基于大數(shù)據(jù)的浦東新區(qū)河道長效管理系統(tǒng)建設(shè)

孟鉦秀，周 全

（上海市浦東新區(qū)水文水資源管理署，上海 200129）

0 引言

當(dāng)前，強(qiáng)化城市管理，改善生態(tài)環(huán)境，實(shí)現(xiàn)經(jīng)濟(jì)和社會可持續(xù)發(fā)展已成為衡量一個城市文明和進(jìn)步的標(biāo)志[1]。其中，河道長效管理是城市管理的重要組成部分[2]。河道長效管理是指在整治河道的同時，根據(jù)“建管并重、重在管理”的方針，按照“整治一條河道，管理一條河道”的指導(dǎo)思想，以健全的管理體制和運(yùn)行機(jī)制作保障，力求使河道管理做到“責(zé)任到人，管理到河，縱向到底，橫向到邊，貫穿常年”，實(shí)現(xiàn)河道管理的專業(yè)化、規(guī)范化、社會化、科學(xué)化，實(shí)現(xiàn)河道主要設(shè)計(jì)功能、保持河道設(shè)施完整和面清岸潔的目標(biāo)[3–5]。

近年來，浦東新區(qū)各級政府和職能部門對“如何進(jìn)行有效持續(xù)的河道管理、為城市可持續(xù)發(fā)展”做出了積極探索和努力[6]?！镀謻|新區(qū)國民經(jīng)濟(jì)和社會發(fā)展第十三個五年規(guī)劃綱要》提出，根據(jù)全市最新的骨干河湖布局規(guī)劃，浦東要突出“五橫、六縱”的水系格局，加強(qiáng)全區(qū)水系的連通連接，暢通骨干河網(wǎng)，推進(jìn)外環(huán)運(yùn)河、沈沙港、浦東運(yùn)河、人民塘隨塘河等骨干河道疏浚、整治和拓展。但專項(xiàng)河道整治之后，如無相應(yīng)有效的長效管理舉措，河道治理成果將很快付之東流[7]。因此，針對浦東新區(qū)河道管理的現(xiàn)實(shí)問題，建立一套完善的河道長效管理保障機(jī)制，利用大數(shù)據(jù)等信息化手段實(shí)現(xiàn)河道養(yǎng)護(hù)管理的網(wǎng)格化和信息共享，落實(shí)全覆蓋、常態(tài)化的巡檢要求，從根本上改善浦東水環(huán)境面貌，最大化地發(fā)揮河道整治效益成為當(dāng)務(wù)之急。

1 系統(tǒng)構(gòu)建

1.1 整體架構(gòu)

基于大數(shù)據(jù)的浦東新區(qū)河道長效管理系統(tǒng)以浦東新區(qū)水務(wù)信息共享服務(wù)平臺為依托、有效整合水文、河道、養(yǎng)護(hù)單位等行業(yè)數(shù)據(jù)交換平臺，以數(shù)據(jù)服務(wù)、GIS 技術(shù)、集成服務(wù)等模式支撐系統(tǒng)前端顯示、查詢和統(tǒng)計(jì)和各類功能。系統(tǒng)的總體結(jié)構(gòu)主要由采集傳輸層、基礎(chǔ)運(yùn)行層、數(shù)據(jù)資源層、應(yīng)用支撐層、業(yè)務(wù)應(yīng)用層、應(yīng)用門戶層 6 個部分組成。

1.1.1 采集傳輸層

采集傳輸層是系統(tǒng)的數(shù)據(jù)源基礎(chǔ)。信息采集方式包括自動和人工采集、在線和離線交換等方式實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)從自動采集設(shè)備至新區(qū)水務(wù)條線各層級客戶端的信息共享交換。

1.1.2 基礎(chǔ)運(yùn)行層

基礎(chǔ)運(yùn)行層主要通信網(wǎng)絡(luò)主要依托浦東新區(qū)政務(wù)云平臺進(jìn)行系統(tǒng)搭建和部署。為河道長效管理系統(tǒng)提供基礎(chǔ)運(yùn)行環(huán)境，包括支撐各類應(yīng)用運(yùn)行和數(shù)據(jù)存儲的服務(wù)器設(shè)施、存儲設(shè)備、網(wǎng)絡(luò)環(huán)境等。

