全國(guó)旱情監(jiān)測(cè)預(yù)警綜合平臺(tái)建設(shè)與應(yīng)用實(shí)踐

Construction and implementation of the National Drought Monitoring and Warning Comprehensive Platform

張學(xué)君，王興旺，屈艷萍，呂 娟，蘇志誠(chéng)

（1.中國(guó)水利水電科學(xué)研究院，100038，北京；2.水利部防洪抗旱減災(zāi)工程技術(shù)研究中心（水旱災(zāi)害防御中心），100038，北京）

摘要：針對(duì)我國(guó)大范圍干旱監(jiān)測(cè)預(yù)警與旱災(zāi)防御信息化建設(shè)存在的不足和問題，面向水利部旱災(zāi)防御預(yù)報(bào)、預(yù)警、預(yù)演、預(yù)案“四預(yù)”業(yè)務(wù)需求，提出了全國(guó)旱情監(jiān)測(cè)預(yù)警綜合平臺(tái)建設(shè)方案。通過構(gòu)建旱情監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)底板，貫通雨情-水情-墑情-農(nóng)情-旱情監(jiān)測(cè)鏈，采用自主研發(fā)的考慮下墊面的旱情綜合監(jiān)測(cè)評(píng)估技術(shù)體系，建成全國(guó)旱情監(jiān)測(cè)預(yù)警綜合平臺(tái)，實(shí)現(xiàn)了農(nóng)作物、林木、牧草、重點(diǎn)湖泊濕地等不同對(duì)象的旱情動(dòng)態(tài)監(jiān)測(cè)評(píng)估，并在2022年長(zhǎng)江流域特大干旱復(fù)盤、2023年西北夏秋連旱監(jiān)測(cè)以及2024年華北黃淮夏旱監(jiān)測(cè)中得以應(yīng)用驗(yàn)證，為干旱災(zāi)害防御工作提供了有效技術(shù)支撐。為進(jìn)一步提升旱災(zāi)防御的信息化、智能化與精準(zhǔn)化水平，平臺(tái)未來將針對(duì)數(shù)據(jù)、模型方法和實(shí)踐應(yīng)用等方面持續(xù)完善，拓展“四預(yù)”全過程業(yè)務(wù)體系，為糧食安全、供水安全及生態(tài)安全提供更有力保障。

關(guān)鍵詞：干旱；監(jiān)測(cè)預(yù)警；信息化；旱情綜合監(jiān)測(cè)；旱災(zāi)防御

作者簡(jiǎn)介：張學(xué)君，正高級(jí)工程師，主要從事水文氣象、干旱監(jiān)測(cè)預(yù)報(bào)、陸面模擬與全球變化等研究。

通信作者：屈艷萍，防洪抗旱減災(zāi)研究所副所長(zhǎng)，正高級(jí)工程師，主要從事抗旱減災(zāi)理論及技術(shù)等研究。E-mail：quyp@iwhr.com

基金項(xiàng)目：國(guó)家重點(diǎn)研發(fā)計(jì)劃課題（2023YFC3006604）；國(guó)家自然科學(xué)基金項(xiàng)目（52209060）；水利技術(shù)示范項(xiàng)目（JZ110161B0032025）；高端外國(guó)專家引進(jìn)計(jì)劃項(xiàng)目（JZ210117A0012025）。

DOI：10.3969/j.issn.1000-1123.2025.10.003

項(xiàng)目背景

在氣候變化背景下，全球干旱形勢(shì)嚴(yán)峻，呈現(xiàn)趨多、趨頻、趨廣態(tài)勢(shì)，旱情監(jiān)測(cè)顯得愈發(fā)重要。2024年《聯(lián)合國(guó)防治荒漠化公約》（UNCCD）指出，受干旱嚴(yán)重影響的地區(qū)包括幾乎整個(gè)歐洲（95.9%的土地）、美國(guó)西部地區(qū)、巴西、亞洲部分地區(qū)（尤其是東亞）和中非等，加強(qiáng)旱情監(jiān)測(cè)成為應(yīng)對(duì)干旱的首要選擇。我國(guó)21世紀(jì)以來幾乎每年都發(fā)生區(qū)域性干旱，如2001年華北黃淮春夏連旱、2006年川渝特大干旱、2010年西南五省大旱、2011年長(zhǎng)江中下游大旱、2021年珠江流域大旱和2022年長(zhǎng)江流域大旱。頻發(fā)的干旱對(duì)糧食安全、城鄉(xiāng)居民用水安全及生態(tài)安全構(gòu)成嚴(yán)重威脅。

