基于WebGIS的水庫移民信息系統(tǒng)設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)

趙朝彬，羅天文，徐 銳，郭亮亮，李 萌，李 意

（貴州省水利水電勘測設(shè)計(jì)研究院有限公司，貴州 貴陽 550001）

1 引言

“水利工程補(bǔ)短板、水利行業(yè)強(qiáng)監(jiān)管”是我國現(xiàn)階段治水工作的重點(diǎn)，而水利信息化則是重點(diǎn)需要補(bǔ)好的短板之一。水利水電工程移民指的是由于新建水利水電工程而導(dǎo)致的大規(guī)模的、由政府主導(dǎo)的人口轉(zhuǎn)移和財(cái)產(chǎn)搬遷等活動(dòng)。移民工作是一項(xiàng)龐大的系統(tǒng)工程，涉及多個(gè)部門、包含的專業(yè)廣、移民周期長、參與群體復(fù)雜是水利水電工程移民的特點(diǎn)。隨著水利水電工程移民投資的不斷加大，傳統(tǒng)的移民工作模式已經(jīng)不再能滿足當(dāng)前的工作需要，近幾年來計(jì)算機(jī)、互聯(lián)網(wǎng)技術(shù)的快速發(fā)展使得人們逐漸開始將信息化引入到水利水電工程移民工作中，越來越多的信息系統(tǒng)被應(yīng)用到水利水電移民工作中，現(xiàn)階段的信息化應(yīng)用主要包括三個(gè)方面：（1）水利水電工程移民信息系統(tǒng)開發(fā)[1～2]；（2）水庫后期扶持管理信息開發(fā)[3～5]；（3）結(jié)合GIS的信息系統(tǒng)應(yīng)用[6～7]。水利水電工程移民是一項(xiàng)全局性的系統(tǒng)工作，構(gòu)建一套實(shí)用的移民信息系統(tǒng)將能有效提升移民工作的效率，減少人力資源的投入，使得移民工作從業(yè)者可以科學(xué)安排和全面地開展移民工作。本文根據(jù)已有的水利水電工程移民信息系統(tǒng)開發(fā)經(jīng)驗(yàn)，從移民工作實(shí)際需求出發(fā)，介紹水利水電工程移民信息系統(tǒng)設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)過程，結(jié)合WebGIS開發(fā)基本原理，設(shè)計(jì)并開發(fā)了一套基于B/S架構(gòu)的移民信息系統(tǒng)。

2 平臺建設(shè)需求

2.1 系統(tǒng)建設(shè)必要性

隨著近年來我國對水利水電工程建設(shè)投入力度加大，對移民工作的提出了許多新的需求，水利水電工程移民工作是一個(gè)龐大的系統(tǒng)工程，具有涉及面廣、跨專業(yè)、跨行業(yè)、周期長、數(shù)據(jù)量大且復(fù)雜等特點(diǎn)。水庫移民信息化可以提升數(shù)據(jù)信息收集、共享、查詢、匯總的時(shí)效性、準(zhǔn)確性。為了實(shí)現(xiàn)移民工作的高效管理，需要將計(jì)算機(jī)等技術(shù)應(yīng)用到水利工程移民管理中來，建設(shè)水庫移民信息系統(tǒng)對于移民工作來說十分必要。

2.2 系統(tǒng)建設(shè)面臨的挑戰(zhàn)

（1）移民數(shù)據(jù)量大。水利水電工程移民涉及到人口、土地、GIS圖斑、資金、檔案、后期扶持等各種數(shù)據(jù)，涵蓋了表格、文字、圖片、視頻、設(shè)計(jì)圖紙、音頻等各種類型，在系統(tǒng)建設(shè)中需要針對數(shù)據(jù)的不同類型和格式來進(jìn)行存儲，大量數(shù)據(jù)存儲和數(shù)據(jù)傳輸給系統(tǒng)建設(shè)提出考驗(yàn)。移民數(shù)據(jù)格式不統(tǒng)一、數(shù)據(jù)不規(guī)范是常見的數(shù)據(jù)問題，在系統(tǒng)建設(shè)過程中數(shù)據(jù)格式統(tǒng)一化、標(biāo)準(zhǔn)化是系統(tǒng)開發(fā)需要面對的問題。

（2）用戶群體眾多。水利水電工程移民是龐大的系統(tǒng)工程，整個(gè)過程中有地方政府、項(xiàng)目業(yè)主、設(shè)計(jì)單位、施工單位、監(jiān)理、移民公眾等各方參與。不同的群體在移民工程中扮演的角色不同，不同角色的用戶在系統(tǒng)中應(yīng)具有不同的功能和權(quán)限，在移民信息系統(tǒng)建設(shè)過程中，應(yīng)考慮到系統(tǒng)權(quán)限設(shè)置問題。

