省級(jí)治水管理信息系統(tǒng)的研究及實(shí)現(xiàn)
——以浙江省“清三河”信息管理系統(tǒng)為例

金洪芳

(浙江省第二測(cè)繪院，浙江 杭州 310012)

?

省級(jí)治水管理信息系統(tǒng)的研究及實(shí)現(xiàn)
——以浙江省“清三河”信息管理系統(tǒng)為例

金洪芳

(浙江省第二測(cè)繪院，浙江 杭州 310012)

Research and Implementation of Province Water Conservancy Information System：Taking River Clean-up Information System of Zhejiang Province as an Example

JIN Hongfang

摘要：目前，我國(guó)水資源嚴(yán)重短缺，污染日益嚴(yán)重，其治理工作刻不容緩。為實(shí)現(xiàn)治水管理工作的信息化、規(guī)范化、高效化，本文通過調(diào)研“五水共治”前期的“清三河”專項(xiàng)行動(dòng)對(duì)測(cè)繪地理信息的需求，在建設(shè)浙江省“清三河”行動(dòng)地理空間數(shù)據(jù)庫(kù)和開展全省典型河流無(wú)人機(jī)遙感監(jiān)測(cè)的基礎(chǔ)上，開發(fā)了浙江省“清三河”信息管理系統(tǒng)，實(shí)現(xiàn)了全省“三河”的“顯示、分析、監(jiān)測(cè)”，取得了較好的實(shí)際效果和應(yīng)用反響。

關(guān)鍵詞：五水共治；清三河；無(wú)人機(jī)遙感監(jiān)測(cè)；天地一體全景；天地圖

我國(guó)是一個(gè)人口眾多的農(nóng)業(yè)大國(guó)，水資源嚴(yán)重短缺，淡水資源總量為28 000億m3，占全球水資源的6%，人均只有2200 m3，僅為世界平均水平的1/4，是全球人均水資源最貧乏的國(guó)家之一[1]。近年來(lái)，隨著工業(yè)化和城鎮(zhèn)化的推進(jìn)，水環(huán)境污染問題日益嚴(yán)重。水環(huán)境污染問題已經(jīng)嚴(yán)重威脅國(guó)家生態(tài)安全、影響社會(huì)可持續(xù)發(fā)展和損害公民環(huán)境權(quán)益[2]。“十二五”期間，全國(guó)各地加強(qiáng)了水環(huán)境的治理，浙江省委十三屆四次全會(huì)提出了“治污水、防洪水、排澇水、保供水、抓節(jié)水”即“五水共治”行動(dòng)，以“清三河”行動(dòng)為治水突破口，以持續(xù)改善水環(huán)境為核心，重點(diǎn)整治全省各地主要干流和支流，以及嚴(yán)重影響群眾生活質(zhì)量的黑河、臭河、垃圾河(簡(jiǎn)稱“三河”)。

為推動(dòng)技術(shù)治水，浙江省測(cè)繪地理信息局利用各種地理信息資料、產(chǎn)品及高新的技術(shù)、設(shè)備，從數(shù)據(jù)獲取、加工建庫(kù)、系統(tǒng)建設(shè)等方面主動(dòng)服務(wù)“五水共治”。從數(shù)據(jù)獲取層面，使用固定翼無(wú)人機(jī)和六旋翼飛行器等低空遙感監(jiān)測(cè)技術(shù)對(duì)待治理典型河流進(jìn)行航攝和航拍，獲取這些流域地面分辨率為0.08 m的正射影像、高清視頻及360°空中全景。從數(shù)據(jù)建庫(kù)層面，按照統(tǒng)一的標(biāo)準(zhǔn)和技術(shù)要求，對(duì)全省6347條垃圾河、黑河、臭河進(jìn)行地理空間信息化處理，建立了浙江省“清三河”行動(dòng)地理空間數(shù)據(jù)庫(kù)[3]。從系統(tǒng)建設(shè)層面，通過制作五水共治作戰(zhàn)指揮圖，建立綜合管理平臺(tái)與移動(dòng)督查相結(jié)合的應(yīng)用平臺(tái)，體現(xiàn)了治水工作管理的信息化、規(guī)范化、高效化。

