基于大數(shù)據(jù)可視化的河長(zhǎng)制中樞指揮系統(tǒng)建設(shè)

趙杏杏 ，鞠茂森 ，劉威風(fēng) ，楊志勇 ,3，左 翔

（1. 南京水動(dòng)力信息科技有限公司，江蘇 南京 210019；2. 水資源高效利用與工程安全國(guó)家工程研究中心，江蘇 南京 210019；3. 河海大學(xué)計(jì)算機(jī)與信息學(xué)院，江蘇 南京 211100）

基于大數(shù)據(jù)可視化的河長(zhǎng)制中樞指揮系統(tǒng)建設(shè)

趙杏杏1，鞠茂森2，劉威風(fēng)1，楊志勇1,3，左 翔2

（1. 南京水動(dòng)力信息科技有限公司，江蘇 南京 210019；2. 水資源高效利用與工程安全國(guó)家工程研究中心，江蘇 南京 210019；3. 河海大學(xué)計(jì)算機(jī)與信息學(xué)院，江蘇 南京 211100）

為響應(yīng)國(guó)家全面推行河長(zhǎng)制，加強(qiáng)河湖管理的號(hào)召，建設(shè)以大數(shù)據(jù)為支撐，以服務(wù)各級(jí)河長(zhǎng)辦、河長(zhǎng)為目的的河長(zhǎng)制中樞指揮系統(tǒng)。通過(guò)對(duì)河湖狀態(tài)的全覆蓋、實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)的采集、多源數(shù)據(jù)的匯聚和跨部門(mén)信息的共享，利用大數(shù)據(jù)、云計(jì)算、移動(dòng)互聯(lián)網(wǎng)、物聯(lián)網(wǎng)、人工智能等技術(shù)手段，形成支撐河長(zhǎng)制中樞指揮系統(tǒng)的框架體系，建立集對(duì)河湖狀態(tài)的實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)、焦點(diǎn)水情事件的預(yù)案預(yù)警與緊急事件的應(yīng)急指揮等多項(xiàng)應(yīng)用為一體的河長(zhǎng)制中樞指揮系統(tǒng)。實(shí)現(xiàn)河長(zhǎng)制執(zhí)行工作的統(tǒng)一管理、統(tǒng)一指揮、統(tǒng)一協(xié)調(diào)，促進(jìn)其管理工作的精細(xì)化、協(xié)同化、智能化、集成化，維持河湖“暢流活水”，保障河湖生命健康與功能永續(xù)利用。

河長(zhǎng)制；大數(shù)據(jù)；可視化；信息共享；中樞指揮

0 引言

當(dāng)前，我國(guó)河湖生態(tài)環(huán)境面臨的形勢(shì)十分嚴(yán)峻，水污染嚴(yán)重、水生態(tài)惡化、水環(huán)境破壞、坡岸雜亂等問(wèn)題日益突出，已經(jīng)成為制約我國(guó)經(jīng)濟(jì)社會(huì)可持續(xù)發(fā)展的主要瓶頸[1]。借鑒江蘇省無(wú)錫市率先實(shí)施河長(zhǎng)制“讓領(lǐng)導(dǎo)掛牌治水”的成功經(jīng)驗(yàn)，2016 年中央全面深化改革領(lǐng)導(dǎo)小組審議通過(guò)《關(guān)于全面推行河長(zhǎng)制的意見(jiàn)》，要求在全國(guó)范圍內(nèi)全面推行河長(zhǎng)制，為維護(hù)河湖健康生命、實(shí)現(xiàn)河湖功能永續(xù)利用提供制度保障[2]。

在大數(shù)據(jù)、云計(jì)算、移動(dòng)互聯(lián)網(wǎng)、物聯(lián)網(wǎng)、人工智能等信息技術(shù)快速發(fā)展的熱潮下，水利部相繼推出《全國(guó)水利信息化“十三五”規(guī)劃》與《關(guān)于推進(jìn)水利大數(shù)據(jù)發(fā)展的指導(dǎo)意見(jiàn)》，要求充分發(fā)揮大數(shù)據(jù)在水利改革發(fā)展中的重要作用，促進(jìn)水利大數(shù)據(jù)發(fā)展，有利支撐和服務(wù)水利現(xiàn)代化[3]。大數(shù)據(jù)等技術(shù)的發(fā)展給河長(zhǎng)制工作的開(kāi)展帶來(lái)了科技的手段，給河長(zhǎng)制工作的科學(xué)化、常態(tài)化運(yùn)作帶來(lái)了機(jī)遇[4]。