（3）數(shù)據(jù)安全保護(hù)。移民數(shù)據(jù)是保密數(shù)據(jù)，不能對外開放，移民系統(tǒng)應(yīng)對傳輸過程中的信息進(jìn)行加密處理，對信息進(jìn)行保護(hù)，防止數(shù)據(jù)泄露。

2.3 移民信息系統(tǒng)安全

水利水電工程移民數(shù)據(jù)是保密的資料，不能對系統(tǒng)用戶以外的人進(jìn)行開放，在互聯(lián)網(wǎng)環(huán)境下，數(shù)據(jù)的安全是系統(tǒng)開發(fā)過程中必須要考慮的問題，移民信息系統(tǒng)設(shè)計(jì)需要考慮到以下兩個(gè)方面的問題。

（1）權(quán)限控制。只有經(jīng)過管理員授權(quán)的用戶才能登陸系統(tǒng)，需要防止系統(tǒng)數(shù)據(jù)、信息的非法泄露，對于不同角色的用戶具有不同的訪問權(quán)限。通過信息加密、權(quán)限控制、訪問密鑰等方式來實(shí)現(xiàn)。

（2）日志管理。系統(tǒng)需要具備記錄日常使用的日志記錄功能，日志記錄包含兩個(gè)方面：①操作日志。系統(tǒng)使用情況操作日志記錄，系統(tǒng)需要對用戶的重要操作如修改、刪除進(jìn)行日志記錄，系統(tǒng)管理員可以通過后臺對日志進(jìn)行查詢和管理，對于一些誤刪、誤編輯操作，能通過系統(tǒng)操作日志找回原數(shù)據(jù)進(jìn)行恢復(fù)。②登陸日志。在用戶登陸系統(tǒng)時(shí)間，要對訪問用戶登陸信息進(jìn)行日志記錄，包括用戶登陸名、登陸IP地址、登陸時(shí)間、登陸瀏覽器等信息。

3 系統(tǒng)設(shè)計(jì)

3.1 總體架構(gòu)

圖1 系統(tǒng)框架圖

3.2 開發(fā)技術(shù)簡介

（1）Spring Boot簡介。Spring Boot是一個(gè)由Pivotal團(tuán)隊(duì)研發(fā)的開源輕量級快速開發(fā)的框架，基于Spring4.0設(shè)計(jì)，不僅繼承了Spring框架的優(yōu)秀特性，相比于傳統(tǒng)的Spring框架，Spring Boot全部采用注解形式，簡化了XML文件配置和應(yīng)用搭建和開發(fā)過程，并且SpringBoot內(nèi)置了tomcat、undertow、jetty等服務(wù)器容器，能幫助開發(fā)者實(shí)現(xiàn)快速開發(fā)，Spring Boot通過集成大量的框架使得依賴包的版本沖突，以及引用的不穩(wěn)定性等問題得到了很好的解決[8]。

（2）WebGIS簡介。GIS（地理信息系統(tǒng)）是一門由地理學(xué)、遙感科學(xué)與技術(shù)、計(jì)算科學(xué)交叉形成的新興學(xué)科，通常指的是基于地理空間數(shù)據(jù)庫的基礎(chǔ)，并結(jié)合計(jì)算機(jī)的應(yīng)用，共同實(shí)現(xiàn)對空間數(shù)據(jù)的處理、空間結(jié)構(gòu)的分析等一系列操作[9]。WebGIS（網(wǎng)絡(luò)地理信息系統(tǒng)）是指工作在Web網(wǎng)絡(luò)上的GIS，是傳統(tǒng)的GIS在網(wǎng)絡(luò)上的延伸和發(fā)展，具有傳統(tǒng)GIS的特點(diǎn)，可以實(shí)現(xiàn)空間數(shù)據(jù)的檢索、查詢、制圖輸出、編輯等GIS基本功能，同時(shí)也是Internet上地理信息發(fā)布、共享和交流協(xié)作的基礎(chǔ)[10]。

3.3 數(shù)據(jù)庫設(shè)計(jì)

（1）屬性數(shù)據(jù)庫。本系統(tǒng)中使用SQL Server關(guān)系型數(shù)據(jù)庫，在實(shí)際征地移民實(shí)施過程中通常采用excel表格記錄保存數(shù)據(jù)，首先需要將數(shù)據(jù)進(jìn)行預(yù)處理。將實(shí)物指標(biāo)調(diào)查數(shù)據(jù)、統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)、初步設(shè)計(jì)數(shù)據(jù)、統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)年鑒等資料進(jìn)行處理、分類、格式轉(zhuǎn)換，并利用SQL語句將數(shù)據(jù)插入到SQL Server數(shù)據(jù)庫中。

（2）空間數(shù)據(jù)庫。水利水電工程移民實(shí)施過程中涉及到很多空間數(shù)據(jù)，如土地實(shí)物指標(biāo)分解成果GIS圖斑數(shù)據(jù)，專業(yè)項(xiàng)目數(shù)據(jù)空間數(shù)據(jù)?，F(xiàn)階段的測繪成果大多以CAD軟件導(dǎo)出的dwg格式為主，該數(shù)據(jù)格式不能直接保存到空間數(shù)據(jù)庫，需要將這些數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換成GIS中常用的shape格式，完善對應(yīng)的屬性數(shù)據(jù)，將處理完成的空間數(shù)據(jù)保存到空間數(shù)據(jù)庫里面。