1.1.3 數(shù)據(jù)資源層

數(shù)據(jù)資源層是系統(tǒng)信息匯集的目的地，主要實(shí)現(xiàn)基礎(chǔ)地形、實(shí)時監(jiān)測、河道巡檢、系統(tǒng)配置等數(shù)據(jù)的存儲與管理。

1.1.4 應(yīng)用支撐層

應(yīng)用支撐層主要由數(shù)據(jù)和集成服務(wù)等組成。主要內(nèi)容如下：

1）數(shù)據(jù)服務(wù)。主要包括統(tǒng)一數(shù)據(jù)訪問接口、數(shù)據(jù)目錄和字典。

2）集成服務(wù)。主要包括門戶框架，用戶統(tǒng)一、權(quán)限及安全等管理。

3）服務(wù)管理。主要包括服務(wù)調(diào)用、裝配、定制、日志、注冊、監(jiān)控等。

1.1.5 業(yè)務(wù)應(yīng)用層

業(yè)務(wù)應(yīng)用層作為河道長效管理系統(tǒng)的后臺服務(wù)系統(tǒng)，依托應(yīng)用支撐平臺環(huán)境，提供巡檢管理、統(tǒng)計(jì)分析、系統(tǒng)管理等多項(xiàng)服務(wù)。業(yè)務(wù)應(yīng)用層支撐前端系統(tǒng)對各類實(shí)時監(jiān)測和上報(bào)數(shù)據(jù)的訪問、提取等功能。

1.1.6 應(yīng)用門戶層

應(yīng)用門戶層是業(yè)務(wù)管理者、信息服務(wù)獲取者與系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)互動的窗口，也是信息發(fā)布的平臺。按照系統(tǒng)不同的服務(wù)對象，在統(tǒng)一門戶技術(shù)框架下，為各類用戶提供統(tǒng)一的信息服務(wù)入口和個性化信息服務(wù)。

1.2 網(wǎng)絡(luò)拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)

浦東新區(qū)河道長效管理系統(tǒng)主要依托浦東新區(qū)政務(wù)云平臺軟硬件基礎(chǔ)環(huán)境進(jìn)行部署，水務(wù)條線已建立與政務(wù)云平臺的政務(wù)網(wǎng)連接，新區(qū)局領(lǐng)導(dǎo)、各業(yè)務(wù)部門可實(shí)現(xiàn)對系統(tǒng)的數(shù)據(jù)管理和應(yīng)用服務(wù)訪問。

系統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)物理拓?fù)鋱D如圖 1 所示。

圖1 系統(tǒng)物理拓?fù)鋱D

1.3 關(guān)鍵技術(shù)

河道長效管理系統(tǒng)的建立是一項(xiàng)嶄新的、復(fù)雜的、技術(shù)創(chuàng)新的工作[8]。浦東新區(qū)河道長效管理系統(tǒng)一方面在浦東環(huán)保局信息中心統(tǒng)一的數(shù)據(jù)交換平臺上，進(jìn)一步整合完善現(xiàn)有的資源和網(wǎng)絡(luò)信息；另一方面利用大數(shù)據(jù)、GIS 等技術(shù)，通過對水務(wù)設(shè)施數(shù)據(jù)、河道巡檢數(shù)據(jù)等數(shù)據(jù)的采集、分析和統(tǒng)計(jì)，形成可視化的河道巡檢養(yǎng)護(hù)信息成果，迅速、準(zhǔn)確、直觀地展現(xiàn)河道和相關(guān)水務(wù)設(shè)施巡檢與養(yǎng)護(hù)的現(xiàn)狀和成效，為河道長效管理和保護(hù)機(jī)制的建立提供有力的技術(shù)支撐。

1.3.1 元數(shù)據(jù)管理技術(shù)

