基于GIS平臺的河長制管理信息系統(tǒng)設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)

禹旭 王幸 劉麗莉 賈寶

(1.河南省測繪工程院，河南 鄭州 450003；2.泌陽縣水土保持預(yù)防監(jiān)督監(jiān)理站，河南 泌陽 463700；3.偃師市自然資源和規(guī)劃局，河南 偃師 471900)

1 引言

全面推行河長制是黨中央、國務(wù)院為加強(qiáng)河湖管理保護(hù)作出的重大決策部署，是落實(shí)綠色發(fā)展理念、推進(jìn)生態(tài)文明建設(shè)的內(nèi)在要求，是解決我國復(fù)雜水問題、維護(hù)河湖健康生命的有效舉措，是完善水治理體系、保障國家水安全的制度創(chuàng)新。伴隨河長制工作的開展，各地紛紛啟動了信息系統(tǒng)建設(shè)工作，但由于對河長制管理業(yè)務(wù)和信息系統(tǒng)整合共享認(rèn)識參差不齊，“頂層設(shè)計(jì)不到位、建設(shè)標(biāo)準(zhǔn)不統(tǒng)一、工作推進(jìn)不協(xié)調(diào)”等，造成普遍存在“低水平重復(fù)、數(shù)據(jù)不共享、應(yīng)用不協(xié)同、上下不聯(lián)通”等問題。為解決上述問題，必須從河長制管理信息系統(tǒng)應(yīng)用需求出發(fā)，結(jié)合信息化系統(tǒng)建設(shè)、運(yùn)行和管理等所需的數(shù)據(jù)、網(wǎng)絡(luò)、用戶實(shí)際現(xiàn)狀，選擇合適的服務(wù)模式[1-5]。

本文利用先進(jìn)的信息化技術(shù)，搭建技術(shù)先進(jìn)、及時高效和完善可靠的河湖信息管理平臺，對于完善水資源治理體系、保障水體安全、進(jìn)一步提高河湖管護(hù)工程的綜合運(yùn)用效能具有重要意義，可為河長制的落實(shí)提供強(qiáng)有力的支持，有助于實(shí)現(xiàn)河湖管護(hù)工作的高效性、便捷性、長效性和實(shí)時性等目標(biāo)。

2 河長制管理信息系統(tǒng)總體設(shè)計(jì)

河長制管理信息系統(tǒng)建設(shè)采用“一圖一庫一平臺”的總體架構(gòu)，面向河長、河長辦、巡查人員和公眾四類用戶，充分利用水務(wù)普查工作成果，借助計(jì)算機(jī)技術(shù)、地理信息系統(tǒng)技術(shù)、計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)技術(shù)，以數(shù)字化地圖為載體，建立基于GIS 平臺的河長制管理信息系統(tǒng)。按照統(tǒng)一規(guī)劃、統(tǒng)一標(biāo)準(zhǔn)、縣鄉(xiāng)兩級分級建設(shè)的模式，由縣級河長辦制定河長制管理平臺建設(shè)技術(shù)指南和標(biāo)準(zhǔn)規(guī)范，保持縣鄉(xiāng)兩級平臺統(tǒng)一要求、信息共享、互聯(lián)互通，實(shí)現(xiàn)對境內(nèi)河流和水庫基礎(chǔ)信息的統(tǒng)一管理[6]。

根據(jù)WebService 技術(shù)的原理，結(jié)合河長制管理信息系統(tǒng)的數(shù)據(jù)環(huán)境，系統(tǒng)自頂向下采用多層次架構(gòu)設(shè)計(jì)，可分為用戶層、應(yīng)用層、支撐層、數(shù)據(jù)存儲層和數(shù)據(jù)采集層。用戶層主要針對系統(tǒng)的使用人員設(shè)定，包括各級河長、河長辦公室與社會公眾；應(yīng)用層由中間件和Web 應(yīng)用服務(wù)器構(gòu)成，是系統(tǒng)的核心業(yè)務(wù)實(shí)現(xiàn)層，負(fù)責(zé)接受用戶層的操作請求，訪問數(shù)據(jù)源、查詢記錄并將結(jié)果返回到用戶層；支撐層主要為應(yīng)用層提供各類支撐服務(wù)；數(shù)據(jù)采集層主要負(fù)責(zé)基礎(chǔ)數(shù)據(jù)信息的采集；數(shù)據(jù)存儲層主要負(fù)責(zé)與SQL 數(shù)據(jù)庫建立聯(lián)系，并對各子系統(tǒng)數(shù)據(jù)進(jìn)行增加、修改、查詢等操作[7]。系統(tǒng)總體框架如圖1 所示。

圖1 河長制管理信息系統(tǒng)總體架構(gòu)圖

3 系統(tǒng)主要功能

河長制管理信息系統(tǒng)包括河長制系統(tǒng)管理端、河道巡查App 端、微信公眾號端、河長制基礎(chǔ)數(shù)據(jù)庫四個部分。系統(tǒng)的組成部分如圖2 所示。