（3）影像數(shù)據(jù)庫。在水利水電工程停建令下放之前，需要采集征地紅線范圍內(nèi)的遙感影像，本系統(tǒng)中使用的遙感影像數(shù)據(jù)來源于無人機(jī)采集地面遙感影像，使用ENVI遙感影像處理軟件對無人機(jī)遙感影像進(jìn)行糾正、裁剪拼接、坐標(biāo)轉(zhuǎn)換、影像配準(zhǔn)等處理，并利用ArcGIS軟件將處理好之后的影像發(fā)布成地圖服務(wù)。

4 功能實(shí)現(xiàn)

4.1 用戶管理模塊

移民數(shù)據(jù)是涉密數(shù)據(jù)，在信息系統(tǒng)設(shè)計(jì)時(shí)需要考慮到數(shù)據(jù)保密問題。用戶需要通過登陸才能訪問系統(tǒng)內(nèi)部的數(shù)據(jù)，因此管理員需要對系統(tǒng)的用戶進(jìn)行管理。用戶管理模塊能提供對用戶信息的管理，該功能主要針對系統(tǒng)管理員開放，用戶管理模塊包含新增用戶、修改用戶信息、刪除用戶、用戶查詢、用戶角色配置、用戶激活等功能，如圖2所示是用戶管理功能模塊截圖。

圖2 用戶管理

4.2 圖斑數(shù)據(jù)查詢

將土地圖斑數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換成shape格式，利用ArGIS Server發(fā)布成地圖服務(wù)，通過Esri公司提供ArcGIS API for JavaScript開發(fā)接口，將遙感影像和GIS圖斑放在網(wǎng)頁前端進(jìn)行展示。如圖3所示，將已發(fā)布的無人機(jī)航飛影像服務(wù)和GIS土地圖斑服務(wù)調(diào)用到前臺進(jìn)行展示，鼠標(biāo)點(diǎn)擊每一塊土地圖斑，系統(tǒng)能彈出對應(yīng)土地圖斑的屬性信息；同時(shí)，在屬性列表中點(diǎn)擊每一條屬性數(shù)據(jù)記錄，系統(tǒng)能根據(jù)對應(yīng)記錄的圖斑號定位到對應(yīng)的圖斑數(shù)據(jù)，實(shí)現(xiàn)圖表聯(lián)動(dòng)。

圖3 土地圖斑數(shù)據(jù)查詢

4.3 土地?cái)?shù)據(jù)查詢

土地?cái)?shù)據(jù)查詢功能是將實(shí)物調(diào)查三榜公示的數(shù)據(jù)進(jìn)行保存和展示，支持土地?cái)?shù)據(jù)上傳、數(shù)據(jù)編輯、數(shù)據(jù)刪除、數(shù)據(jù)查詢等操作。數(shù)據(jù)上傳是指用戶可根據(jù)excel格式的數(shù)據(jù)模板填入相應(yīng)的土地?cái)?shù)據(jù)信息，然后將文件上傳到后臺服務(wù)器，后臺將讀取和解析excel表格并插入到數(shù)據(jù)庫中。

圖4 土地?cái)?shù)據(jù)查詢

4.4 檔案管理模塊

檔案管理模塊支持用戶進(jìn)行檔案數(shù)據(jù)管理，檔案管理模塊包含以下幾個(gè)功能：①檔案上傳。用戶將紙質(zhì)的檔案掃描之后，可以將電子檔案上傳到遠(yuǎn)程服務(wù)器上保存。②屬性編輯和刪除。用戶可以對已經(jīng)上傳的文件屬性信息進(jìn)行編輯和修改。③文件下載和預(yù)覽。電子檔案上傳之后，用戶能獲取和下載已經(jīng)上傳的文件。④文件查詢功能。用戶能通過關(guān)鍵詞和文件屬性信息查找已上傳的文件。

圖5 檔案管理

5 結(jié)語

水利信息化正處于一個(gè)快速發(fā)展階段，移民信息系統(tǒng)對于移民工作而言是一個(gè)重要的工具，能有效地降低人力資源的成本和投入。本文對水利水電工程移民信息系統(tǒng)設(shè)計(jì)過程中遇到的問題進(jìn)行了探討和總結(jié)，并提出了將WebGIS、Spring Boot等技術(shù)應(yīng)用于水庫移民信息系統(tǒng)建設(shè)，設(shè)計(jì)并開發(fā)了一套基于B/S架構(gòu)的移民信息系統(tǒng)，為水利水電工程移民信息系統(tǒng)開發(fā)提供了思路和技術(shù)參考。