面對(duì)嚴(yán)峻的河湖生態(tài)環(huán)境，提高人民生活質(zhì)量的迫切需求，建設(shè)以大數(shù)據(jù)為支撐，以服務(wù)河長(zhǎng)為目的的河長(zhǎng)制中樞指揮系統(tǒng)對(duì)實(shí)現(xiàn)河長(zhǎng)制工作的統(tǒng)一管理、指揮、協(xié)調(diào)，細(xì)化河長(zhǎng)制日常管理、常態(tài)監(jiān)測(cè)、預(yù)案預(yù)警、應(yīng)急指揮和強(qiáng)化社會(huì)公眾服務(wù)，建設(shè)長(zhǎng)效管理機(jī)制，規(guī)劃實(shí)施路徑，維持河湖“暢流活水”，促進(jìn)河長(zhǎng)制執(zhí)行工作規(guī)范化、信息化、實(shí)效化的開(kāi)展，保障河湖生命健康與功能永續(xù)利用具有重要意義。

1 關(guān)鍵技術(shù)

1.1 大數(shù)據(jù)技術(shù)

大數(shù)據(jù)時(shí)代的來(lái)臨是科學(xué)技術(shù)及互聯(lián)網(wǎng)發(fā)展到一定階段的產(chǎn)物。各行各業(yè)每天都要產(chǎn)生種類(lèi)多樣的數(shù)據(jù)碎片，所涉及的數(shù)據(jù)資料量規(guī)模巨大，通過(guò)普通的人腦及主流軟件工具，無(wú)法在合理時(shí)間內(nèi)達(dá)到擷取、管理、處理并整理成能幫助完成決策目的的信息。針對(duì)這種量大、全貌、實(shí)時(shí)、在線(xiàn)、蘊(yùn)含價(jià)值大又同時(shí)具備動(dòng)態(tài)和可持續(xù)特征的數(shù)據(jù)，必須通過(guò)運(yùn)用新系統(tǒng)、新工具、新模型的挖掘，處理和存儲(chǔ)等技術(shù)，從中獲得具有洞察力和新價(jià)值的信息并反哺于應(yīng)用，該技術(shù)即大數(shù)據(jù)技術(shù)[5]，如圖 1所示。

圖 1 大數(shù)據(jù)技術(shù)體系

河長(zhǎng)制中樞指揮系統(tǒng)一方面充分利用水利廳，以及環(huán)保、住建、國(guó)土等業(yè)務(wù)協(xié)同部門(mén)已有的水利數(shù)據(jù)，整合現(xiàn)有資源與網(wǎng)絡(luò)信息[6]；另一方面利用物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)，通過(guò)智能化、自動(dòng)化感知體系，加大信息采集覆蓋面，實(shí)現(xiàn)河湖狀態(tài)的實(shí)時(shí)在線(xiàn)監(jiān)測(cè)，完成多源異構(gòu)數(shù)據(jù)的采集，形成水利大數(shù)據(jù)，完善一河一檔資料。通過(guò)清洗、處理、分析等大數(shù)據(jù)技術(shù)對(duì)河湖的健康指標(biāo)和形態(tài)狀況進(jìn)行分析，實(shí)現(xiàn)多源異構(gòu)數(shù)據(jù)的同構(gòu)化，形成可用的信息數(shù)據(jù)，以服務(wù)于未來(lái)一定時(shí)段內(nèi)的預(yù)案預(yù)警機(jī)制的建立，迅速、準(zhǔn)確、直觀地展現(xiàn)河湖生態(tài)環(huán)境發(fā)生破壞的地點(diǎn)，現(xiàn)狀和未來(lái)發(fā)展趨勢(shì)[7]，及時(shí)為突發(fā)應(yīng)急狀況提供決策支撐，為河湖生態(tài)保護(hù)指揮決策提供科學(xué)依據(jù)，打造大數(shù)據(jù)可視化的高水平河長(zhǎng)制中樞指揮系統(tǒng)，實(shí)現(xiàn)河長(zhǎng)制工作的高效性、便捷性、長(zhǎng)效性、實(shí)時(shí)性[8]。

1.2 水文時(shí)間序列預(yù)測(cè)

水利相關(guān)部門(mén)現(xiàn)有資源水文數(shù)據(jù)庫(kù)中存在大量時(shí)間序列數(shù)據(jù)[9]，該種數(shù)據(jù)反映了河湖在自然環(huán)境變化與人類(lèi)活動(dòng)的共同影響下，水文和水質(zhì)等一系列生態(tài)特征隨著時(shí)間的推移所產(chǎn)生的具有一定趨勢(shì)、周期性、相依性的，或者無(wú)規(guī)律、純隨機(jī)性的變化[10]。

