摘要：我国防汛抗旱指挥系统建设成果丰硕、效益显著，但面对当今世界信息化技术发展迅猛、应用加快，如何构建我国防汛抗旱指挥系统，明晰未来发展方向，成为重要而迫切的问题。本文从我国防汛抗旱指挥系统发展历程以及存在问题入手，对我国防汛抗旱指挥系统发展阶段进行了划分，首次提出了全国防汛抗旱指挥系统3.0概念和系统总体架构，从数据体系、数流体系、地图体系、业务应用体系、移动应用体系、处理存储体系和综合信息展示平台、运行维护机制等八个方面进行阐述，提出了相关要求，供大家参考。
受特殊地理和气候条件影响，我国水旱灾害多发频发重发，制约着受灾地区社会经济的快速发展，甚至造成社会动荡不安。新中国成立以来，党和政府高度重视水旱灾害防御工作，逐步构建了较为完善的组织、法律、工程、技术和保障五大体系，有效应对了多次重大水旱灾害，最大限度减轻了财产损失和人员伤亡，为社会经济发展提供了防洪安全和供水安全。防汛抗旱指挥决策涉及面广、时效性强、考虑要素多、决策难度大，稍有不慎就可能造成重大人员伤亡和财产损失，仅仅依靠传统手段难以做到快速指挥决策。防汛抗旱指挥系统是指综合运用现代信息技术，对防汛抗旱所涉及的各类信息进行采集、传输、处理和应用，开发利用防汛抗旱信息资源，促进信息交流和知识共享，推动防汛抗旱工作转型升级，有效提高各级防汛抗旱指挥部门指挥决策调度水平的自动化系统。防汛抗旱指挥系统是开展防汛抗旱工作的有效辅助手段，能够有效提高指挥决策调度水平。因此，各级防汛抗旱指挥部门高度重视防汛抗旱指挥系统建设，于2003年开始实施国家防汛抗旱指挥系统工程建设，并带动全国开展了大规模的各类信息化项目建设，其成果在防汛抗旱工作中发挥了显著的社会效益和经济效益。
一、我国防汛抗旱指挥系统发展历程及主要特征
我国防汛抗旱指挥系统建设开展较早，最早是利用电报、电话、传真等手段，将采集到的水情雨情向各级防汛抗旱指挥部门报告，各级防汛抗旱指挥部门依据这些水情雨情，结合其它信息，做出防汛抗旱决策部署，是一个连续的过程，难以对防汛抗旱指挥系统建设进行一个明确的划分。为了便于分析，我们可以初步将防汛抗旱指挥系统分为三个阶段，一是1998年以前，二是1999年至2018年，三是2019年至2030年。
1998年以前的发展特征是以重点区域或重要站点水情雨情信息采集传输为主，利用相关信息化技术对采集到水情雨情信息进行统计分析、监测预报预警，在抗御1998年长江、嫩江、松花江大洪水中发挥了重要作用。该阶段的特点是数据种类单一、业务应用水平较低，数据以自采为主。我们称之为全国防汛抗旱指挥系统1.0版本。
1998年6月，有关部门开始着手编制《国家防汛指挥系统总体设计》（后根据需要改为《国家防汛抗旱指挥系统工程》），拉开了全国防汛抗旱指挥系统2.0建设序幕。国家防汛抗旱指挥系统是十二金工程—金水工程的核心工程、龙头工程，旨在建设一个以水雨工旱灾情等信息采集为基础、通信系统为保障、计算机网络系统为依托、决策支持系统为核心，迅速准确地采集各类防汛抗旱信息，并对其发展趋势进行预测预报，制定防汛抗旱调度方案，科学运用防汛抗旱工程体系，为防洪抗旱指挥决策提供支撑的指挥决策辅助体系。该系统工程概算投资20多亿元，分两期建设，其中第二期工程于2014年5月开工，工期四年。受国家防汛抗旱指挥系统工程建设的影响，各类指挥系统项目或与防汛抗旱指挥系统相关的项目相继开工建设，如2008年开始实施的山洪灾害防御非工程措施建设、洪水风险图编制、中小河流治理工程建设等项目，以及各地水利、防汛等部门自行建设的相关项目，形成了上下联动、全面发展的阶段特征，初步形成了较为完整的信息采集、传输、处理与应用，并根据实际工作需要不断进行修改完善，逐步形成了全国防汛抗旱指挥系统2.0版本。可以说，全国防汛抗旱指挥系统2.0的建成，极大地促进了防汛抗旱工作的开展，取得了明显的社会效益和经济效益。如通过各相关系统建成的近10万个雨情监测站点，能实时监控全国降雨情况，对洪水、山洪灾害等作出预报和预警，争取了抢险救灾工作的主动性，极大地减少了财产损失和人员伤亡。