為了應(yīng)對(duì)干旱和預(yù)防旱災(zāi)，美國(guó)在1999年通過整合多源數(shù)據(jù)建成了美國(guó)旱情監(jiān)測(cè)系統(tǒng)（U.S. Drought Monitor），并于2003年拓展至整個(gè)北美大陸。歐盟于2013年開發(fā)建成歐洲旱情監(jiān)測(cè)系統(tǒng)（European Drought Observatory），為整個(gè)歐洲地區(qū)提供動(dòng)態(tài)旱情監(jiān)測(cè)評(píng)估信息。我國(guó)以往多面向氣象、水文等要素進(jìn)行干旱監(jiān)測(cè)，但對(duì)不同承災(zāi)體（如農(nóng)作物、牧草、湖泊濕地等）受干旱影響的監(jiān)測(cè)相對(duì)較少，導(dǎo)致干旱災(zāi)害防御數(shù)字化和信息化水平不足，無法滿足數(shù)字孿生和智慧水利等水利新質(zhì)生產(chǎn)力發(fā)展要求。目前我國(guó)部分省份雖已建立了旱情監(jiān)測(cè)系統(tǒng)，但無法支撐全國(guó)大范圍的旱情監(jiān)測(cè)和旱災(zāi)防御決策。

為推動(dòng)水利高質(zhì)量發(fā)展、保障我國(guó)水安全，水利部部長(zhǎng)李國(guó)英多次強(qiáng)調(diào)，要精準(zhǔn)施策做好抗旱保供保灌，強(qiáng)化旱情監(jiān)測(cè)和中長(zhǎng)期預(yù)報(bào)，科學(xué)精準(zhǔn)實(shí)施水工程抗旱調(diào)度及應(yīng)急水量調(diào)度，建立健全應(yīng)對(duì)連續(xù)干旱、長(zhǎng)期干旱的供水安全保障體系。根據(jù)水利部關(guān)于加快補(bǔ)齊補(bǔ)強(qiáng)水旱災(zāi)害防御體系短板弱項(xiàng)的要求，建設(shè)全國(guó)尺度的旱情綜合監(jiān)測(cè)預(yù)警平臺(tái)，提升旱災(zāi)預(yù)報(bào)、預(yù)警、預(yù)演、預(yù)案“四預(yù)”能力，成為水旱災(zāi)害防御業(yè)務(wù)的重點(diǎn)任務(wù)和目標(biāo)。

建設(shè)目標(biāo)與總體架構(gòu)

按照水利部“需求牽引、應(yīng)用至上、數(shù)字賦能、提升能力”要求，以數(shù)字化、網(wǎng)絡(luò)化、智能化為主線，以數(shù)字化場(chǎng)景、智慧化模擬、精準(zhǔn)化決策為路徑，推進(jìn)全國(guó)旱情監(jiān)測(cè)預(yù)警綜合平臺(tái)建設(shè)。在已有國(guó)家防汛抗旱指揮系統(tǒng)二期工程建設(shè)基礎(chǔ)上，綜合氣象、水文、墑情、遙感等多源信息，同步考慮土地利用、灌溉條件、作物類型、物候情況等下墊面因素，開展農(nóng)作物、林木、牧草、重點(diǎn)湖泊濕地等旱情動(dòng)態(tài)監(jiān)測(cè)評(píng)估，實(shí)現(xiàn)旱情多源監(jiān)測(cè)信息和下墊面數(shù)據(jù)的數(shù)字化展示，建成首個(gè)適用全國(guó)尺度的旱情監(jiān)測(cè)預(yù)警綜合平臺(tái)，可逐日發(fā)布全國(guó)公里網(wǎng)格尺度的旱情綜合監(jiān)測(cè)“一張圖”，實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)和研判旱情形勢(shì)。全國(guó)旱情監(jiān)測(cè)預(yù)警綜合平臺(tái)總體構(gòu)架由監(jiān)測(cè)感知層、基礎(chǔ)設(shè)施層、數(shù)據(jù)服務(wù)層、平臺(tái)支撐層、業(yè)務(wù)應(yīng)用層等5個(gè)層次和標(biāo)準(zhǔn)規(guī)范與運(yùn)行管理、安全保障與運(yùn)維保障等兩個(gè)體系組成（見下圖）。

全國(guó)旱情監(jiān)測(cè)預(yù)警綜合平臺(tái)總體架構(gòu)