水文時(shí)間序列預(yù)測(cè)分析技術(shù)是結(jié)合水文現(xiàn)象的性質(zhì)和特點(diǎn)，對(duì)水文時(shí)間序列數(shù)據(jù)進(jìn)行統(tǒng)計(jì)分析與推斷并建立相應(yīng)的數(shù)學(xué)模型[11]，以預(yù)測(cè)、分析和識(shí)別水文事件序列的未來(lái)值，發(fā)現(xiàn)序列中蘊(yùn)藏的規(guī)律，以便掌握水文數(shù)據(jù)變化規(guī)律和趨勢(shì)，實(shí)現(xiàn)河長(zhǎng)制中樞指揮管理和預(yù)案預(yù)警等應(yīng)用功能[12]。

1.3 輿情分析技術(shù)

輿情分析技術(shù)是通過(guò)內(nèi)容與實(shí)證分析 2 種方法，對(duì)特定問(wèn)題的相關(guān)信息進(jìn)行客觀、系統(tǒng)、定量的分析，理清信息中蘊(yùn)含的隱性事實(shí)本質(zhì)與發(fā)展趨勢(shì)；或是通過(guò)大量案例與相關(guān)數(shù)據(jù)進(jìn)行加工與分析研究，得出解決問(wèn)題的相關(guān)結(jié)論，并對(duì)事物、問(wèn)題的發(fā)展趨勢(shì)等研究情報(bào)預(yù)測(cè)的技術(shù)[13]。

河長(zhǎng)制中樞指揮系統(tǒng)利用大數(shù)據(jù)技術(shù)挖掘社會(huì)各界群眾的監(jiān)督、舉報(bào)信息等，結(jié)合實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)的與相關(guān)水利的數(shù)據(jù)作為整個(gè)系統(tǒng)輿情信息的內(nèi)容支撐，通過(guò)對(duì)河湖相關(guān)數(shù)據(jù)進(jìn)行輿情分析[14]，一方面動(dòng)態(tài)地反饋當(dāng)前民眾輿情態(tài)勢(shì)，另一方面又有利于將監(jiān)測(cè)的目標(biāo)時(shí)間點(diǎn)提前至敏感問(wèn)題出現(xiàn)的初期，通過(guò)建立模型，模擬輿情演變過(guò)程，實(shí)現(xiàn)對(duì)河湖的輿情預(yù)測(cè)[15]。

2 系統(tǒng)設(shè)計(jì)

2.1 整體架構(gòu)

基于大數(shù)據(jù)可視化的河長(zhǎng)制中樞指揮系統(tǒng)以數(shù)據(jù)為驅(qū)動(dòng)，以 GIS、業(yè)務(wù)應(yīng)用與數(shù)據(jù)挖掘等服務(wù)模式支撐系統(tǒng)的前端顯示，查詢(xún)與各類(lèi)操作，系統(tǒng)架構(gòu)分為基礎(chǔ)設(shè)施層、數(shù)據(jù)資源層、業(yè)務(wù)處理層和終端展示層，如圖 2 所示。

1）基礎(chǔ)設(shè)施層?；A(chǔ)設(shè)施層為河長(zhǎng)制中樞指揮系統(tǒng)提供基礎(chǔ)運(yùn)行環(huán)境，包括支撐各類(lèi)應(yīng)用運(yùn)行和各類(lèi)數(shù)據(jù)存儲(chǔ)的服務(wù)器設(shè)施、存儲(chǔ)設(shè)備、網(wǎng)絡(luò)環(huán)境等。

2）數(shù)據(jù)資源層。河長(zhǎng)制中樞指揮系統(tǒng)的數(shù)據(jù)資源包括基礎(chǔ)水文、水利普查的工程對(duì)象、實(shí)時(shí)水雨情、水質(zhì)、空間和公眾等數(shù)據(jù)?？臻g數(shù)據(jù)包括基礎(chǔ)地理信息、水利要素與水利專(zhuān)題等數(shù)據(jù)。

3）業(yè)務(wù)支撐層。業(yè)務(wù)支撐層作為河長(zhǎng)制中樞指揮系統(tǒng)的后臺(tái)服務(wù)系統(tǒng)，提供多維、統(tǒng)計(jì)和空間分析，以及數(shù)據(jù)管理和挖掘等多項(xiàng)服務(wù)，其中數(shù)據(jù)挖掘服務(wù)包括水文時(shí)間序列預(yù)測(cè)、水質(zhì)預(yù)測(cè)和輿情監(jiān)測(cè)等服務(wù)。后臺(tái)服務(wù)系統(tǒng)支撐前端系統(tǒng)對(duì)靜態(tài)水利工程信息，實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)和相關(guān)部分預(yù)測(cè)信息的訪(fǎng)問(wèn)、提取、處理、組織、表達(dá)等功能。