二、我国防汛抗旱指挥系统建设存在的主要问题
尽管我国防汛抗旱指挥系统建设起步较早，也取得了巨大成就，但相对于当今信息化技术特别是互联网+时代的核心技术以及全国信息化发展趋势和其它部门信息化发展成就，还存在许多不足，不仅有顶层设计的问题，也有业务应用系统方面的问题，数据方面也依然存在不少问题。特别是数据方面，随着信息化技术和各地各部门信息化项目的建设以及实际工作的需求，数据管理呈现出一些新的特征：一是数据采集方式由主要以固定站采集为主向固定、移动并重转变；二是数据采集以本部门采集为主向本部门采集与外部门数据共享并重转变；三是数据格式由单一格式（纯数据）向多格式转变（语音、视频、文档等）；四是数据分析由单一数据特性分析向数据关联分析转变；五是数据总量由小到大，逐步过渡到大数据时代；六是数据存储处理由分散存储处理为主，逐步过渡到以集中管理为主（大数据中心、云计算中心）。不仅自采数据存在死角，许多应采数据尚无法及时采集，同时对于数据的共享工作还停留在较低层次，共享极不充分。此外，在业务应用系统开发方面，项目化、部门化及重复建设现象严重，智能化水平也较低，公众服务还远远不够。
三、全国防汛抗旱指挥系统3.0架构与要求
面对迅猛发展的信息化技术和日益高涨的防汛抗旱工作需求，如何在总结过去成功经验的基础上进一步提升我国防汛抗旱指挥系统水平，是困扰每一个从事指挥系统建设人员的问题。随着国家防汛抗旱指挥系统工程、山洪灾害非工程防治措施、洪水风险图等一系列项目建设工作进入尾声，同时云计算、大数据、物联网、移动互联等技术快速应用，全国防汛抗旱指挥系统建设将进入新的时期，其特征是信息采集查漏补缺、软硬资源全面共享、业务应用提档升级。根据国家防汛抗旱指挥系统工程建设经验，结合我国其他信息化项目建设经验以及信息化技术发展趋势，全国防汛抗旱指挥系统3.0的总体架构主要包括六大体系（即数据体系、数流体系、地图体系、业务应用体系、移动应用体系和数据传输存储处理体系）、一个平台（即综合信息展示平台）和一个机制（即保障运维机制）。
1、构建一套定义精准、来源唯一、覆盖面广的防汛抗旱数据体系。防汛抗旱数据从来源属性可以划分为自采数据和共享数据，而共享数据又可以分为两部分。一是本系统各级、各部门的数据共享，如部委、流域机构、省（自治区、直辖市）和地市县等各级水利系统所拥有的数据，以及同一级水行政主管部门规划计划、工程建管、水资源管理等部门的数据。二是其它职能部门通过信息化工程建设采集的数据，如国土资源、交通、卫生、电力等其它职能部门所拥有的数据。构建防汛抗旱数据体系主要涉及几个方面的工作：一是对开展防汛抗旱工作所涉及到的所有自采数据进行全面梳理，对已有的监测数据按照“一数一源”的原则进行规范管理，在充分共享外部数据的基础上，对需要补充、完善的数据一一确定负责部门，抓紧开展相关工作。比如：水雨情信息、工程险情信息、工程视频监控信息、防汛抗旱组织机构和能力建设信息、方案预案信息等。二是组织权威部门对有关数据进行科学定义，像编辑出版百科全书一样，对每一个数据都进行准确且唯一的定义，并要求各地强制执行。三是建立一整套数据更新机制，比如根据变化幅度、时间间隔、危急程度等确定更新频次，并由数据上报主体履行数据更新职责。四是提出数据共享清单。不仅要对其它有关已有数据提出共享清单，还要根据工作需要又属于其它部门职能范围内的尚未采集但确属防汛抗旱决策指挥调度工作必需的数据提出共享要求。五是建立数据共享利益分配机制。数据之所以孤岛化，关键在于没有在数据共享的同时建立相应的利益共享机制，大家都知道，数据里面有黄金，数据产生效益，光共享数据不共享利益是行不通的，因此数据共享的前提是建立利益共享机制，像支付著作版权税一样共享著作成果。