圖2 河長制管理信息系統(tǒng)組成部分

3.1 河長制系統(tǒng)管理端

河長制信息管理平臺主要包括河長工作、綜合信息、一河一策、河道巡查、考核監(jiān)督、應(yīng)急管理、系統(tǒng)管理等子系統(tǒng)。系統(tǒng)功能結(jié)構(gòu)如圖3 所示。

圖3 河 長制管理信息系統(tǒng)功能結(jié)構(gòu)圖

（1）空間信息存儲與查詢：可實(shí)現(xiàn)河流湖泊基礎(chǔ)信息、河道調(diào)查信息、動態(tài)監(jiān)管信息、公眾投訴信息等數(shù)據(jù)存儲及分類查詢。

（2）可視化展示：實(shí)現(xiàn)對河流、湖泊、河湖調(diào)查要素、河湖動態(tài)監(jiān)管信息、河道巡查信息的平面展示，可供瀏覽河流、湖泊、河湖調(diào)查要素、河湖動態(tài)監(jiān)管信息、河道巡查信息相關(guān)空間地理位置信息。

（3）統(tǒng)計(jì)分析：在河長制河湖空間數(shù)據(jù)基礎(chǔ)上，實(shí)現(xiàn)對各類基礎(chǔ)數(shù)據(jù)的統(tǒng)計(jì)分析。

（4）一河一策：按照用戶所選行政區(qū)劃，列出下轄所有河段的信息列表，在河段列表點(diǎn)擊某一具體“區(qū)域”或“河流”，跳轉(zhuǎn)到該區(qū)域或者河流的詳細(xì)信息頁面。詳細(xì)信息頁面包括河段相關(guān)的河長信息、河湖調(diào)查、一河一策、兩表三清單、一河一治等功能。還為普通用戶提供信息搜索、查閱、下載、導(dǎo)出、打印等功能，為河長辦系統(tǒng)管理人員提供更新、刪除、文件上傳等高級權(quán)限。

（5）應(yīng)急管理：包括應(yīng)急事件、應(yīng)急預(yù)案等功能模塊。應(yīng)急事件主要對已啟動應(yīng)急響應(yīng)狀態(tài)的應(yīng)急事件進(jìn)行管理，屬性字段包括應(yīng)急事件名稱、河流、行政區(qū)、啟動時間、結(jié)束時間、事件類型、經(jīng)度、緯度等。點(diǎn)擊“事件名稱”鏈接，顯示其詳細(xì)信息。應(yīng)急預(yù)案主要對應(yīng)急預(yù)案相關(guān)信息進(jìn)行管理，屬性字段包括應(yīng)急預(yù)案名稱、行政區(qū)、預(yù)案級別、年度、編寫時間等。點(diǎn)擊“應(yīng)急預(yù)案名稱”鏈接，顯示其詳細(xì)信息。

3.2 河道巡查App 端

河道巡查App 端為C/S 架構(gòu)，以移動終端為基礎(chǔ)，集巡查、監(jiān)督等功能于一體，可在智能手機(jī)或平板電腦上運(yùn)行。按照河長用戶和巡查員用戶劃分使用權(quán)限，業(yè)務(wù)功能主要包括河長巡河、工作動態(tài)、路線導(dǎo)航、河道信息、統(tǒng)計(jì)分析、通信錄、河長日志、待辦事項(xiàng)、通知公告、用戶信息，模塊劃分如圖4 所示。巡查人員可利用河長App 隨時隨地按分派任務(wù)巡河、上報(bào)及核實(shí)反饋涉水事件，依托手機(jī)定位功能，全程記錄巡查路線，并對發(fā)現(xiàn)和處理的問題進(jìn)行記錄。

圖4 河道巡查App功能結(jié)構(gòu)圖

3.3 微信公眾號端

河長制微信公眾號端以B/S 架構(gòu)建設(shè)縣級河長制微信公眾平臺，提供綜合信息查詢、公眾監(jiān)督、成效展示功能。公眾能夠通過移動互聯(lián)網(wǎng)查詢河湖管護(hù)新聞、河湖概況，投訴舉報(bào)涉水事件；能夠?qū)l(fā)現(xiàn)的問題圖片上傳至系統(tǒng)，達(dá)到有效監(jiān)督、及時整改和反饋的效果。系統(tǒng)功能框架如圖5 所示。

圖5 微信公眾平臺系統(tǒng)結(jié)構(gòu)圖

3.4 河長制基礎(chǔ)數(shù)據(jù)庫

河長制基礎(chǔ)數(shù)據(jù)包括空間基礎(chǔ)地理數(shù)據(jù)與各類業(yè)務(wù)數(shù)據(jù)。

（1）空間基礎(chǔ)地理數(shù)據(jù)：采用天地圖公眾版、1米分辨率的遙感影像及河道沿線周圍1 ∶2000 的地形圖，地圖數(shù)據(jù)通過服務(wù)發(fā)布供系統(tǒng)調(diào)用。