浙江省“清三河”信息管理系統(tǒng)的建立即是利用前期數(shù)據(jù)獲取、加工建庫(kù)及天地一體全景的成果，基于“天地圖·浙江”，采用WebGIS技術(shù)開發(fā)，可實(shí)現(xiàn)全省黑河、臭河、垃圾河查詢、分析、統(tǒng)計(jì)，以及三河治理情況的監(jiān)督，實(shí)現(xiàn)“三河”治理的信息化管理。

一、系統(tǒng)設(shè)計(jì)

1. 系統(tǒng)開發(fā)架構(gòu)

系統(tǒng)依照軟件分層設(shè)計(jì)思想，使用Eclipse架設(shè)FSH開發(fā)平臺(tái)[4]，結(jié)合GIS、Web Service、RIA等相關(guān)技術(shù)，基于開放GIS網(wǎng)絡(luò)服務(wù)體系進(jìn)行設(shè)計(jì)。該平臺(tái)包括Flex4、Spring、Hibernate和數(shù)據(jù)庫(kù)4個(gè)部分，其中Flex4作為主流的RIA對(duì)象，負(fù)責(zé)展現(xiàn)層，Spring負(fù)責(zé)業(yè)務(wù)邏輯層，Hibernate負(fù)責(zé)持久層，MySQL負(fù)責(zé)數(shù)據(jù)庫(kù)管理層。不同層次之間的組織關(guān)系如圖1所示[5]。

2. 系統(tǒng)業(yè)務(wù)架構(gòu)

系統(tǒng)主要有3部分內(nèi)容：數(shù)據(jù)庫(kù)服務(wù)器、應(yīng)用服務(wù)器、Web端。數(shù)據(jù)庫(kù)服務(wù)器主要存放系統(tǒng)所需的專題數(shù)據(jù)，應(yīng)用服務(wù)器主要部署系統(tǒng)所需的應(yīng)用模塊，Web端也就是用戶，用戶分為普通用戶和系統(tǒng)用戶。其中，數(shù)據(jù)庫(kù)服務(wù)器與應(yīng)用服務(wù)器采用1+1模式布設(shè)。系統(tǒng)采用B/S架構(gòu)，利用MySQL管理數(shù)據(jù)庫(kù)，通過Tomcat發(fā)布網(wǎng)站，GeoServer作為空間數(shù)據(jù)服務(wù)發(fā)布平臺(tái)，構(gòu)建可視化、人性化的操作界面。

圖1　系統(tǒng)開發(fā)架構(gòu)圖

數(shù)據(jù)層包括垃圾河、黑河、臭河等三河專題數(shù)據(jù)、地理信息數(shù)據(jù)、表格數(shù)據(jù)，建立天地一體的全景影像數(shù)據(jù)庫(kù)，將影像及相關(guān)屬性數(shù)據(jù)入庫(kù)，并將全景進(jìn)行網(wǎng)絡(luò)發(fā)布，最終通過網(wǎng)絡(luò)請(qǐng)求直接調(diào)用全景數(shù)據(jù)，或直接網(wǎng)頁(yè)瀏覽的方式瀏覽全景影像[6]。應(yīng)用服務(wù)層主要通過三河專題數(shù)據(jù)展示、查詢、統(tǒng)計(jì)分析等實(shí)現(xiàn)基于“清三河”地理空間數(shù)據(jù)庫(kù)進(jìn)行數(shù)據(jù)的管理、統(tǒng)計(jì)分析和網(wǎng)絡(luò)發(fā)布，同時(shí)以天地圖數(shù)據(jù)作為底圖，關(guān)聯(lián)各業(yè)務(wù)邏輯，實(shí)現(xiàn)圖形化的操作界面，提供底圖操作功能、圖層控制功能、屬性查詢功能和圖形編輯功能(如圖2所示)。

圖2　系統(tǒng)業(yè)務(wù)架構(gòu)圖

二、功能實(shí)現(xiàn)