項(xiàng)目充分利用國(guó)家防汛抗旱指揮二期工程項(xiàng)目相關(guān)基礎(chǔ)設(shè)施設(shè)備，主要包括服務(wù)器、網(wǎng)絡(luò)設(shè)施、存儲(chǔ)設(shè)備、安全設(shè)施、GIS平臺(tái)以及數(shù)據(jù)庫平臺(tái)等，為全國(guó)旱情監(jiān)測(cè)預(yù)警綜合平臺(tái)正常穩(wěn)定運(yùn)行搭建基礎(chǔ)運(yùn)行環(huán)境。為適配國(guó)產(chǎn)化環(huán)境，平臺(tái)建設(shè)在適用國(guó)產(chǎn)水利云、國(guó)產(chǎn)化分布式數(shù)據(jù)庫Tbase基礎(chǔ)上，按照統(tǒng)一規(guī)范集成入水利云，保障數(shù)據(jù)與應(yīng)用安全。項(xiàng)目新建設(shè)的數(shù)據(jù)服務(wù)層是全國(guó)旱情監(jiān)測(cè)預(yù)警綜合平臺(tái)信息匯集和數(shù)據(jù)存儲(chǔ)與管理的基礎(chǔ)，充分利用已有數(shù)據(jù)庫成果，根據(jù)業(yè)務(wù)需要建設(shè)旱情監(jiān)測(cè)專用數(shù)據(jù)庫，提供數(shù)據(jù)訪問、數(shù)據(jù)存儲(chǔ)、數(shù)據(jù)備份、數(shù)據(jù)挖掘等各項(xiàng)數(shù)據(jù)管理服務(wù)。平臺(tái)支撐層為業(yè)務(wù)應(yīng)用層提供統(tǒng)一的技術(shù)架構(gòu)、運(yùn)行環(huán)境，包括通用的基礎(chǔ)支撐服務(wù)、“一張圖”支撐服務(wù)、移動(dòng)端支撐服務(wù)以及氣象干旱監(jiān)測(cè)產(chǎn)品制作、水文干旱監(jiān)測(cè)產(chǎn)品制作、旱情綜合監(jiān)測(cè)評(píng)估產(chǎn)品制作等服務(wù)。業(yè)務(wù)應(yīng)用層為水利部、省、地市、區(qū)縣等各級(jí)用戶提供Web和移動(dòng)應(yīng)用服務(wù)，是平臺(tái)應(yīng)用的核心體現(xiàn)。

全國(guó)旱情監(jiān)測(cè)預(yù)警綜合平臺(tái)建設(shè)進(jìn)展

為進(jìn)一步提升旱災(zāi)防御的數(shù)字化、信息化和智能化水平，圍繞旱災(zāi)“四預(yù)”業(yè)務(wù)需求，以旱情監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)底板、單指標(biāo)旱情監(jiān)測(cè)模型庫、旱情綜合監(jiān)測(cè)評(píng)估技術(shù)為基礎(chǔ)，開展全國(guó)旱情監(jiān)測(cè)預(yù)警綜合平臺(tái)建設(shè)。

1.旱情監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)底板

為做好精細(xì)化網(wǎng)格尺度的旱情監(jiān)測(cè)評(píng)估，在國(guó)家防汛抗旱指揮系統(tǒng)二期工程數(shù)據(jù)庫現(xiàn)有的實(shí)時(shí)雨水情監(jiān)測(cè)體系、墑情監(jiān)測(cè)體系及歷史和動(dòng)態(tài)旱情統(tǒng)計(jì)上報(bào)體系的基礎(chǔ)上，通過數(shù)據(jù)資源匯集、存儲(chǔ)和管理，建設(shè)全國(guó)旱情監(jiān)測(cè)預(yù)警綜合平臺(tái)的數(shù)據(jù)底板，提供旱情相關(guān)數(shù)據(jù)存儲(chǔ)、數(shù)據(jù)備份、數(shù)據(jù)挖掘和共享訪問等數(shù)據(jù)管理服務(wù)。數(shù)據(jù)底板由地理空間數(shù)據(jù)、基礎(chǔ)數(shù)據(jù)、監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)、業(yè)務(wù)管理數(shù)據(jù)、外部共享數(shù)據(jù)等構(gòu)成（見下表）。地理空間數(shù)據(jù)主要包括全國(guó)30m土地利用、地形高程、灌區(qū)分布、主糧作物（小麥、玉米、水稻）分布等?；A(chǔ)數(shù)據(jù)涉及全國(guó)各級(jí)行政區(qū)劃、三級(jí)流域劃分以及300多個(gè)主要河道站、9000多座報(bào)汛水庫的基礎(chǔ)屬性信息等。監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)匯集了水利部信息中心的雨水情監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)、遙感旱情監(jiān)測(cè)系統(tǒng)的遙感監(jiān)測(cè)成果和2000多個(gè)墑情站土壤濕度監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)。業(yè)務(wù)管理數(shù)據(jù)主要包括全國(guó)各?。ㄗ灾螀^(qū)、直轄市）統(tǒng)計(jì)上報(bào)的當(dāng)前作物受旱面積、待播耕地缺水缺墑面積、因旱飲水困難人口和大牲畜數(shù)據(jù)等。外部共享數(shù)據(jù)包括氣象部門共享的全國(guó)近2000個(gè)氣象站的氣象要素監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)和600多個(gè)農(nóng)氣站作物農(nóng)時(shí)資料等。平臺(tái)所有數(shù)據(jù)采用高擴(kuò)展性、高SQL兼容度、完整的國(guó)產(chǎn)化分布式TBase數(shù)據(jù)庫進(jìn)行存儲(chǔ)。