4）終端展示層。終端展示層是系統(tǒng)與用戶(hù)交互的場(chǎng)所，以指揮大屏的形式展示河長(zhǎng)制的相關(guān)信息、水利對(duì)象的實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)等，實(shí)現(xiàn)用戶(hù)的響應(yīng)操作。通過(guò)調(diào)用后臺(tái)服務(wù)功能，提供對(duì)水利數(shù)據(jù)基于 GIS，OLAP 交互式的全方位展示以滿(mǎn)足預(yù)案預(yù)警機(jī)制的建立與應(yīng)急指揮。

圖 2 河長(zhǎng)制中樞指揮系統(tǒng)層次結(jié)構(gòu)圖

2.2 數(shù)據(jù)體系

基于大數(shù)據(jù)可視化的河長(zhǎng)制中樞指揮系統(tǒng)需要大量數(shù)據(jù)作為支撐，主要的數(shù)據(jù)來(lái)源有 3 種：1）利用已建的基礎(chǔ)和水利地理信息數(shù)據(jù)庫(kù)，河湖資源與水利工程管理信息系統(tǒng)與已有的水利普查數(shù)據(jù)和河湖整編資料；2）通過(guò)網(wǎng)絡(luò)挖掘、智能分析等手段獲取網(wǎng)絡(luò)公眾數(shù)據(jù)；3）采用現(xiàn)場(chǎng)調(diào)查和遙感影像解譯、部分測(cè)量、實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)等手段，全面采集新數(shù)據(jù)，詳如圖 3 所示。

圖 3 數(shù)據(jù)源體系

河長(zhǎng)制中樞指揮系統(tǒng)的數(shù)據(jù)體系總體可分為以下 6 類(lèi)：

1）地理信息系統(tǒng)數(shù)據(jù)。該部分主要采用已建的基礎(chǔ)、水利地理信息的數(shù)據(jù)庫(kù)，所包含的數(shù)據(jù)即通過(guò)采集地理環(huán)境與水利行業(yè)的各項(xiàng)要素，如空間分布狀況和屬性數(shù)據(jù)等所建立的地圖、遙感圖像、文本資料、統(tǒng)計(jì)資料、實(shí)測(cè)數(shù)據(jù)、多媒體數(shù)據(jù)等。

2）水利普查數(shù)據(jù)。主要涵蓋河湖基本情況、水利工程、地下水取水井、灌區(qū)、經(jīng)濟(jì)社會(huì)用水、河湖開(kāi)發(fā)治理保護(hù)、水土保持、行業(yè)能力等八大專(zhuān)題數(shù)據(jù)。

3）水質(zhì)數(shù)據(jù)。通過(guò)對(duì)河湖庫(kù)水質(zhì)的監(jiān)測(cè)所獲得的水體中污染物的種類(lèi)，以及各類(lèi)污染物的濃度和變化趨勢(shì)的數(shù)據(jù)。水質(zhì)數(shù)據(jù)總體上可以分為 2 類(lèi)：a. 反映水質(zhì)狀況的綜合指標(biāo)，即溫度、PH 值、電導(dǎo)率等常規(guī) 5 項(xiàng)，以及總磷、氨氮、COD 3 項(xiàng)共 8 項(xiàng)參數(shù)，b.一些有毒物質(zhì)參數(shù)，如酚、鉛、汞、有機(jī)農(nóng)藥等。

4）實(shí)時(shí)水雨情。通過(guò)多樣性的實(shí)時(shí)在線(xiàn)監(jiān)測(cè)設(shè)備所獲得的測(cè)站標(biāo)定時(shí)間間隔的實(shí)時(shí)離散的雨量、流量、水位、警戒水位、水勢(shì)等信息數(shù)據(jù)。

5）基礎(chǔ)水文數(shù)據(jù)。按一定時(shí)段（日、月、年、多年）內(nèi)從實(shí)地調(diào)查、觀測(cè)及計(jì)算研究所得水文要素特征值，主要包括流量、水位、徑流系數(shù)、降水量、蒸發(fā)量及含沙量等。

6）公眾數(shù)據(jù)。主要包括社會(huì)各界群眾對(duì)河道情況、河長(zhǎng)制工作開(kāi)展的輿論監(jiān)督，以及群眾對(duì)河道治理的意見(jiàn)等。

2.3 功能模塊

基于大數(shù)據(jù)可視化的河長(zhǎng)制中樞指揮系統(tǒng)的指揮平臺(tái)主界面如圖 4 所示，主要分為 7 個(gè)功能模塊，各個(gè)功能模塊具體介紹如下：