本項(xiàng)目中數(shù)據(jù)庫的分類管理需要利用元數(shù)據(jù)管理技術(shù)，元數(shù)據(jù)是關(guān)于數(shù)據(jù)的數(shù)據(jù)，是以計(jì)算機(jī)系統(tǒng)能夠使用與處理的格式存在的、與內(nèi)容相關(guān)的數(shù)據(jù)，它是對內(nèi)容的一種描述方式。通過這種方式，可以表示內(nèi)容的屬性與結(jié)構(gòu)信息。元數(shù)據(jù)分為描述、語義、控制和結(jié)構(gòu)等元數(shù)據(jù)。通過對元數(shù)據(jù)與原始內(nèi)容分離技術(shù)，單獨(dú)對元數(shù)據(jù)進(jìn)行處理，從而簡化對內(nèi)容的操作過程。針對語義與結(jié)構(gòu)元數(shù)據(jù)，根據(jù)用戶需要，還可用于內(nèi)容檢索和挖掘。元數(shù)據(jù)模型如圖 2 所示。

圖2 元數(shù)據(jù)模型

浦東新區(qū)河道長效管理系統(tǒng)一方面充分依托目前水務(wù)條線的數(shù)據(jù)資源，在信息中心數(shù)據(jù)交換平臺基礎(chǔ)上，完善水務(wù)系統(tǒng)統(tǒng)一的信息化基礎(chǔ)設(shè)施資源庫，通過統(tǒng)一的交換平臺實(shí)現(xiàn)與外部數(shù)據(jù)的交換共享，確保數(shù)據(jù)的實(shí)時性、準(zhǔn)確性和真實(shí)性；另一方面利用元數(shù)據(jù)技術(shù)對數(shù)據(jù)資源層進(jìn)行存儲和管理，實(shí)現(xiàn)基礎(chǔ)地形與遙感影像空間、實(shí)時監(jiān)測、水務(wù)規(guī)劃、水務(wù)設(shè)施、工程管理及系統(tǒng)配置等數(shù)據(jù)信息匯集和共享。

1.3.2 基于面向服務(wù)的體系架構(gòu)

浦東新區(qū)河道長效管理系統(tǒng)使用基于面向服務(wù)的體系架構(gòu)（SOA）提高數(shù)據(jù)和內(nèi)容連接性和互用性。與傳統(tǒng)的數(shù)據(jù)和內(nèi)容管理方法相比，最關(guān)鍵的區(qū)分標(biāo)志是它可以為在合適的時間、地點(diǎn)并且有正當(dāng)理由需要它的任何用戶提供服務(wù)?；?SOA 的信息管理還具有以下優(yōu)點(diǎn)：

1）允許系統(tǒng)的 IT 資產(chǎn)復(fù)用。數(shù)據(jù)建模、映射及轉(zhuǎn)換功能是最復(fù)雜并且是最消耗資源的流程。當(dāng)前的點(diǎn)對點(diǎn)信息集成不容易導(dǎo)致 IT 資產(chǎn)的復(fù)用。

2）加快開發(fā)速度，并且減少了開發(fā)和維護(hù)的費(fèi)用，實(shí)現(xiàn)最大的成本效益。

3）創(chuàng)建了附加的基于完全集成化信息的業(yè)務(wù)模式。

4）簡化了計(jì)算模型的總體復(fù)雜度。

1.3.3 GIS 技術(shù)

河道長效管理系統(tǒng)中各類養(yǎng)護(hù)及巡檢的數(shù)據(jù)需要基于一張圖的應(yīng)用技術(shù)，WebGIS 是基于 Internet/Intranet 的 GIS 技術(shù)。用戶可以通過 Web 瀏覽器瀏覽 WebGIS 站點(diǎn)中的空間數(shù)據(jù)、制作專題圖，以及進(jìn)行各種空間檢索和分析。WebGIS 具有以下的優(yōu)點(diǎn)：1）更廣泛的訪問范圍；2）平臺獨(dú)立性；3）可以大規(guī)模降低系統(tǒng)成本；4）操作簡單。

二三維一體化技術(shù)體系能保證二維與三維 GIS技術(shù)的無縫融合，包括二維與三維在數(shù)據(jù)模型、數(shù)據(jù)存儲方案、數(shù)據(jù)管理、符號、可視化和分析功能的一體化，提供海量二維數(shù)據(jù)直接在三維場景中的高性能可視化、二維分析功能在三維場景中的直接操作和越來越豐富的三維分析功能。突破了單純的三維只能查一查、看一看的瓶頸，推動三維 GIS 升華為面向業(yè)務(wù)管理和輔助決策的深度應(yīng)用。

