氣象服務(wù)專(zhuān)報(bào)、來(lái)10天災(zāi)害影響預(yù)報(bào)、任意隱患點(diǎn)未來(lái)10天逐3小時(shí)預(yù)報(bào)、任意隱患點(diǎn)降水量告警，地質(zhì)災(zāi)害檢測(cè)員可以上傳災(zāi)情、上傳隱患點(diǎn)巡檢記錄，重要消息及信息管理人員可以通過(guò)手機(jī)下發(fā)信息，并實(shí)現(xiàn)了系統(tǒng)調(diào)用“告警鬧鈴”功能。

4.2 亮點(diǎn)設(shè)計(jì)

4.1.1 實(shí)時(shí)巡查日志錄入和災(zāi)情上報(bào)

APP用戶(hù)通過(guò)此功能可實(shí)時(shí)上傳地質(zhì)災(zāi)害災(zāi)情或險(xiǎn)情受災(zāi)情況等的圖片、文字、語(yǔ)音和視頻信息以及巡查記錄，且APP能自動(dòng)獲取上報(bào)點(diǎn)的經(jīng)緯度。上傳的信息管理用戶(hù)通過(guò)平臺(tái)均可查看和處理，為管理層提供更加準(zhǔn)確及時(shí)的信息。

4.1.2 降雨實(shí)況實(shí)時(shí)告警

對(duì)1、3、6、12、24小時(shí)隱患點(diǎn)降水雨量超出閾值的信息進(jìn)行提醒、記錄，超出閾值時(shí)可進(jìn)行聲音提醒。告警的對(duì)象為與各隱患點(diǎn)相關(guān)的監(jiān)測(cè)人員及管理人員，實(shí)現(xiàn)點(diǎn)對(duì)人、人對(duì)的點(diǎn)的精準(zhǔn)的信息服務(wù)。

4.1.3 近10日災(zāi)害落區(qū)影響預(yù)報(bào)及預(yù)警

根據(jù)實(shí)際氣象狀況，未來(lái)時(shí)段氣象災(zāi)害預(yù)警，實(shí)時(shí)自動(dòng)監(jiān)測(cè)平臺(tái)隱患點(diǎn)運(yùn)行的氣象風(fēng)險(xiǎn)值，及時(shí)自動(dòng)提供氣象預(yù)警服務(wù)信息，精確提醒每次災(zāi)害的范圍以及影響的隱患點(diǎn)信息。該功能主要通過(guò)分析未來(lái)10日天氣災(zāi)害落區(qū)產(chǎn)品中，每個(gè)災(zāi)害落區(qū)格點(diǎn)是否覆蓋具體的隱患點(diǎn)，來(lái)實(shí)現(xiàn)具體到每個(gè)隱患點(diǎn)的未來(lái)10日的氣象風(fēng)險(xiǎn)預(yù)警情況。

5 結(jié)論與展望

（1）針對(duì)紅河州復(fù)雜的地質(zhì)環(huán)境格局和降雨特點(diǎn)，設(shè)計(jì)了地質(zhì)災(zāi)害氣象服務(wù)手機(jī)APP。

（2）地質(zhì)災(zāi)害氣象服務(wù)手機(jī)讓監(jiān)測(cè)人員隨時(shí)掌握氣象信息，實(shí)現(xiàn)了聯(lián)合監(jiān)測(cè)與信息共享，建立了監(jiān)測(cè)預(yù)報(bào)與群防相結(jié)合的地質(zhì)災(zāi)害氣象監(jiān)測(cè)預(yù)警體系。

（3）經(jīng)過(guò)7個(gè)月的使用，為隱患點(diǎn)監(jiān)測(cè)提供了及時(shí)、準(zhǔn)確的氣象保障服務(wù)，獲得了地質(zhì)災(zāi)害部門(mén)充分肯定。

（4）下一步將根據(jù)地質(zhì)災(zāi)害部門(mén)用戶(hù)對(duì)問(wèn)題的反饋，不斷改進(jìn)優(yōu)化平臺(tái)功能，增強(qiáng)專(zhuān)業(yè)氣象服務(wù)與地質(zhì)災(zāi)害行業(yè)服務(wù)的針對(duì)性，進(jìn)一步提升平臺(tái)用戶(hù)的體驗(yàn)和參與度。

參考文獻(xiàn)：

[1] 蔣銳. 地質(zhì)災(zāi)害監(jiān)測(cè)預(yù)警系統(tǒng)及在紅河州的應(yīng)用研究。 ?信息與電腦。2013（03）： 49-50。

[2] 李芳，梅紅波，王偉森等。降雨誘發(fā)的地質(zhì)災(zāi)害氣象風(fēng)險(xiǎn)預(yù)警模型：以云南省紅河州監(jiān)測(cè)示范區(qū)為例。地球科學(xué)。2017（09）：1637-1646.

[3] 周秀美，苗蕓，程林等。紅河州地質(zhì)災(zāi)害臨界雨量及預(yù)報(bào)方法初探。云南地理環(huán)境研究。2012（03）：37-42.

[4] 馬鋒，韓姍姍，萬(wàn)慧等。榆林現(xiàn)代農(nóng)業(yè)精細(xì)化服務(wù)平臺(tái)研究與設(shè)計(jì)。陜西氣象。2018（6）：48-52。

[5] 陳浩，羅希昌，張亞等。高速交警專(zhuān)用氣象手機(jī)客戶(hù)端APP的設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)。電子技術(shù)與信息工程。2020（4）：30-31。

作者簡(jiǎn)介：李艷春（1983- ），女，本科，工程師，研究方向：中短期天氣預(yù)報(bào)、應(yīng)用氣象。

紅河州氣象局 ?云南 ?蒙自 ?661199