《牧区草原旱情监测预测评估系统》

ICS

CCS

T

团体标准

T/CIXXX-2023

T/CIXXX-2022

牧区草原旱情监测预测评估系统

InnerMongoliagrasslanddroughtmonitoringandpredictionevaluationsystem

（征求意见稿）

2024-X-X发布2024-X-X实施

 中国国际科技促进会 发布

T/CIXXX—2024

牧区草原旱情监测预测评估系统

1范围

本文件规定了牧区草原旱情监测预测评估系统相关术语和定义、系统原理、技术原则、

系统架构、系统功能和配套装置。

本文件适用于我国北方内蒙古地区的牧区旱情监测、灾情预测预警、防旱减灾措施制定

和水资源合理配置等业务化工作，适用于灾害学、气象学、水利工程、遥感技术、生态学和

农牧业科学等领域的科研和技术人员开展机理研究。

2规范性引用文件

下列文件中的内容通过文中的规范性引用而构成本文件必不可少的条款。其中，注日期

的引用文件，仅该日期对应的版本适用于本文件；不注日期的引用文件，其最新版本（包括

所有的修改单）适用于本文件。

GB/T34817农业干旱预警等级

GB/T20481气象干旱等级

GB/T29366北方牧区草原干旱等级

GB/T32135区域旱情等级

GB/T32136农业干旱等级

SL663干旱灾害等级标准

3术语和定义

下列术语和定义适用于本文件。

3.1

牧区草原Pastoralgrassland

以利用天然草原为主业，以畜牧业生产为主的地区。

3.2

草原旱情Grasslanddrought

长时期降水偏少，造成空气干燥、土壤缺水，使牧草水分发生亏缺，影响牧草正常返青、

生长发育而导致的草地地上生物量减少的情况。

3.3

干旱监测Droughtmonitor

利用气象、水文、卫星遥感等信息对干旱发生、持续、缓和及解除等实况进行监测和分

析。

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3.4

干旱预测droughtprediction

一种基于历史和现有数据，通过运用各种数学、统计和机器学习等方法来预测未来特定

地区可能发生的干旱状况的过程。

3.5

旱情监测预测评估系统Evaluationsystem

旱情监测预测评估系统是集计算机容错技术和RAID等技术，基础观测数据信息采集、

数据信息分析、卫星遥感干旱监测图提取、干旱分析评估和预测预警等功能于一体的综合性

平台。

4.系统原理

牧区草原旱情监测预测评估系统原理旨在为了满足内蒙古牧区抗旱减灾业务发展需求，

采用B/S的框架研制开发，集基础观测数据信息采集、数据信息分析、卫星遥感干旱监测图

提取、干旱分析评估和预测预警等功能于一体，综合多种分析方法，为抗旱减灾工作提供及

时可靠的技术支持。该系统综合性干旱监测预测评估系统平台，包括数据接入、旱情监视、

旱情监测、旱情预测、旱情评估、抗旱能力综合评价、旱灾评估、成果输出、数据与系统管

理共9大分系统(如图1所示)。

图1系统构成

5.技术原则

5.1旱情信息精确提取

在牧区草原旱情监测预测评估系统中，旱情信息精准提取是至关重要的考虑因素。在减

灾模型的建立中，应将遥感信息与地面数据进行精准耦合，保障模型的准确和适用性。

5.2海量实时数据的高并发处理

在牧区草原旱情监测预警系统中，海量实时数据的高并发处理是指通过采用支持并行计

算、异步响应的高并发处理架构，及时有效的将现场信息报送到各分系统中，为灾害发生时

的应急指挥提供有效支撑的能力。

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5.3影像存储与智能管理