（2）河段數(shù)據(jù)表 ：作為河湖管理的最小單元河段，系統(tǒng)開發(fā)時要把河流編碼、流域名稱、區(qū)劃代碼、流經(jīng)區(qū)劃代碼、起止點(diǎn)位置、河湖類型、是否界河、綜合展示數(shù)據(jù)（界樁、公示牌、各類監(jiān)測站、引調(diào)水工程數(shù)據(jù)、飲用水源地?cái)?shù)據(jù)）、河湖現(xiàn)狀調(diào)查數(shù)據(jù)等河段數(shù)據(jù)作為基本信息考慮。因此，創(chuàng)建河段數(shù)據(jù)表用于存儲河段基本信息資料?？紤]到系統(tǒng)后期維護(hù)、擴(kuò)展和升級，使用標(biāo)準(zhǔn)的SQL 語句創(chuàng)建數(shù)據(jù)庫。為了更好地兼容中文字符，數(shù)據(jù)庫采用UTF-8 編碼。

（3）河長數(shù)據(jù)表：河長是河長制管理系統(tǒng)的主要對象，系統(tǒng)開發(fā)過程中要把河長姓名、河長職務(wù)、電話、河長級別等最基本的河段數(shù)據(jù)作為基本信息進(jìn)行考慮。因此創(chuàng)建河長數(shù)據(jù)表用于存儲河長基本信息資料。系統(tǒng)開發(fā)過程中還要把河段和河長信息進(jìn)行關(guān)聯(lián)，將河段編碼、河長姓名等最為基本的河段數(shù)據(jù)作為基本信息，創(chuàng)建關(guān)聯(lián)關(guān)系數(shù)據(jù)表用于存儲關(guān)聯(lián)關(guān)系基本信息資料（如表1 所示）。

表1 關(guān)聯(lián)關(guān)系數(shù)據(jù)表

4 系統(tǒng)特點(diǎn)

河長制管理信息系統(tǒng)兼容多個操作平臺，用戶可以在電腦上操作，也能在平板電腦、智能手機(jī)上隨時隨地查看各類信息。系統(tǒng)通過河流網(wǎng)格化管理思維，整合現(xiàn)有各種基礎(chǔ)數(shù)據(jù)、提交數(shù)據(jù)與監(jiān)測數(shù)據(jù)，通過分配、計(jì)算、統(tǒng)計(jì)等方式，向各級領(lǐng)導(dǎo)、工作人員、社會公眾提供不同層次、不同角度的查詢、上報(bào)及管理功能。河長制管理信息系統(tǒng)App 端包括前端和服務(wù)端，前端使用安卓技術(shù)，服務(wù)端程序使用.Net 編寫的WebService。微信與桌面端采用B/S 架構(gòu)，結(jié)合java技術(shù)、.Net 技術(shù)和Oracle 數(shù)據(jù)庫實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)編程[7]。

利用GIS 新技術(shù)建立管理平臺，接入各個實(shí)時監(jiān)控?cái)?shù)據(jù)服務(wù)，加載各類河道專題空間數(shù)據(jù)并融合其他管理元素，疊加河段和對應(yīng)陸域的關(guān)聯(lián)分析結(jié)果，通過信息的實(shí)時可視化，突出顯示需要關(guān)注預(yù)警的要素因子，形成河道保護(hù)要素預(yù)警圖，能夠方便快捷地查看河道信息及周邊狀況，實(shí)現(xiàn)河道周邊違法建設(shè)監(jiān)測、河道水環(huán)境情況監(jiān)測，河道汛期淹沒范圍模擬、分析河道汛期移民范圍等功能，輔助政府管理河道。河長制管理信息一張圖如圖6 所示。

圖6 河長制管理信息一張圖

5 結(jié)語

河湖管理保護(hù)是一項(xiàng)復(fù)雜的系統(tǒng)工程，涉及上下游、左右岸、不同行政區(qū)域和行業(yè)。河長制管理信息系統(tǒng)以“河長制管理制度”為核心，與水利信息技術(shù)有機(jī)結(jié)合，需充分利用已有信息化資源，通過統(tǒng)一基礎(chǔ)數(shù)據(jù)，強(qiáng)化整合共享和應(yīng)用協(xié)同，可有效整合河道治理信息、打破地域限制、提高工作效率，實(shí)現(xiàn)統(tǒng)分結(jié)合、各有側(cè)重、上下聯(lián)通，為河長制工作提供全面的信息化支撐，以助力早日實(shí)現(xiàn)水清、岸綠、安全、宜人、景美的宏偉目標(biāo)。