全國(guó)旱情監(jiān)測(cè)預(yù)警綜合平臺(tái)主要數(shù)據(jù)

2.單指標(biāo)旱情監(jiān)測(cè)模型庫

單指標(biāo)旱情監(jiān)測(cè)模型庫主要依托氣象、水文、遙感等監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)構(gòu)建單指標(biāo)監(jiān)測(cè)模型。根據(jù)地面氣象站長(zhǎng)序列降雨、溫度等數(shù)據(jù)，按照《氣象干旱等級(jí)》《區(qū)域旱情等級(jí)》等相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)，建立氣象干旱監(jiān)測(cè)模型庫，主要包括降水距平百分率、連續(xù)少雨日數(shù)、高溫日數(shù)、氣象干旱綜合指數(shù)、短期降水距平加權(quán)指數(shù)、相對(duì)濕潤(rùn)度指數(shù)等。根據(jù)各指標(biāo)計(jì)算結(jié)果劃分干旱等級(jí)，輸出站點(diǎn)計(jì)算數(shù)據(jù)、空間區(qū)域統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)等，生成柵格圖和表格等格式的旱情監(jiān)測(cè)產(chǎn)品。以雨水情和墑情數(shù)據(jù)為依托，按照《實(shí)時(shí)雨水情數(shù)據(jù)庫表結(jié)構(gòu)與標(biāo)識(shí)符》《農(nóng)業(yè)干旱等級(jí)》等國(guó)家和行業(yè)相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)要求，設(shè)計(jì)開發(fā)了水文干旱監(jiān)測(cè)模型庫，主要包括江河來水量距平產(chǎn)品、水庫蓄水統(tǒng)計(jì)（距平、同比、環(huán)比、有效蓄水率）產(chǎn)品、枯水告警產(chǎn)品、土壤墑情產(chǎn)品等。按照《水旱災(zāi)害遙感監(jiān)測(cè)評(píng)估技術(shù)規(guī)范》，基于MODIS中等分辨率遙感數(shù)據(jù)產(chǎn)品，構(gòu)建遙感旱情監(jiān)測(cè)模型庫，主要包括溫度狀態(tài)指數(shù)和歸一化水體指數(shù)等，實(shí)現(xiàn)全國(guó)范圍1km旱情遙感監(jiān)測(cè)，主要評(píng)估植被覆蓋度較高地區(qū)旱情和水體面積變化情況。

3.考慮下墊面的旱情綜合監(jiān)測(cè)評(píng)估技術(shù)體系

面向“精準(zhǔn)范圍、精準(zhǔn)對(duì)象、精準(zhǔn)時(shí)段、精準(zhǔn)措施”的干旱災(zāi)害防御要求，研究團(tuán)隊(duì)采用自主研發(fā)的考慮下墊面的旱情綜合監(jiān)測(cè)評(píng)估技術(shù)體系，基于氣象、水文、墑情、遙感等多源監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)，考慮土地利用、作物類型、作物農(nóng)時(shí)、灌區(qū)分布等下墊面條件，開發(fā)建設(shè)全國(guó)旱情監(jiān)測(cè)預(yù)警綜合平臺(tái)，其技術(shù)框架見下圖。

考慮下墊面的旱情綜合監(jiān)測(cè)評(píng)估技術(shù)框架

旱情綜合監(jiān)測(cè)評(píng)估技術(shù)體系包含分區(qū)分類旱情指標(biāo)篩選技術(shù)、指標(biāo)閾值動(dòng)態(tài)率定技術(shù)、旱情多指標(biāo)綜合技術(shù)和分布式旱情綜合監(jiān)測(cè)產(chǎn)品繪制技術(shù)等4項(xiàng)關(guān)鍵技術(shù)。

①分區(qū)分類旱情指標(biāo)篩選技術(shù)在區(qū)分耕地、林地、草地和重點(diǎn)湖泊濕地等類型基礎(chǔ)上，采用皮爾遜相關(guān)法和隨機(jī)森林等方法，從單指標(biāo)模型庫篩選適宜各分區(qū)特點(diǎn)且關(guān)聯(lián)不同受旱對(duì)象的評(píng)估指標(biāo)，當(dāng)評(píng)估對(duì)象為耕地時(shí)，動(dòng)態(tài)識(shí)別當(dāng)前在田作物類型，判定作物生育階段并結(jié)合作物需水特性篩選適宜指標(biāo)；