1）河長(zhǎng)制一張圖。以水利普查地圖為底圖，疊加公共基礎(chǔ)地圖與水利電子地圖，整合基礎(chǔ)地理、企業(yè)指紋、遙感影像、站點(diǎn)實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)與多種空間屬性等數(shù)據(jù)，從時(shí)空角度展現(xiàn)各級(jí)河長(zhǎng)管轄范圍內(nèi)河湖的詳情，包括河流、河段、水質(zhì)數(shù)據(jù)、企業(yè)排污等多種信息，通過(guò)大數(shù)據(jù)與水文時(shí)間序列預(yù)測(cè)技術(shù)，了解其現(xiàn)狀并預(yù)測(cè)其發(fā)展趨勢(shì)，高效規(guī)范管理，為開(kāi)展預(yù)警、污染溯源、指揮決策與整治工作等提供決策支持。

圖 4 河長(zhǎng)制中樞指揮平臺(tái)

2）總體目標(biāo)。緊密聯(lián)系一河一策，對(duì)河長(zhǎng)制建設(shè)任務(wù)的階段性和年度目標(biāo)等進(jìn)行量化展示，涵蓋建設(shè)任務(wù)項(xiàng)與所要實(shí)現(xiàn)河湖治理的階段性目標(biāo)，在此基礎(chǔ)上，通過(guò)統(tǒng)計(jì)分析，以餅狀圖的方式直觀展示總體及當(dāng)前年度目標(biāo)的完成比例。展示的信息可根據(jù)河長(zhǎng)制工作發(fā)展動(dòng)態(tài)實(shí)時(shí)動(dòng)態(tài)更新，以便工作人員及時(shí)了解河長(zhǎng)制工作進(jìn)展并進(jìn)行自我監(jiān)督。

3）水利專(zhuān)題要素。與水利一張圖呼應(yīng)，展示與水利專(zhuān)題相關(guān)的要素信息包括水文站、水位站、水質(zhì)監(jiān)測(cè)站、監(jiān)測(cè)斷面數(shù)、排污口、視頻監(jiān)控站等站點(diǎn)的地理位置及相關(guān)屬性等信息。

4）河長(zhǎng)信息。直觀展示各級(jí)河長(zhǎng)的數(shù)目及對(duì)應(yīng)的人員構(gòu)成，與河長(zhǎng)制中樞指揮系統(tǒng)其他功能模塊相關(guān)聯(lián)，通過(guò)點(diǎn)擊不同的級(jí)別與人員，河長(zhǎng)制一張圖與其它相關(guān)功能模塊的信息對(duì)應(yīng)發(fā)生變化，直接展現(xiàn)該河長(zhǎng)所負(fù)責(zé)的轄區(qū)河湖的相關(guān)情況。

5）河道水質(zhì)。直觀展現(xiàn)河湖水質(zhì)的實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)總體情況：a. 體現(xiàn)各監(jiān)測(cè)斷面、排污口及水功能區(qū)的水質(zhì)監(jiān)測(cè)指標(biāo)參數(shù)；b. 通過(guò)統(tǒng)計(jì)分析，以百分比的形式展示不同級(jí)別水質(zhì)的占比率，體現(xiàn)水質(zhì)的優(yōu)劣；c. 通過(guò)預(yù)警預(yù)測(cè)模型，建立相應(yīng)的預(yù)警預(yù)測(cè)機(jī)制，在一張圖上直觀展示水質(zhì)預(yù)警狀態(tài)，為應(yīng)急指揮提供輔助支持。

6）考核評(píng)分。以柱狀圖的形式直觀展示各級(jí)河長(zhǎng)的綜合評(píng)分信息，并區(qū)別設(shè)置不同級(jí)別的河長(zhǎng)查看權(quán)限，為各級(jí)河長(zhǎng)定點(diǎn)定時(shí)定期對(duì)自身的工作進(jìn)行監(jiān)督與反饋提供支撐。

7）群眾工作。通過(guò)大數(shù)據(jù)技術(shù)挖掘社會(huì)各界群眾對(duì)河道情況、河長(zhǎng)制工作開(kāi)展的輿論監(jiān)督及群眾對(duì)河道治理的意見(jiàn)，并利用輿情分析技術(shù)動(dòng)態(tài)的反饋當(dāng)前民眾輿情信息，對(duì)其進(jìn)行詳細(xì)的用戶(hù)畫(huà)像描寫(xiě)，以加強(qiáng)對(duì)用戶(hù)群體的分析與了解，營(yíng)造提高河長(zhǎng)制工作開(kāi)展效率、齊抓共管、全民參與的良好氛圍。