2、构建一套链路科学、传输精准、共享全面的数流体系。随着数据量的大幅度增加，及时掌握数据的来源和去向就显得极为重要，你的数据来自何方？是否是最新数据？你的数据谁在使用？等等。这就需要建立一整套数据流向监控体系（简称“数流体系”），对数据进行标识，在每一个调用环节进行识别和跟踪，这样做的好处一是可以掌握数据实时动态，对数据动态进行分析统计、监测预警，二是有关职能部门对这些数据更新后，可以及时推送告知最新的数据，避免共享部门依然在使用过时数据。当然，随着相关技术的发展，数流体系也可以为共享数据的利益共享提供有效手段。
3、构建一套尺寸适度、标识一致、要素相同的防汛抗旱地图体系。当前，信息系统在地图应用方面，存在底图各自为政、标识杂乱无章、更新无法同步等问题，同时受带宽的限制，难以做到快速共享，“一张图”的应用应运而生，很多部门在系统开发中都融合了“一张图”的理念，但目前大多数部门的“一张图”应用还不够全面，仅仅停留在一张底图或同一底图加部分要素的层次。要真正实现“一张图”目标，必须具备三个要素，一是要使用同一张底图，必须使用同一套权威部门出版发行的底图，二是要统一各要素标识符，确保同一要素采用相同的标识符，三是建立一套高效快捷的更新机制。按照“在谁区域谁负责”的原则，由相关部门根据职责对所辖区域的各类要素进行更新，并从后台对所涉及使用该要素的系统进行自动更新或通过推送短信方式进行更新，确保同一区域的要素无论那套系统中看到的都是相同的，都是最新的。另外，形成地图服务供远程调用已逐步代替传统的自行建设部署的方式，因此，必须根据网络带宽情况，合理确定地图服务的尺寸，确保能在可接受的时间内满足远程调用的需要。
4、构建一套规模适度、安全可靠、处理快捷的数据处理存储体系。受传统建设模式影响，每个信息化项目都是麻雀虽小五脏俱全，都需要购置不少功能雷同的服务器等，而且受项目投资限制，购买的服务器往往规模较小、档次较低，难以适应现代信息化建设的需要。一定要改变当前项目各自购置服务器等数据处理存储设备的做法，由各省（市、区）、流域机构水行政主管部门统一购置相关设施设备，或充分利用政府和企业建设的共用资源，如海南、浙江、贵州等，都是利用政府或企业的计算机资源，不仅能节约建设成本、减少运维工作量，同时能够应对短时间内的超大访问量。如浙江省水利厅于2012年将台风路径实时发布系统迁移至“阿里云计算中心”，有效应对了短期内超大访问量的冲击，系统运行平稳，其中2016年该系统最高日访问量达1600万次（最高一小时访问量突破200万次），年访问量达2.15亿次，85%来自移动用户访问。据分析，如果由省水利厅自建相关设施设备，仅维持该系统就需要购置13台性能优异的服务器。值得注意的是，由于防汛抗旱工作属于突发事件应对工作，数据链路不通直接影响工作的开展，甚至贻误抢险时机，造成重大损失，因此，利用各类云计算中心、大数据中心或统一建设云中心时，必须考虑关键数据和业务应用系统的本地备份。
5、开发一套业务清晰、功能合理、区域通用的业务应用体系。要对现有业务应用系统进行梳理合并，根据工作需要将所涉及到的业务应用系统进行归并和规划及应用整合，确定业务应用系统清单，并对每一个业务应用系统的功能进行定义，确定界限。要改变现有业务应用系统开发乱象，由省级防汛抗旱部门统一开发业务应用系统，地市县远程调度，这样可以集中资金开发系统，使系统整体水平得以大幅度提高。业务应用系统开发要特别注重大数据、物联网等先进信息化技术的应用。比如大数据的应用，就是要通过大数据挖掘技术对现有的数据以及将来可能产生的海量数据进行归类、分析，提炼出一些规律性的成果，如洪水发生时空分布规律、工程险情发生时空分布规律以及视频监控实时分析。