在牧区草原旱情监测预警系统中，影像存储与智能管理需要高效的存储体系架构、科学

的交换模型，实现在广泛分析现有理论技术和实践方法的基础上，解决数据组织、索引机制、

交换方法和检索机制等理论问题和实现技术难题的能力。

5.4自动化处理

自动化处理为牧区草原旱情监测预警系统提供了对遥感影像进行高性能处理技术和自

动化处理加工技术，确保系统数据在软件中能够正常运行，并使系统能够实现集中对影像数

据进行切片划分、任务分配、资源调度的功能。

5.5基于面向服务架构的信息同步

在牧区草原旱情监测预测评估系统中，基于面向服务架构的信息同步是指系统面向旱情

监视、旱情遥感监测、旱情预测、旱情评估、旱灾评估和抗旱能力综合评价等业务应用，实

现相关业务数据与信息同步机制的能力。

5.6高效性

在牧区草原旱情监测预测评估系统中，高效性是指系统充分集成计算机容错技术和

RAID等技术，实现资源和信息共享，提高设备利用率，降低能耗；系统采用组件式开发技

术，有助于保证业务应用组件的升级、更新和维护。

5.7安全性

在牧区草原旱情监测预测评估系统中，用户可以通过浏览器随时随地访问系统信息，通

过网络安全服务机制，保证数据的机密性和完整性。

5.8实用性

在牧区草原旱情监测预测评估系统中，实用性是指系统充分发挥WebGIS在整体业务应

用开发中的作用，利用ArcGIS提供的Python算法接口及ArcGISServer功能，提供覆盖内

蒙牧区和林区的17种干旱指标的计算与结果展示，充分利用图形和表格等可视化手段，满

足抗旱业务的需求的功能。

5.9可管理性

在牧区草原旱情监测预测评估系统中，采用集中式管理加分布式实施的可管理性平台，

满足一个平台，省、盟（市）、旗（县）三级同时共用，用户角色与权限设置交互授权管理。

5.10开放性与兼容性

在牧区草原旱情监测预测评估系统中，系统平台具有开放，兼容和可互联环境，在硬件

支撑能力满足要求的前提下，服务器端能够保证浏览查询、汇总统计的速度不大于5秒。

6.系统架构

牧区草原旱情监测预测评估系统的架构设计包括技术架构和开发架构。其中技术架构包

含多个层次，从基础设施层到用户层，每一个层次都有特定的功能和责任（如图2所示）。

牧区草原旱情监测预测评估系统技术架构应包括（但不限于）如下组成部分：

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6.1基础设施层

基础设施层包括两个部分，为系统提供各类软、硬件的基础设施支撑。

6.2数据层

数据层主要实现对遥感影像数据库、抗旱综合数据库、社会经济数据库以及其他数据的

统一存储管理，是为系统提供信息服务的各类旱灾评估信息的集合，包括专用地图、历史旱

灾数据、算法模型信息等。

6.3服务层

服务层是将应用层中的各个应用系统的与业务逻辑无关的通用支撑功能分离出来，构成

可以被不同系统进行调用的构件集、服务集，实现对功能的重用。

6.4应用层

应用层主要包含系统的前台和后台的不同软件功能单元，采用前端综合显示与业务受理

以及后台综合管理两个方面来划分应用。同时以灵活、松散耦合的方式，根据完整、明细的

数据架构，建立数据的集中存储与访问策略、制定统一的数据标准规范，来完成各系统间的

数据集成。

6.5用户层

用户层是本平台统一信息服务的窗口，其它用户或者系统通过用户层实现对数据和服务

的统一访问。用户层主要面向业务使用人员和系统维护人员，提供一个旱情监测预测评估系

统的统一入口，从而为不同类型的用户提供一站式的数据服务。

图2牧区草原旱情监测预测评估系统架构

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系统开发架构总体采用C/S+B/S的混合框架。主要包含数据接入分系统、旱情监视分系