②指標(biāo)閾值動(dòng)態(tài)率定技術(shù)區(qū)分標(biāo)準(zhǔn)化指標(biāo)和非標(biāo)準(zhǔn)化指標(biāo)，結(jié)合監(jiān)測(cè)區(qū)域?qū)嶋H受旱情況采用累計(jì)頻率法對(duì)非標(biāo)準(zhǔn)化指標(biāo)的干旱等級(jí)閾值進(jìn)行動(dòng)態(tài)率定調(diào)整；

③旱情多指標(biāo)綜合技術(shù)采用眾數(shù)法、模糊數(shù)學(xué)法、代表性指標(biāo)法等，對(duì)篩選的干旱指標(biāo)劃分權(quán)重后進(jìn)行綜合計(jì)算，輸出每一個(gè)計(jì)算單元的旱情綜合監(jiān)測(cè)評(píng)估結(jié)果；

④最后采用分布式旱情綜合監(jiān)測(cè)產(chǎn)品繪制技術(shù)逐日自動(dòng)生成1km×1km網(wǎng)格的旱情綜合監(jiān)測(cè)“一張圖”。

國(guó)際上其他國(guó)家或地區(qū)的旱情監(jiān)測(cè)系統(tǒng)，如美國(guó)旱情監(jiān)測(cè)系統(tǒng)目前也采用多個(gè)旱情指標(biāo)的綜合加權(quán)，但在綜合旱情監(jiān)測(cè)結(jié)果基礎(chǔ)上只是疊加了作物圖層，表征受旱地區(qū)影響的作物種植面積；而疊加的作物可能并未處于生長(zhǎng)期，無法反映耕地或作物受旱面積。此次建設(shè)的全國(guó)旱情監(jiān)測(cè)預(yù)警綜合平臺(tái)采用考慮下墊面的旱情綜合監(jiān)測(cè)評(píng)估技術(shù)，在多個(gè)旱情指標(biāo)綜合時(shí)盡可能精確刻畫下墊面的特性。如區(qū)分作物生長(zhǎng)階段和需水特性，若當(dāng)前某類作物未處于生長(zhǎng)期，則不考慮該類作物的旱情；當(dāng)作物處于生長(zhǎng)旺盛時(shí)期，需水強(qiáng)烈，則通過動(dòng)態(tài)調(diào)整指標(biāo)閾值反映該作物當(dāng)前易受旱的特性。面向“精準(zhǔn)范圍”，逐日生成的高空間分辨率旱情綜合監(jiān)測(cè)結(jié)果，可精準(zhǔn)動(dòng)態(tài)定位全國(guó)各?。ㄗ灾螀^(qū)、直轄市）、市（州、盟）、縣（市、區(qū)）當(dāng)前不同程度旱情分布范圍，解決“哪里旱”的問題；面向“精準(zhǔn)對(duì)象”，綜合監(jiān)測(cè)結(jié)果展示全國(guó)農(nóng)作物、林木、牧草、重點(diǎn)湖泊濕地、因旱人畜飲水困難等不同承災(zāi)對(duì)象的實(shí)時(shí)旱情，解決“什么旱”的問題；面向“精準(zhǔn)時(shí)段”，通過研判全國(guó)主要作物生長(zhǎng)周期，掌握受旱地區(qū)作物生育階段與需水程度，解決“旱多久”的問題；面向“精準(zhǔn)措施”，通過分析灌區(qū)范圍、水庫實(shí)時(shí)蓄水情況、農(nóng)村供水工程規(guī)模及分布等，為“怎么辦”提供決策依據(jù)。

4.全國(guó)旱情監(jiān)測(cè)預(yù)警綜合平臺(tái)功能

貫通雨情-水情-墑情-農(nóng)情-旱情等全方位監(jiān)測(cè)鏈，在旱情監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)底板、模型庫、旱情綜合監(jiān)測(cè)評(píng)估技術(shù)基礎(chǔ)上，建成全國(guó)旱情監(jiān)測(cè)預(yù)警綜合平臺(tái)，逐日生成旱情綜合監(jiān)測(cè)一張圖，支撐旱情監(jiān)測(cè)預(yù)警的數(shù)字化場(chǎng)景、智慧化模擬、精準(zhǔn)化決策。

綜合平臺(tái)功能主要包括綜合監(jiān)測(cè)、對(duì)比分析、單指標(biāo)監(jiān)測(cè)、監(jiān)測(cè)與上報(bào)對(duì)比、會(huì)商發(fā)布、系統(tǒng)管理等六大功能模塊。

①綜合監(jiān)測(cè)模塊提供了旱情綜合監(jiān)測(cè)結(jié)果與農(nóng)作物、因旱飲水困難、林木、牧草、重點(diǎn)湖泊濕地等不同對(duì)象監(jiān)測(cè)結(jié)果的查詢與統(tǒng)計(jì)分析，展示不同旱情等級(jí)（輕旱、中旱、重旱、特旱）對(duì)應(yīng)的空間分布圖，農(nóng)作物旱情監(jiān)測(cè)可動(dòng)態(tài)查詢?cè)谔镒魑镱愋?、生長(zhǎng)階段、主糧作物需水程度等詳細(xì)信息，為精準(zhǔn)掌握受旱對(duì)象提供支撐；