从数据规模上看，水文数据、山洪灾害数据、工程视频监控数据和舆情数据等都可以利用大数据技术做进一步的挖掘。也可以利用大数据技术对涉及防汛抗旱工作的制约因素进行相关性分析，比如降雨与水旱灾情的关联分析、舆情与降雨的关联分析等等。比如可以探索将AR/VR技术用于工程险情抢护远程会诊、洪水调度实景模拟、溃坝溃堤洪水演进模拟和山洪泥石流灾害抢护分析等方面。比如利用智能技术，开发从降雨预报→洪水预报→调度方案制定→实时工情分析→调度方案评估→防洪工程闸门启闭等防洪调度全过程的智能化系统，也可以探索研发防汛值班机器人等。
6、开发一套取舍得当、操作简便、高效快捷的移动应用体系。防汛抗旱工作具有灾害突发性强、信息采集环境差、时效性要求高等特点，如何快速接收相关信息并进行相关分析、第一时间接收上级指挥部门调令、及时上报灾情险情关系到抢险救灾工作的成败，因此，开发移动应用体系至关重要。随着智能手机信息存储处理能力的提高、4G网络的普及以及未来5G网络技术的应用，移动端的作用将越来越显著，终将成为防汛抗旱信息采集和查询的主流终端。因此，开发适用的移动应用系统迫在眉睫。开发移动应用系统时，要对所有的信息进行科学分类，合理确定APP的规模和展示内容，大小要适度，既要防止需要多次点击才能查询到一个数据，也要避免APP数量大多，一旦不能确定该数据归属于哪个APP导致无法查询到该数据。要尽可能地把所有信息采集系统APP安装到移动端上，以便于及时采集相关信息。不仅把移动端打造成信息查询端，更要把移动端打造成信息采集端。要跟踪HTML5等跨屏技术的发展动态，一旦成熟，及时应用到移动业务应用系统开发中。
7、构建一个分类科学、分层合理、涵盖所有的综合信息展示平台。打造统一的综合信息展示平台，是当前信息化建设的必然趋势。有些地方在防汛抗旱指挥系统建设中，对打造统一信息展示平台进行了有效尝试，并取得了很多成果，值得借鉴和推广。构建统一的综合信息展示平台，就是要对所涉及的信息进行全面梳理、科学分类，首先将所有信息进行第一层分类，比如国家防汛抗旱指挥系统综合信息服务平台就根据工作需要将平台展示内容划分为实时监控、应急值守、本地会商、异地会商、协同办公和业务应用等六大版块，同时又对每一版块进行了分级。综合信息展示平台要做到所有的信息都能从平台查询到、所有查询到的信息在一张图的支持下可以在图上展示，即实现“两个所有”。其展示的信息主要来自两个方面，一是采集的原始数据，如水雨情、视频监控信息等，二是各类业务应用系统产生的成果数据，如洪水预报成果、洪水调度成果等。
8、建立一套及时高效、运转正常、保障有力的系统运行维护机制。运行维护机制一直是建设过程中较少考虑或考虑不够的内容，但是从实际情况看，一个良好的运行维护机制是保障建设成果持续应用不可或缺的环节。由于运行维护经费需待项目建成后由地方财政支出，而受地方财政的制约，很多地方的运行维护机制形同虚设，根本无法保障系统正常运行。因此，设计伊始就要把运行维护作为一项重要内容来考虑，组织机构、人员、费用等都要列入项目设中，特别是运行维护费用，要把系统建成后一定年限内的运行维护费用列入基建投资，并予以保证。各省、流域要根据实际情况建设一个或几个信息系统远程维护中心，主要解决县级和部分地市防汛抗旱指挥系统运行维护缺乏技术和人员的问题，确保系统正常运行和信息资源长效利用。也可以委托有实力的正规专业公司进行远程管理，各级政府以购买服务的方式完成基层信息系统运行维护工作。要制定相关规章制度，购置安全设施，确保系统安全运行。
本文仅就全国防汛抗旱指挥系统3.0架构和基本要求提出了一些粗浅的看法，还很不成熟和完善，希望各位致力于防汛抗旱指挥系统建设的仁人志士批评指正。