1. 系統(tǒng)開發(fā)運(yùn)行環(huán)境

系統(tǒng)運(yùn)行所需操作系統(tǒng)為Windows XP/Windows 7/Windows 8，采用MySQL數(shù)據(jù)庫(kù)管理軟件管理數(shù)據(jù)，服務(wù)器端需要由Tomcat 7和Java 1.7以上運(yùn)行環(huán)境支持。系統(tǒng)利用Flex和Java等系統(tǒng)開發(fā)語(yǔ)言，通過FlashBuilder、Eclipse編程環(huán)境，對(duì)后臺(tái)數(shù)據(jù)庫(kù)統(tǒng)一開發(fā)接口操作管理、前臺(tái)界面人性化可視化設(shè)計(jì)，同時(shí)實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)前臺(tái)與后臺(tái)的完美交互。通過在瀏覽器中安裝Flash Player[7]插件，使用戶界面更加美觀。

2. 系統(tǒng)功能模塊

系統(tǒng)包含三河數(shù)據(jù)管理模塊、統(tǒng)計(jì)報(bào)表模塊、電子地圖模塊及安全管理模塊，功能結(jié)構(gòu)如圖3所示。

圖3　系統(tǒng)功能結(jié)構(gòu)

1) 數(shù)據(jù)管理模塊實(shí)現(xiàn)對(duì)全省“三河”空間數(shù)據(jù)庫(kù)的管理，全省各級(jí)治水部門通過河流名稱查詢、河長(zhǎng)姓名查詢、行政區(qū)查詢等多種查詢方式可輕松定位到所關(guān)注的河流，獲取河流長(zhǎng)度、起點(diǎn)、終點(diǎn)、治理時(shí)間、治理措施等詳細(xì)信息，如圖4所示。

2) 統(tǒng)計(jì)報(bào)表模塊，通過柱狀圖、餅圖、折線圖等不同方式對(duì)各地區(qū)每月的完成進(jìn)度進(jìn)行統(tǒng)計(jì)，同時(shí)形成各種工作報(bào)表，通過進(jìn)度報(bào)送模塊實(shí)現(xiàn)全省“三河”治理月進(jìn)度報(bào)送、審核、復(fù)核、統(tǒng)計(jì)、出表及打印功能，如圖5所示。

圖4　河道信息查詢界面

圖5　報(bào)表打印界面

3) 電子地圖模塊分為GIS基本功能和成效展示模塊。GIS基本功能包括地圖放大縮小、圖層控制、屬性查詢、距離量測(cè)等；成效展示模塊將采集到的全景影像、無(wú)人機(jī)影像、視頻數(shù)據(jù)集成到相應(yīng)地區(qū)的“典型河流無(wú)人機(jī)監(jiān)測(cè)”，以不同方式展示正在治理河流的河水狀況、水面漂浮物情況，以及周邊的排污情況。3種展現(xiàn)方式互相補(bǔ)充、相得益彰，如圖6所示。

圖6　浦江翠湖治理前后全景對(duì)比

4) 安全管理模塊分為用戶中心和權(quán)限管理，其中權(quán)限管理實(shí)現(xiàn)了對(duì)不同級(jí)別用戶的權(quán)限管理。

3. 關(guān)鍵技術(shù)

(1) 三級(jí)網(wǎng)絡(luò)管理模式

系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)了全省“三河”數(shù)據(jù)縣級(jí)統(tǒng)計(jì)上報(bào)—市級(jí)審核—省級(jí)復(fù)核通報(bào)的網(wǎng)絡(luò)管理模式，不同級(jí)別的用戶擁有不同的操作權(quán)限?？h級(jí)用戶在每月月初報(bào)送上月“三河”治理進(jìn)度信息，縣級(jí)用戶報(bào)送完畢，市級(jí)用戶審核所轄縣市區(qū)該月報(bào)送月整治進(jìn)度數(shù)據(jù)，審核通過河道再由省級(jí)用戶復(fù)核。三級(jí)網(wǎng)絡(luò)管理模式較好地實(shí)現(xiàn)了治水管理工作的業(yè)務(wù)流程，使得報(bào)送及檢查工作更加規(guī)范化、信息化、高效化。

(2) 集成天地一體全景技術(shù)