②對(duì)比分析模塊包含旱情對(duì)比和旱情演變兩個(gè)子模塊，展示同一指標(biāo)不同時(shí)間段或同一時(shí)間段不同指標(biāo)的旱情監(jiān)測(cè)對(duì)比結(jié)果，可用于區(qū)分全國(guó)各地區(qū)不同干旱類型以及干旱的演變過程；

③單指標(biāo)監(jiān)測(cè)模塊展示了氣象、水文、遙感等20余個(gè)單指標(biāo)旱情監(jiān)測(cè)產(chǎn)品，為精準(zhǔn)分析不同類型干旱的范圍、程度及發(fā)展趨勢(shì)提供了重要依據(jù)；

④監(jiān)測(cè)與上報(bào)對(duì)比模塊為旱情現(xiàn)場(chǎng)核查和系統(tǒng)監(jiān)測(cè)校正提供了端口，包括手機(jī)端App與Web端軟件上報(bào)2種方式。通過將現(xiàn)場(chǎng)拍攝、記錄的旱情信息逐級(jí)上報(bào)、逐級(jí)審核，對(duì)監(jiān)測(cè)旱情等級(jí)進(jìn)行校核，提升旱情監(jiān)測(cè)評(píng)估的精準(zhǔn)性；

⑤會(huì)商發(fā)布模塊基于旱情綜合監(jiān)測(cè)評(píng)估結(jié)果，輔助專題會(huì)商業(yè)務(wù)場(chǎng)景，將相關(guān)的氣象、水文、作物、旱情評(píng)估、旱警等信息匯總展示，為抗旱措施的精準(zhǔn)實(shí)施和決策提供支撐；

⑥系統(tǒng)管理模塊主要考慮全國(guó)、省、市、縣等不同類型用戶對(duì)平臺(tái)相關(guān)信息和功能進(jìn)行管理設(shè)置，如用戶類型、角色權(quán)限、單指標(biāo)監(jiān)測(cè)產(chǎn)品和訪問日志等。

平臺(tái)應(yīng)用情況

全國(guó)旱情監(jiān)測(cè)預(yù)警綜合平臺(tái)以實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)感知、數(shù)據(jù)底板、單指標(biāo)模型庫、旱情綜合監(jiān)測(cè)評(píng)估技術(shù)為基礎(chǔ)，圍繞抗旱減災(zāi)核心目標(biāo)，實(shí)現(xiàn)了旱情監(jiān)測(cè)預(yù)警的實(shí)時(shí)化、數(shù)字化、網(wǎng)格化，初步建成了“逐日監(jiān)測(cè)—每周發(fā)布簡(jiǎn)報(bào)—10天風(fēng)險(xiǎn)研判”的旱情監(jiān)測(cè)預(yù)警機(jī)制，分區(qū)域分對(duì)象分時(shí)段分析研判旱情發(fā)展趨勢(shì)，及時(shí)發(fā)出干旱預(yù)警，從建設(shè)期到目前業(yè)務(wù)化運(yùn)行為全國(guó)范圍的旱情監(jiān)測(cè)、旱災(zāi)防御發(fā)揮了重要支撐作用。

1.2022年長(zhǎng)江流域特大干旱復(fù)盤

全國(guó)旱情監(jiān)測(cè)預(yù)報(bào)綜合平臺(tái)在建設(shè)期對(duì)2022年長(zhǎng)江流域特大干旱孕育過程進(jìn)行了復(fù)盤和驗(yàn)證（見下圖）。7—10月長(zhǎng)江流域累計(jì)面雨量比多年平均值偏少約四成，中下游地區(qū)8—9月降水量同比偏少甚至超過七成，導(dǎo)致出現(xiàn)1961年以來最嚴(yán)重的氣象水文干旱。7月長(zhǎng)江上游旱情開始露頭，并迅速向中下游蔓延；8月中下旬旱情已發(fā)展至四川、重慶、湖北、湖南、安徽、江西、河南、貴州、江蘇和陜西等10個(gè)省（直轄市）；9月上旬西南、江淮等地出現(xiàn)強(qiáng)降雨過程，氣象干旱逐漸緩解。水文干旱的發(fā)展過程總體滯后于氣象干旱，重點(diǎn)斷面的來水監(jiān)測(cè)結(jié)果顯示，8月江河來水偏少約五成，9月偏少近七成，10月仍偏少六成以上。