2 系統(tǒng)功能

基于大數(shù)據(jù)的浦東新區(qū)河道長效管理系統(tǒng)主要分為五大系統(tǒng)功能。

2.1 平臺首頁

河道長效管理信息服務(wù)平臺的首頁突出地圖功能，各級用戶可按照市管、區(qū)管、街鎮(zhèn)、村級分別篩選查看所屬等級的河道。另外包括地圖基礎(chǔ)操作、查詢、定位、專題分析等功能。

2.2 巡檢管理

針對河道巡檢養(yǎng)護(hù)工作的業(yè)務(wù)特點(diǎn)，巡檢管理突出業(yè)務(wù)管理，對河道長效管理任務(wù)的類型、巡檢單和巡檢員數(shù)量等管理目標(biāo)進(jìn)行了量化展示。包括巡檢概況、巡檢上報(bào)數(shù)量統(tǒng)計(jì)、業(yè)務(wù)處理、巡檢單和巡檢員管理，主要實(shí)現(xiàn)如下：

1）巡檢類型匯總。巡檢上報(bào)問題的概況分析，可以按單位、時間、問題類型進(jìn)行檢索。

2）巡檢數(shù)量統(tǒng)計(jì)。統(tǒng)計(jì)當(dāng)天、本周和本月的巡檢上報(bào)數(shù)量。

3）待辦事項(xiàng)。根據(jù)登錄用戶的權(quán)限，動態(tài)生成待功事項(xiàng)，用戶巡查業(yè)務(wù)流程處理，包括待派遣、待處理、待復(fù)核、待審核。

4）巡檢單管理。提供多條件的組合查詢，條件包括單位類型、河道等級、整改類型、處理狀態(tài)、養(yǎng)護(hù)等級、標(biāo)段、所屬鎮(zhèn)、河道名稱、單位名稱和巡查員名稱，查詢結(jié)果以分頁列表顯示；巡檢單詳細(xì)頁面的內(nèi)容包括基本信息、照片和流轉(zhuǎn)記錄。

5）巡查員管理。按單位列出已經(jīng)注冊到本系統(tǒng)中的移動端用戶，并顯示用戶的基本信息和版本信息。

2.3 統(tǒng)計(jì)分析

統(tǒng)計(jì)分析功能在浦東新區(qū)河道長效管理系統(tǒng)中占據(jù)重要地位，對掌握河道巡檢工作的總體情況和各單位的使用情況，了解各類問題發(fā)生比例和處理情況，最終按照考核標(biāo)準(zhǔn)得出各單位巡檢工作的評分結(jié)果，具體實(shí)現(xiàn)如下：

1）一周巡查統(tǒng)計(jì)。顯示本周的巡查統(tǒng)計(jì)信息，包括巡查覆蓋情況、巡檢單問題占比和巡查單處理情況占比，覆蓋率圖表中區(qū)管河道的巡檢情況按養(yǎng)護(hù)標(biāo)段排名，鎮(zhèn)管河道的巡檢按街鎮(zhèn)排名。

2）問題類型匯總。按部件類的分類子項(xiàng)匯總出各標(biāo)段養(yǎng)護(hù)河道的巡檢問題數(shù)量、整改數(shù)量和按時整改率。

3）問題整改統(tǒng)計(jì)。按部件類的分類子項(xiàng)統(tǒng)計(jì)出各標(biāo)段養(yǎng)護(hù)河道的巡檢問題數(shù)量、按時整改率和整改優(yōu)良數(shù)量。

4）考核評分統(tǒng)計(jì)。根據(jù)河道中心制定的考核標(biāo)準(zhǔn)，結(jié)合巡查工作的業(yè)務(wù)處理情況，對區(qū)鎮(zhèn)管兩級養(yǎng)護(hù)單位進(jìn)行考核評分，按考核得分進(jìn)行排名。

5）系統(tǒng)使用情況統(tǒng)計(jì)。統(tǒng)計(jì)區(qū)鎮(zhèn)管兩級養(yǎng)護(hù)單位的人員注冊情況和各類問題的巡查上單情況，結(jié)果支持導(dǎo)出，每周向養(yǎng)護(hù)單位公示。