全景數(shù)據(jù)能夠真實(shí)、全面地展示河道空間信息，是一種新的實(shí)景信息記錄手段，實(shí)現(xiàn)了空中和地面的360°全景融合和無(wú)縫拼接，采集的全景影像數(shù)據(jù)是傳統(tǒng)影像及空間數(shù)據(jù)庫(kù)的良好補(bǔ)充[8]。

系統(tǒng)將天地一體全景技術(shù)集成到成效展示模塊，通過對(duì)全省典型河流治理前后的全景影像對(duì)比，直觀、形象地檢驗(yàn)河道治理成效。由于全景數(shù)據(jù)的高清效果，不僅可以看到河道表面的污染程度、河道是否被侵占，還可以檢查河道兩側(cè)有無(wú)排污企業(yè)及排污口，以及找到污染源，為河道的綜合治理提供監(jiān)測(cè)手段和科學(xué)依據(jù)。

(3) 利用天地圖數(shù)據(jù)優(yōu)勢(shì)

天地圖數(shù)據(jù)內(nèi)容豐富、現(xiàn)勢(shì)性強(qiáng)、數(shù)據(jù)來(lái)源權(quán)威。系統(tǒng)將采集到的河流中心線疊加在天地圖地圖和影像之上，可以直觀、形象地看清全省各地“三河”分布情況。不同縮放級(jí)別對(duì)應(yīng)不同比例尺，不僅可以定位到治理河道位置，還可以看清河道的細(xì)小支流；治水辦工作人員可以將天地圖實(shí)際量取的河流長(zhǎng)度與地方上報(bào)長(zhǎng)度進(jìn)行對(duì)比，用于檢查地方上報(bào)河道的準(zhǔn)確性。

三、實(shí)際應(yīng)用

系統(tǒng)自2014年8月在金華、臺(tái)州、嘉興3市及所轄縣、市、區(qū)治水辦試運(yùn)行以來(lái)，運(yùn)行穩(wěn)定，反響良好。試運(yùn)行期間，試點(diǎn)城市采用紙質(zhì)報(bào)送和系統(tǒng)報(bào)送兩種方式分別報(bào)送，并由省治水辦工作人員對(duì)兩種報(bào)送方式進(jìn)行分析比較，8月兩種方式報(bào)送對(duì)照見表1。

其中金華、臺(tái)州兩種報(bào)送方式的治理河流條數(shù)及總公里數(shù)完全一致。嘉興數(shù)據(jù)不一致是因?yàn)橄到y(tǒng)報(bào)送為正在治理河道，含已完工河道；紙質(zhì)報(bào)送只包含已完工河道，故系統(tǒng)報(bào)送河道條數(shù)和公里數(shù)大于紙質(zhì)報(bào)送條數(shù)和公里數(shù)。9月統(tǒng)一報(bào)送口徑后兩種報(bào)送方式所得統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)完全一致，且經(jīng)分析系統(tǒng)報(bào)送具有如下優(yōu)勢(shì)，預(yù)計(jì)將于11月全省推廣使用系統(tǒng)報(bào)送。

表1　試點(diǎn)城市8月系統(tǒng)、紙質(zhì)報(bào)送方式對(duì)比表

1) 系統(tǒng)報(bào)送方式提出了縣級(jí)上報(bào)—市級(jí)審核—省級(jí)復(fù)核的報(bào)送模式，使清三河月進(jìn)度報(bào)送工作管理規(guī)范化、系統(tǒng)化、信息化。

2) 減輕各級(jí)治水部門的月進(jìn)度報(bào)送工作量，系統(tǒng)報(bào)送只需縣級(jí)通過信息錄入界面輸入河流進(jìn)度信息，市級(jí)和省級(jí)用戶審核完成后無(wú)須在Excel表格里計(jì)算，系統(tǒng)自動(dòng)完成統(tǒng)計(jì)并形成報(bào)表。

3) 將河流整治進(jìn)度信息存入系統(tǒng)數(shù)據(jù)庫(kù)，有利于“三河”數(shù)據(jù)的管理，方便查詢和展示。

四、結(jié)束語(yǔ)