長(zhǎng)江流域月降水距平百分率動(dòng)態(tài)變化

長(zhǎng)江流域?qū)崪y(cè)土壤相對(duì)濕度動(dòng)態(tài)變化

嚴(yán)重的氣象水文干旱同時(shí)導(dǎo)致了農(nóng)業(yè)干旱的持續(xù)。8月旱情迅速發(fā)展，中下旬長(zhǎng)江流域大范圍土壤缺墑。統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)顯示，8月下旬耕地受旱面積已達(dá)6632萬畝，此時(shí)上游水稻大部分進(jìn)入灌漿結(jié)實(shí)期，部分處于抽穗揚(yáng)花期，中下游一季稻處于拔節(jié)孕穗期，雙季晚稻處于返青分蘗期。水稻抽穗灌漿期對(duì)溫度、水分反應(yīng)敏感，是產(chǎn)量形成和豐收關(guān)鍵期，也是灌溉用水高峰期。平臺(tái)8月25日動(dòng)態(tài)監(jiān)測(cè)結(jié)果顯示，長(zhǎng)江流域耕地受旱面積約6915萬畝，與統(tǒng)計(jì)結(jié)果相對(duì)誤差為4.3%。9月耕地旱情仍在持續(xù)，至10月底，隨著秋糧作物陸續(xù)收割、群眾生活用水通過應(yīng)急供水措施得以基本保障，流域干旱才基本解除。通過平臺(tái)動(dòng)態(tài)監(jiān)測(cè)的土壤墑情和耕地受旱情況可為抗旱應(yīng)急調(diào)水提供重要參考。

2.2023年西北夏秋連旱監(jiān)測(cè)應(yīng)用

2023年8月，我國(guó)西北地區(qū)長(zhǎng)期未降雨，大部分地區(qū)連續(xù)少雨日超過30天，持續(xù)氣象干旱導(dǎo)致農(nóng)作物受旱并出現(xiàn)較為嚴(yán)重的飲水困難情況。全國(guó)旱情監(jiān)測(cè)預(yù)警綜合平臺(tái)動(dòng)態(tài)監(jiān)測(cè)結(jié)果實(shí)時(shí)顯示了我國(guó)西北地區(qū)的旱情發(fā)展態(tài)勢(shì)。根據(jù)8月20日統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)，內(nèi)蒙古、陜西、甘肅和寧夏各?。ㄗ灾螀^(qū)）耕地受旱面積分別為1310.58萬畝、369.43萬畝、248.18萬畝、227.69萬畝，平臺(tái)23日監(jiān)測(cè)的受旱面積分別為1234.52萬畝、419.31萬畝、262.08萬畝、181.33萬畝，監(jiān)測(cè)結(jié)果與統(tǒng)計(jì)上報(bào)結(jié)果基本一致，有效展示了旱情分布情況，受旱區(qū)域主要集中在內(nèi)蒙古鄂爾多斯、烏蘭察布、錫林郭勒，陜西榆林，甘肅武威、金昌、酒泉、張掖和寧夏固原、吳忠、中衛(wèi)等地區(qū)。除了農(nóng)作物旱情監(jiān)測(cè)，西北地區(qū)牧草受旱面積監(jiān)測(cè)結(jié)果約2.9億畝，受旱牧區(qū)同時(shí)面臨著人畜飲水困難情況，綜合監(jiān)測(cè)結(jié)果為不同對(duì)象的抗旱減災(zāi)措施實(shí)施和盡可能降低經(jīng)濟(jì)損失發(fā)揮了作用。

3.2024年華北、黃淮夏旱監(jiān)測(cè)應(yīng)用

2024年5月，華北、黃淮、江淮等地降水偏少，加之高溫天氣，出現(xiàn)待播耕地缺墑和已播作物受旱情況。針對(duì)此次突發(fā)性大范圍干旱，北方地區(qū)省級(jí)抗旱業(yè)務(wù)系統(tǒng)無法進(jìn)行有效監(jiān)測(cè)，且統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)時(shí)效性不足，無法反映旱情發(fā)展過程?；谌珖?guó)旱情監(jiān)測(cè)預(yù)警綜合平臺(tái)，綜合氣象、水文、墑情、遙感等多源監(jiān)測(cè)信息，采用自主研發(fā)的旱情綜合監(jiān)測(cè)評(píng)估技術(shù)，開展了各省農(nóng)作物旱情發(fā)展過程監(jiān)測(cè)分析（見下圖）。6月以來，華北、黃淮等北方地區(qū)8個(gè)省耕地受旱面積呈現(xiàn)先增大后逐漸減小趨勢(shì)。其中河南省旱情變化較為顯著，6月上旬，河南省耕地受旱面積快速增大，高峰期接近3000萬畝；隨著水利工程抗旱灌溉措施實(shí)施和區(qū)域降雨影響，6月16日以后旱情得到緩解。6月下旬，河北、山東和山西3個(gè)省受旱面積相對(duì)較大，監(jiān)測(cè)和統(tǒng)計(jì)結(jié)果顯示均超過700萬畝。6月26日結(jié)果顯示，受旱嚴(yán)重區(qū)域主要包括河北張家口、滄州、保定，山西運(yùn)城、忻州、呂梁、晉中以及山東臨沂、濰坊、泰安等地市。