3 系統(tǒng)應(yīng)用

通過(guò)大數(shù)據(jù)的建設(shè)構(gòu)建的面向河長(zhǎng)制管理部門(mén)的可視化綜合性中樞指揮系統(tǒng)，集常態(tài)監(jiān)測(cè)管理、預(yù)案預(yù)警與應(yīng)急指揮等多項(xiàng)應(yīng)用于一體。系統(tǒng)一方面支持河湖水情的全覆蓋、全天候、實(shí)時(shí)在線(xiàn)監(jiān)測(cè)及對(duì)輿情信息的實(shí)時(shí)在線(xiàn)分析，便于及時(shí)地掌控管理范圍內(nèi)的水體水質(zhì)的變化情況；另一方面針對(duì)焦點(diǎn)水情與社會(huì)輿情信息建立預(yù)案預(yù)警機(jī)制，為預(yù)防、監(jiān)控及妥善處理突發(fā)應(yīng)急事件提供科學(xué)依據(jù)；同時(shí)系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)可視化、扁平化的應(yīng)急指揮調(diào)度功能，提升突發(fā)事件處置能力。

3.1 常態(tài)監(jiān)測(cè)管理

通過(guò)全覆蓋、常態(tài)化的監(jiān)測(cè)思路，基于大數(shù)據(jù)可視化的河長(zhǎng)制中樞指揮系統(tǒng)在原有水利普查的數(shù)據(jù)成果、河湖庫(kù)勘測(cè)數(shù)據(jù)，以及住建、環(huán)保等部門(mén)數(shù)據(jù)資源的基礎(chǔ)上，充分利用物聯(lián)網(wǎng)、視頻監(jiān)控等技術(shù)優(yōu)化管理范圍內(nèi)的水利監(jiān)測(cè)站點(diǎn)的點(diǎn)位與布局，主要包括河湖分界斷面、取水口（生活及農(nóng)業(yè)用水）、違法點(diǎn)、違法案件、水文氣象、遙感影像等，建立統(tǒng)一的、全覆蓋的河流流域斷面、河湖水質(zhì)水體監(jiān)測(cè)網(wǎng)絡(luò)，實(shí)現(xiàn)全天候、空天地一體的實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)，以及充分監(jiān)督社會(huì)輿情信息；通過(guò)運(yùn)用圖像分析處理，數(shù)據(jù)存儲(chǔ)與大數(shù)據(jù)等技術(shù)實(shí)現(xiàn)對(duì)各類(lèi)信息的分析、處理、存儲(chǔ)與顯示，實(shí)現(xiàn)指揮中心與現(xiàn)場(chǎng)的多媒體交互應(yīng)用，便于及時(shí)準(zhǔn)確地掌握管理范圍內(nèi)水體水環(huán)境的變化現(xiàn)狀及趨勢(shì)。

3.2 預(yù)案預(yù)警機(jī)制

為了進(jìn)一步深化河長(zhǎng)制中樞指揮系統(tǒng)的管理服務(wù)能力，實(shí)現(xiàn)突發(fā)事件的快速上傳，應(yīng)急響應(yīng)、聯(lián)合指揮等能力，通過(guò)針對(duì)各類(lèi)焦點(diǎn)水情事件與輿情信息建立案例數(shù)據(jù)庫(kù)、預(yù)案知識(shí)庫(kù)、預(yù)警模型數(shù)據(jù)庫(kù)等，從歷史焦點(diǎn)案例的演變鏈、事件鏈中提煉并建立焦點(diǎn)水情事件的風(fēng)控模型，為預(yù)案預(yù)警提供可靠的閾值與依據(jù)，為各類(lèi)焦點(diǎn)水情事件的處理建立預(yù)警機(jī)制。

具體而言，主要包括 3 個(gè)方面：1）通過(guò)自動(dòng)監(jiān)控各類(lèi)焦點(diǎn)水情的發(fā)展?fàn)顟B(tài)與社會(huì)輿情信息，對(duì)各種異常變化情況進(jìn)行預(yù)警，并建立相關(guān)的應(yīng)急預(yù)案，輔助河長(zhǎng)制管理人員進(jìn)行模擬演練，實(shí)現(xiàn)水情預(yù)警的可視化；2）系統(tǒng)支持多種可視化的展現(xiàn)方式呈現(xiàn)預(yù)案的相關(guān)要素與指揮過(guò)程，支持對(duì)管理人員部署、資源分布、焦點(diǎn)目標(biāo)等進(jìn)行展示與動(dòng)態(tài)推演，以此提高隨時(shí)準(zhǔn)備處置水情突發(fā)事件的能力與水平，實(shí)現(xiàn)預(yù)案部署可視化；3）建立河長(zhǎng)制監(jiān)管和應(yīng)急保障所需相關(guān)資源的動(dòng)態(tài)數(shù)據(jù)庫(kù)，實(shí)現(xiàn)應(yīng)急指揮相關(guān)基礎(chǔ)信息數(shù)據(jù)如：人、事、地、物等信息的綜合管理，即應(yīng)急資源管理可視化，便于應(yīng)急狀態(tài)下的指揮調(diào)用。