统、旱情监测分系统、旱情预测分系统、旱情评估分系统、抗旱能力综合评价分系统、旱灾

评估分系统、成果输出分系统、数据与系统管理分系统等模块，不同系统模块需要较多的人

机交互或模型分析的功能（见图3）。

图3系统开发架构

7.系统功能

牧区草原旱情监测预测评估系统的功能旨在实现内蒙古牧区旱情的实时动态监测预测

和评估，该系统由首页、监测、预测、评估、参数率定、数据管理、系统管理7个功能模块

组成（见图4），以提高自治区牧区草原旱情监测、预警信息化水平，强化自治区牧区草原

旱情信息分析处理的能力和信息保证能力，实现牧区抗旱工作的业务化应用。

7.1系统首页

牧区草原旱情监测预测评估系统的首页功能要求应包含以下内容：

（a）提供菜单区；该区域显示系统名称，系统模块名称以及用户区设置。使用户可以

在用户区设置修改密码或者点击“登录”或“退出”系统。

（b）提供左侧功能区；该区域包括4个图标信息，即“区域类型”能够实现关于内蒙

古全区、牧区、林区的切换。“历史旱情”能够实现历史旱情的查询与展示功能。

“图层管理”能够实现基础图层、业务图层、站点图层的显示与隐藏功能。“地图

标绘”能够实现点、线、面的测量功能。

（c）提供视图区；该区域能够展示内蒙全区的行政区划、最新一期的干旱分布等涉及

空间信息的数据。

（d）提供右侧信息区：该区域能够展示最新一期系统公告、旱情预警等级、上报的受

灾情况（人口、牲畜以及草场受旱面积）、各等级旱情面积统计及各等级旱情面积

的变化情况（显示当前一期往前推7期的面积变化）。

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7.2监测

牧区草原旱情监测预测评估系统的监测功能要求应包含以下内容：

（a）提供地面旱情监测指标计算；该模块能够提供对全区、牧区、林区基于站点数据

的干旱指标的计算与结果展示。包括6种气象干旱指标（PA/SPI/SPEI/MI/PDSI/

MCI）、4种水文干旱指标（RA/RSVA/DGRW/RZ）、2种牧业干旱指标（DNP/RSM）、2

种林业干旱指标（SPI/SPEI）、1种社会经济干旱指标（区域供需差值）。

（b）提供遥感旱情监测指标计算；该模块能够提供对全区、牧区以及林区的遥感干旱

指标的查询与展示功能。包括（VCI/TVDI/VSWI）3种遥感干旱指标。

（c）提供监测指标对比，该模块能够实现对同一区域、不同干旱指标、不同尺度、不

同时间的对比。

7.3预测

牧区草原旱情监测预测评估系统的预测功能要求应包含以下内容：

（a）提供气象要素预报；该模块能够实时接入气象部门关于降雨、气温的预报数据，

提供对应预报时段数据的展示、全自治区各区域的预报平均值的计算与查询。

（b）提供干旱指标预测查询；该模块能够对MCI、SPI、SPEI指数继续计算和查询功能，

并在右侧展示所选区域的各等级旱情的面积统计值。

7.4评估

牧区草原旱情监测预测评估系统的评估功能要求应包含以下内容：

（a）提供旱情强度评估；该模块能够对SPI、SPEI、MCI、PDSI等多种干旱指标的强度

进行评估。

（b）提供旱情频率分析；该模块包括“频率分析”与“站次比分析”两部分，能够实

现某一地区在统计时段内各等级旱情在春季、夏季、秋季、冬季以及全年的频率

分布的展示与计算。

（c）提供旱灾评估；该模块能够通过各地的旱灾上报数据，以表格、地图形式展示用

户所选区域的牧区受旱面积、人畜受灾情况、水利工程蓄水情况及其它旱情。

（d）提供抗旱能力评价；该模块能够以表格、地图形式展示用户所选区域的抗旱能力

评价结果。使用户能够通过输入时间、区域、指标，查询所选区域的背景条件评

价、水利工程条件评价、经济发展条件评价、科技发展条件评价、抗旱服务管理

水平评价及抗旱能力综合评价结果。

7.5参数率定

牧区草原旱情监测预测评估系统的参数率定功能包含以下内容：

（a）提供干旱等级阈值率定；该模块基于干旱的实测数据或者历史旱情资料，能够对

月（季节或年）尺度的各等级旱情发生的频数（频率）进行统计。改变干旱指标

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的等级阈值，进行重新统计，对比实测数据的频数与干旱指标的频数，将卡方检

验结果作为标准，对该指标的干旱等级阈值进行率定。

（b）提供抗旱能力评价计算；该模块能够对区域的抗旱能力进行综合的评价，并将评

价结果进行展示。

7.6数据管理

牧区草原旱情监测预测评估系统的数据管理功能要求应包含以下内容：

（a）提供数据上传；该模块能够实现“社会经济数据”、“灾情数据”和“抗旱能力评

价数据”的上传功能，用户可以在数据上传页面上查看上传记录和信息。

（b）提供数据检索；该模块能够对系统的主要数据库进行前端的展示、数据的检索查

询。

（c）提供专题图输出；该模块能够支持专题图的检索、查询与下载功能。

7.7系统管理

牧区草原旱情监测预测评估系统的系统管理功能要求应包含以下内容：

（a）提供用户管理；该模块能够允许管理员对登录系统账号进行管理，包括账号的增、

删、改、查等功能。

（b）提供角色管理；该模块能够允许管理员对登录系统的角色以及每个角色所拥有的

权限进行设置与分配。

（c）提供菜单管理；该模块使管理员可以查询到系统各菜单的名称、存放路径以及对

菜单的描述。

（d）提供日志管理；该模块使管理员可以查看/删除用户登录系统的IP、以及相关的

操作、操作时间等信息。

（e）提供系统公告；该模块使管理员可以定期发布信息。

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图4系统功能组成图

8.配套装置

牧区草原旱情监测预测评估系统的配套装置通常涵盖硬件、软件和网络基础设施，以支

持系统的正常运行和性能提升，应包含以下配置要素：

（a）服务器和存储设备：提供高性能WEB服务器资源，并构建高效的存储体系架构，

能