有關地質災害氣象風險預警預報系統云架構設計的思考

胡 欣

（蘇州夢圖地理信息系統有限責任公司，江蘇 蘇州 215000）

0 引言

本系統服務于地質災害決策管理部門，以地質災害臨災監測與地質災害氣象風險預警作為立項目標，在已掌握的主要地質災害類型、規模、時空分布、危害程度等基礎上，充分融合氣象實況預報、測繪及其他跨行業數據資源，建設本系統的基礎數據庫、操作數據庫與數據倉庫，構建集地質災害臨災監測、地質災害短臨預警、短期預報、中短期預報、長期預測、產品制作、信息服務等功能于一體的信息平臺。

信息化系統的技術架構經歷了由單體架構、分布式應用、微服務架構、云服務架構等階段。現今，全國同類系統大多采用分布式架構、CS+BS混合開發模式，為全國各地汛期的地質災害氣象風險預警預報業務開展提供了良好的技術保障。從未來趨勢上看，云服務架構將在相當長的時間內成為主流技術架構，如何將其與預警預報業務緊密融合，并在架構設計上予以重塑，這顯然是非常有必要的。

1 總體架構設計

云服務架構是基于統一的標準規范體系、安全防護體系，構建云數據中心層、云服務中心層、云終端應用層，其中云服務中心層包括基礎設施服務、大數據服務、氣象地圖分析服務、智能分析服務、平臺應用服務等。

2 云數據中心

圖1 云架構設計圖

云數據中心包括硬件設施建設、軟件運行環境建設、數據庫建設，數據采集、匯交及ETL等工具集建設等，其采用虛擬化技術、大數據分布式存儲與分析架構完成集群建設，可靈活擴容數據存儲能力與算力。一方面基于虛擬化技術，將計算機、存儲器、數據庫、網絡設施等軟硬件設備組織起來，虛擬化成邏輯資源池，對上層提供虛擬化服務[1]。另一方面實現對地質災害、地質環境、氣象實況預報、地理測繪及其他跨行業數據的集約管理，邏輯上組織構成一個數據資源池，通過SDE與中間件技術，實現對海量、多源、異構數據的一體化管理[2]。

圖2 云數據中心層設計圖

3 云服務中心

3.1 基礎設施服務

可讓用戶使用云端硬件資源與軟件環境，從而排除了在硬件設施、軟件環境、網頁瀏覽器等方面的差異化影響，可一定程度上解決市縣級及偏遠地區地質災害決策管理部門信息化基礎設施不足的問題。

3.2 大數據服務

可讓用戶標準化、快捷調用到云端的各類數據產品。該服務通過封裝各類數據服務接口，向終端應用層提供數據服務。從接口類型上，包括地災數據接口、氣象數據接口、空間數據接口、行業數據接口、預警預報產品接口等。從服務方式上，包括公共數據接口、有償服務接口、內部業務接口等。從接口管理上，包括接口申請、注冊、發布、注銷、管理、后臺計量等。在內外部的數據接口調用過程中，基于指定接口的調用規范執行。

圖3 大數據服務設計圖

3.3 地圖分析服務

可為用戶提供基于空間位置的有關地質災害及其衍生影響的云端信息服務及分析服務，包括瓦片地圖服務、矢量地圖服務、OGC服務（WMS服務、WFS服務、WCS服務、WMTS服務、WPS服務等）、空間分析服務（空間數據查詢服務、緩沖區分析服務、空間實體分析服務、聚合分析服務、路徑分析服務、影像分析服務等）及其他服務（資源目錄服務、檢查查詢服務、統計分析服務、Web發布服務等）。

圖4 地圖分析服務設計圖

3.4 智能分析服務

可為用戶提供云端的各級各類地質災害臨災監測、預警預報、風險評估等模型算法，該服務是基于懸浮式開發框架、標準化開發規范予以構建，集約管理各類功能服務，保證功能與數據的完全分離。該服務立足于建設標準的模型庫，按照統一的模型插件的建設規范，完成模型插件的設計、研發、上傳與管理。從模型算法類型上，包括非線性模型、智能模型、統計模型、多元統計模型、極限平衡評價模型、信息量模型、定性模型等。從模型算法服務領域上，包括氣象多要素閾值監測模型、多普勒空間監測模型、地質隱患點網格閾值監測模型、地質環境易發性分析模型及地質災害短臨預警、短期預報、中短期預報、長期預測分析模型等。

圖5 智能分析服務設計圖

3.5 平臺應用服務

可基于云數據中心及各類服務，為用戶構建本地信息化應用及各類示范建設項目提供支撐，用戶可基于云端資源快速構建軟件系統，服務于汛期業務化的應用需求。

4 云終端應用

云終端應用有兩種解決方案，一是基于C++輕內核的CS云客戶端（可簡稱CCS，即CLOUD CS），一是基于JS的瀏覽器客戶端（CBS，即CLOUD BS），兩類客戶端的數據都以網絡服務為主，支持各類基礎設施服務、大數據服務、地圖分析服務、智能分析服務等。相比傳統CS、BS客戶端，云客戶端考慮有以下優勢：

（1）云客戶端可直接使用云基礎設施服務，直接使用云端硬件資源與軟件環境，排除了使用者在硬件設施、軟件環境、網頁瀏覽器版本等方面影響，同時可提升安全防護能力。

（2）云客戶端的更新、迭代、升級、維護將采用云服務方式進行，各類云資源使用情況將自動量算，實現運營維護的集約化。

（3）云客戶端實現數據資源、服務體系的集約化，保障穩定，同時集成BS和CS模式的技術優點，適合采集、監控、制作、服務平臺，非常輕便、安裝簡便、繪圖和文檔制作便捷。 （4）輕內核的CS客戶端可選擇依托網絡服務或者本地數據服務，可較好控制性能，可建立本地緩存，加快整體效能，可在緊急情況下離線使用，保證業務的正常開展。

5 結束語

該系統是我國地質災害決策管理部門用于地質災害臨災監測與氣象風險預警預報的信息化平臺，承擔著每年汛期防災減災的責任，責任重于泰山，每一條臨災監測的告警信號與預警信息都關聯著廣大人民的生命財產安全，因此，我們業內每一位工作者都需要與時俱進，積極采用先進、實用的技術路線，為做實、做好該系統作出自己的貢獻。