3.3 應(yīng)急指揮

基于大數(shù)據(jù)可視化的河長(zhǎng)制中樞指揮系統(tǒng)采用先進(jìn)的信息處理技術(shù)與管理手段，以地理信息系統(tǒng)為基礎(chǔ)，以一河一策為指導(dǎo)性文件，集實(shí)時(shí)視頻通訊、遠(yuǎn)程監(jiān)控、圖像傳輸?shù)榷嗝襟w業(yè)務(wù)功能為一體，具備即時(shí)、同步、交互的指揮調(diào)度模式；支持衛(wèi)星影像、DEM 數(shù)據(jù)、矢量地圖數(shù)據(jù)的動(dòng)態(tài)加載，可實(shí)現(xiàn)應(yīng)急事件的快速加載與及時(shí)準(zhǔn)確定位；運(yùn)用智庫(kù)作為決策指引，針對(duì)突發(fā)問(wèn)題不斷豐富智庫(kù)，在學(xué)習(xí)中不斷完善。系統(tǒng)通過(guò)遠(yuǎn)程監(jiān)控突發(fā)事件現(xiàn)場(chǎng)，全程掌控事態(tài)發(fā)展，對(duì)指揮決策的商定與下達(dá)，現(xiàn)場(chǎng)處置與后端中樞指揮平臺(tái)的高效協(xié)同具有重要意義。系統(tǒng)同時(shí)提供多種用于河長(zhǎng)制指揮決策的標(biāo)繪功能，為部署決策信息的直觀展示提供手段。系統(tǒng)可視化、扁平化的指揮調(diào)度能力，為其以最短的時(shí)間對(duì)應(yīng)急事件的數(shù)據(jù)采集、問(wèn)題判定、決策分析、命令部署到現(xiàn)場(chǎng)處置作出快速的反應(yīng)，并采取正確的處置措施，有效地動(dòng)員和調(diào)度各種資源等創(chuàng)造了條件，提升了指揮中心處置突發(fā)事件的力度。

4 結(jié)語(yǔ)

河長(zhǎng)制中樞指揮系統(tǒng)的建立是河長(zhǎng)制管理工作的重要內(nèi)容，是河長(zhǎng)制管理工作有序開(kāi)展、全面管控的有效手段。提出的基于大數(shù)據(jù)可視化技術(shù)建立河長(zhǎng)制中樞指揮系統(tǒng)的構(gòu)思，利用大數(shù)據(jù)、云計(jì)算、移動(dòng)互聯(lián)網(wǎng)、物聯(lián)網(wǎng)、人工智能等技術(shù)手段，形成支撐河長(zhǎng)制中樞指揮系統(tǒng)的框架體系，在已有的水利普查等多種數(shù)據(jù)基礎(chǔ)上，整合多源數(shù)據(jù)，形成水利大數(shù)據(jù)，實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)共享。建立集對(duì)河湖狀態(tài)的實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)、焦點(diǎn)水情事件的預(yù)案預(yù)警與緊急事件的應(yīng)急指揮等多項(xiàng)應(yīng)用為一體的河長(zhǎng)制中樞指揮系統(tǒng)。既響應(yīng)了國(guó)家積極推行河長(zhǎng)制的號(hào)召，又順應(yīng)新時(shí)代人們對(duì)高質(zhì)量的河湖生態(tài)環(huán)境的迫切需求，是新時(shí)代、新技術(shù)下，實(shí)現(xiàn)河湖現(xiàn)代化、信息化、科學(xué)化管理的巨大推力。

[1] 鄧淑珍，鄭爽，馬穎卓. 無(wú)錫河長(zhǎng)制“升級(jí)版”揚(yáng)帆起航[J]. 中國(guó)水利，2017 (7): 6-11.

[2] 張嘉濤. 江蘇“河長(zhǎng)制”的實(shí)踐與啟示[J]. 中國(guó)水利，2010 (12): 13-15，21.

[3] 李臣明，曾焱，王慧斌，等. 全國(guó)水利信息化“十三五”建設(shè)構(gòu)想與關(guān)鍵技術(shù)[J]. 水利信息化，2015 (1): 9-13，19.