本文在“五水共治”的研究背景下，將測(cè)繪地理信息技術(shù)應(yīng)用到“清三河”行動(dòng)中，通過無(wú)人機(jī)遙感技術(shù)實(shí)現(xiàn)全省典型河流的多種方式監(jiān)測(cè)，通過地理信息技術(shù)對(duì)全省垃圾河、黑河、臭河建立空間數(shù)據(jù)庫(kù)；利用WebGIS并集成天地一體全景等技術(shù)，開發(fā)建設(shè)了浙江省“清三河”信息管理系統(tǒng)，為治水工作的信息化、規(guī)范化、高效化提供了有效的技術(shù)支撐，從治水?dāng)?shù)據(jù)分析、管理、治水監(jiān)督等方面為治水工作提供了一個(gè)信息化的治水平臺(tái)，為實(shí)現(xiàn)智慧治水奠定了基礎(chǔ)。本文實(shí)現(xiàn)了全省“三河”的“可顯示、可分析、可監(jiān)測(cè)”，顯示分析技術(shù)應(yīng)用比較成熟，但監(jiān)測(cè)技術(shù)僅是通過無(wú)人機(jī)遙感方式監(jiān)測(cè)河道稍顯薄弱，應(yīng)在今后的研究中進(jìn)一步加強(qiáng)。

參考文獻(xiàn)：

[1]丁文喜.中國(guó)水資源可持續(xù)發(fā)展的對(duì)策與建議[J].中國(guó)農(nóng)學(xué)通報(bào), 2011(14)：221-226.

[2]彭蘭香, 李佳麗, 劉婷.基于績(jī)效棱柱和PSR模型的水環(huán)保績(jī)效審計(jì)評(píng)價(jià)體系構(gòu)建研究——以浙江省“五水共治”為例[J].財(cái)經(jīng)論叢, 2015(5):67-73.

[3]浙江省“五水共治”工作領(lǐng)導(dǎo)小組辦公室，浙江省測(cè)繪與地理信息局.關(guān)于開展垃圾河和黑臭河地理空間定位工作的通知[R].杭州：[s.n.]，2014.

[4]浙江省“五水共治”工作領(lǐng)導(dǎo)小組辦公室.浙江省垃圾河和黑臭河資料匯編[R].杭州:[s.n.]，2014.

[5]ECKEL B.Thinking in Java[M].4th Revised Ed.[S.l.]：Prentice Hall，2006.

[6]HORSTMANN G S，CORNELL G. Java核心技術(shù)[M].葉乃文, 鄺勁筠, 杜永萍，譯.北京：基本信息出版社, 2011：10-29.

[7]劉勤, 劉堅(jiān)耿, 嚴(yán)俊.可量測(cè)°街景地圖建庫(kù)與在線發(fā)布技術(shù)分析[J].地理空間信息, 2015, 13(11):48-50.

[8]王國(guó)輝.Java Web開發(fā)實(shí)戰(zhàn)寶典[M].北京：清華大學(xué)出版社，2013：10-60.

[9]朱挺鋒.采用天地一體全景展現(xiàn)浙江美麗鄉(xiāng)村[J].浙江國(guó)土資源, 2014, 2(7):1-2.

[10]丁佩, 曹馬.基于微型無(wú)人機(jī)序列影像的快速數(shù)據(jù)獲取[J].測(cè)繪通報(bào), 2015(9):137-138.

[11]許大璐.“天地圖”市縣級(jí)節(jié)點(diǎn)數(shù)據(jù)工程建設(shè)探討[J].測(cè)繪與空間地理信息, 2012, 35(10):53-55.

中圖分類號(hào)：P208

文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：B

文章編號(hào)：0494-0911(2016)04-0117-04

作者簡(jiǎn)介：金洪芳(1966—)，男，高級(jí)工程師，主要從事地理信息、遙感技術(shù)與應(yīng)用工作。E-mail：zjdtgcy@126.com

收稿日期：2015-12-14

引文格式： 金洪芳. 省級(jí)治水管理信息系統(tǒng)的研究及實(shí)現(xiàn)——以浙江省“清三河”信息管理系統(tǒng)為例[J].測(cè)繪通報(bào)，2016(4)：117-120.DOI:10.13474/j.cnki.11-2246.2016.0137.