6）河道巡查情況匯總。依據(jù)巡視覆蓋標(biāo)準(zhǔn)，按養(yǎng)護(hù)公司、時間段（年、季、月、周）匯總一線巡檢人員的巡視覆蓋情況。

2.4 信息公示

河道養(yǎng)護(hù)主管部門通過本功能向養(yǎng)護(hù)公司發(fā)送信息，傳達(dá)巡查管理通知等，主要實(shí)現(xiàn)以下功能：

1）信息顯示與查詢。通過設(shè)置時段查詢信息公示的記錄。

2）信息編輯與發(fā)布。創(chuàng)建一個用于發(fā)布的信息公示，內(nèi)容包括標(biāo)題、內(nèi)容和發(fā)布人。

2.5 系統(tǒng)管理

系統(tǒng)管理為整個平臺提供服務(wù)支撐，包括用戶基本信息管理、系統(tǒng)模塊管理和用戶權(quán)限分配。

3 系統(tǒng)應(yīng)用

浦東新區(qū)河道長效管理系統(tǒng)上線 3 個月以來，河道養(yǎng)護(hù)管理用戶達(dá)到 700 多個，用戶范圍涉及區(qū)環(huán)保市容管理部門、各鎮(zhèn)河道管理部門、鎮(zhèn)管河道養(yǎng)護(hù)公司、各鎮(zhèn)河道保潔社和第三方監(jiān)管單位，累計(jì)巡查養(yǎng)護(hù)上報(bào)單數(shù) 57 000 余起，有效巡河里程達(dá)到280 000 多 km，基本實(shí)現(xiàn)了全區(qū)河道養(yǎng)護(hù)全覆蓋。

1）實(shí)現(xiàn)了河道網(wǎng)格化管理。建立和完善了河道養(yǎng)護(hù)工作的流程及相關(guān)制度，強(qiáng)化了監(jiān)督發(fā)現(xiàn)機(jī)制，提高問題的發(fā)現(xiàn)能力，促進(jìn)網(wǎng)格化管理和河道長效管理的創(chuàng)新，為河道長效管理工作的精細(xì)化、智能化、集成化提供了有力支撐。

2）形成了常態(tài)化巡檢管理機(jī)制。系統(tǒng)通過全覆蓋、常態(tài)化的設(shè)計(jì)思路，基于大數(shù)據(jù)，在原有巡檢和地圖數(shù)據(jù)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)河道巡檢工作的點(diǎn)位和布局，建立統(tǒng)一的養(yǎng)護(hù)工作量和設(shè)施管理監(jiān)控網(wǎng)絡(luò)，實(shí)現(xiàn)全天候、空天地一體的實(shí)時監(jiān)控系統(tǒng)；通過圖像分析處理、數(shù)據(jù)存儲和大數(shù)據(jù)等技術(shù)實(shí)現(xiàn)對各類養(yǎng)護(hù)信息的采集，存儲，處理和展示，實(shí)現(xiàn)指揮中心與現(xiàn)場多媒體之間的信息交互，便于決策者及時全面地掌握管理范圍內(nèi)的河道水體養(yǎng)護(hù)現(xiàn)狀和趨勢。

4 結(jié)語

通過大數(shù)據(jù)系統(tǒng)構(gòu)建，面向新區(qū)河道管理和巡查養(yǎng)護(hù)單位的浦東新區(qū)河道長效管理系統(tǒng)集巡檢管理、統(tǒng)計(jì)分析、信息公示和系統(tǒng)管理等多項(xiàng)功能于一體，完成了全區(qū)河道養(yǎng)護(hù)全覆蓋目標(biāo)，實(shí)現(xiàn)了與河道巡檢養(yǎng)護(hù)、網(wǎng)格等系統(tǒng)的資源共享和信息互通，促進(jìn)了網(wǎng)格化和河道長效管理的創(chuàng)新，進(jìn)一步提高了水資源水環(huán)境為區(qū)域經(jīng)濟(jì)社會可持續(xù)發(fā)展的服務(wù)保障能力。