[4] 蔡陽(yáng). 現(xiàn)代信息技術(shù)與水利信息化[J]. 水利水電技術(shù)，2009，40 (8): 133-138.

[5] 劉予偉，劉東潤(rùn)，陳獻(xiàn)耘. 大數(shù)據(jù)在水資源管理中的應(yīng)用展望[J]. 水資源研究，2015，4 (5): 470-476.

[6] 李文晶，鄢煜川，陳鳳平，等. 基于 Android 的河長(zhǎng)制河湖管護(hù)系統(tǒng)的設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)[J]. 江西水利科技，2017，43 (1):54-58.

[7] 于桓飛，宋立松，程海洋. 基于河長(zhǎng)制的河道保護(hù)管理系統(tǒng)設(shè)計(jì)與實(shí)施[J]. 排灌機(jī)械工程學(xué)報(bào)，2016，34 (7):608-614.

[8] 田禹，張東來(lái). 水質(zhì)遠(yuǎn)程在線(xiàn)監(jiān)測(cè)管理系統(tǒng)的開(kāi)發(fā)研究[J]. 中國(guó)給水排水，2003 (10): 6-9.

[9] 姜濤. 時(shí)間序列分析在中長(zhǎng)期徑流預(yù)測(cè)中的應(yīng)用[J]. 東北水利水電，2016，34 (12): 26-27，32.

[10] 桑燕芳，王中根，劉昌明. 水文時(shí)間序列分析方法研究進(jìn)展[J]. 地理科學(xué)進(jìn)展，2013，32 (1): 20-30.

[11] 齊永才，王曙光. 防汛抗旱類(lèi)預(yù)案預(yù)警指標(biāo)遴選及效力范圍的確定[J]. 東北水利水電，2015，33 (1): 33-34，44.

[12] 陳建軍，袁玉平. 應(yīng)急指揮系統(tǒng)建設(shè)方案設(shè)計(jì)與研究[J].武漢理工大學(xué)學(xué)報(bào)（信息與管理工程版），2005 (2):122-127.

[13] 馬梅，劉東蘇，李慧. 基于大數(shù)據(jù)的網(wǎng)絡(luò)輿情分析系統(tǒng)模型研究[J]. 情報(bào)科學(xué)，2016，34 (3): 25-28，33.

[14] 陳必坤，王曰芬，廖海涵. 大數(shù)據(jù)時(shí)代社會(huì)輿情分析與決策支持研究的現(xiàn)狀及其發(fā)展趨勢(shì)[J]. 情報(bào)科學(xué)，2016，34 (10): 8-14.

[15] 彭震. 利用大數(shù)據(jù)云計(jì)算提升貴州省防汛抗旱指揮決策支撐系統(tǒng)[J]. 中國(guó)防汛抗旱，2016，26 (3): 16-17，30.

Construction of central command system of river chief mechanism based on big data visualization

ZHAO Xingxing1, JU Maosen2, LIU Weifeng1, YANG Zhiyong1,3, ZUO Xiang2
(1. Nanjing HOHpower Information Technology Corporation, Nanjing 210019, China;2. High Eff i cient Utilization of Water Resources and the National Engineering Research Center of Engineering Safety,Nanjing 210019, China;3. Collage of Computer and Information, Hohai University, Nanjing 210019, China)

In response to the call of the state to fully implement the river chief mechanism and strengthen the management of rivers and lakes, it must build a central command system with the support of big data and serve the purpose of serving the river off i ce and river chief at all levels. Through the full coverage of the state of the river and the lake, the collection of real time data, the aggregation of multi source data and the sharing of interdepartmental information，it builds the central command system of river chief mechanism with a series of applications such as the real-time monitoring of the state of the river and the lake, the pre-warning of the focus water affair events and the emergency command of the emergency events by using big data, cloud computing, mobile Internet, Internet of things,artificial intelligence and other technical means. Finally, it achieves the unified management, unified command and unif i ed coordination of the implementation of the river chief mechanism, and promote the meticulous, collaborative,intelligent and integrated management of the management work, so as to maintain the “smooth fl ow and live water”of rivers and lakes, and ensure the healthy and functional utilization of rivers and lakes.

river chief mechanism; big data; visualization; information sharing; central command

TV213.4；TP39

A

1674-9405(2017)06-0017-06

10.19364/j.1674-9405.2017.06.004

2017-10-05

趙杏杏（1989-），女，江蘇南通人，碩士，主要研究方向?yàn)樗畔⒒⒑娱L(zhǎng)制管理信息化關(guān)鍵技術(shù)。