2024年華北黃淮地區(qū)夏旱期間 8個(gè)省耕地受旱面積變化分析

展望

依托國(guó)家防汛抗旱指揮二期工程已建的監(jiān)測(cè)感知體系和基礎(chǔ)設(shè)施設(shè)備，貫通雨情-水情-墑情-農(nóng)情-旱情監(jiān)測(cè)鏈，以旱情監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)底板、模型庫和考慮下墊面的旱情綜合監(jiān)測(cè)評(píng)估技術(shù)體系為基礎(chǔ)，建成了首個(gè)全國(guó)尺度的旱情監(jiān)測(cè)預(yù)警綜合平臺(tái)，并在2022年以后歷次典型區(qū)域干旱事件中發(fā)揮作用。此外，依托平臺(tái)監(jiān)測(cè)的當(dāng)前旱情并接入未來10天降水預(yù)報(bào)數(shù)據(jù)，開展了未來旱情風(fēng)險(xiǎn)分析，預(yù)測(cè)旱情態(tài)勢(shì)。但為更好地滿足抗旱工作要求，提升旱災(zāi)防御的信息化、智能化與精準(zhǔn)化水平，平臺(tái)需進(jìn)一步完善，如由于墑情監(jiān)測(cè)站點(diǎn)少且分布不均，未來可結(jié)合地面監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)對(duì)遙感土壤水分?jǐn)?shù)據(jù)進(jìn)行降尺度，彌補(bǔ)墑情監(jiān)測(cè)空間精度不足的問題；考慮下墊面的旱情綜合監(jiān)測(cè)評(píng)估技術(shù)涉及參數(shù)多，且不同對(duì)象的參數(shù)化方案在時(shí)空尺度的率定驗(yàn)證仍需持續(xù)開展。因此未來需通過增加數(shù)據(jù)觀測(cè)網(wǎng)站點(diǎn)密度、優(yōu)化模型算法和參數(shù)、完善旱情校核功能，拓展預(yù)報(bào)、預(yù)警、預(yù)演、預(yù)案“四預(yù)”全面業(yè)務(wù)功能，增強(qiáng)旱災(zāi)防御“四預(yù)”全過程分析能力。平臺(tái)建設(shè)完善需錨定“確保城鄉(xiāng)居民飲水安全，確保規(guī)?；B(yǎng)殖和大牲畜用水安全，全力保障灌區(qū)農(nóng)作物時(shí)令灌溉用水”旱災(zāi)防御目標(biāo)，進(jìn)一步提升“四個(gè)精準(zhǔn)”水平，為最大限度減輕干旱影響和損失提供更好的支撐作用。

Abstract: To address the shortcomings and challenges in the informatization construction of large-scale drought monitoring, early warning and disaster prevention in China, this study proposes the construction scheme for the National Drought Monitoring and Warning Comprehensive Platform faced with the “Four-Pre” (forecast, warning, rehearsal and planning) requirements for drought prevention of the Ministry of Water Resources. The National Drought Monitoring and Warning Comprehensive Platform was established through a unified drought monitoring data foundation integrating precipitation, hydrological conditions, soil moisture, agricultural and drought information, and a self-developed comprehensive monitoring and evaluation technology system that considers underlying surface characteristics to realize dynamic drought assessment of various targets including cropland, forest, pasture, and key lake/wetlands. The platform was successfully applied in the 2022 extreme drought review in the Yangtze River Basin, the 2023 consecutive summer-autumn drought monitoring in northwest China, and the 2024 summer drought monitoring in the Huang-Huai regions in north China, and demonstrated the effective technical support for drought disaster prevention. To further enhance the informatization, intelligence and precision of drought prevention, future improvements will be needed in terms of data, modelling and practical application, as well as application expansion by establishing a complete “forecast-warning-rehearsal-planning” operational system. These enhancements could better safeguard food security, water supply security and ecological security.

Keywords: drought; monitoring and warning; informatization; drought comprehensive monitoring; drought disaster prevention

本文引用格式：

張學(xué)君，王興旺，屈艷萍，等.全國(guó)旱情監(jiān)測(cè)預(yù)警綜合平臺(tái)建設(shè)與應(yīng)用實(shí)踐[J].中國(guó)水利，2025（10）：13-19.

責(zé)編李博遠(yuǎn)

校對(duì)熊璠

審核王慧

監(jiān)制軒瑋

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