黃河流域生態(tài)環(huán)境保護(hù)專(zhuān)項(xiàng)執(zhí)法行動(dòng)排查管理系統(tǒng)研究與應(yīng)用

孔衛(wèi)瑞

（河南省水利勘測(cè)有限公司，河南 鄭州 450003）

0 引言

近年來(lái)隨著黃河流域生態(tài)環(huán)境問(wèn)題排查整治行動(dòng)深入開(kāi)展，解決了一批突出生態(tài)環(huán)境問(wèn)題，黃河河道內(nèi)一些非法現(xiàn)象得到有效治理。

1 現(xiàn)狀分析

從2020 年開(kāi)始，黃河干流及一級(jí)支流兩年間陸續(xù)開(kāi)展排查整治工作。黃河流域的入河排污口排查工作，積累大量的數(shù)據(jù)，從無(wú)人機(jī)航飛到數(shù)據(jù)處理、到內(nèi)業(yè)解譯、再到后面的多個(gè)區(qū)域的協(xié)調(diào)調(diào)查都急需數(shù)字化、信息化、現(xiàn)代化管理手段來(lái)支撐排查工作的進(jìn)行。開(kāi)發(fā)一套滿(mǎn)足業(yè)務(wù)要求的黃河流域?qū)ｍ?xiàng)執(zhí)法管理信息平臺(tái)來(lái)配合有效監(jiān)測(cè)和摸排是很有必要的。

在此基礎(chǔ)上，建立空天地一體化大數(shù)據(jù)平臺(tái)，防范化解環(huán)境風(fēng)險(xiǎn)隱患，助力黃流流域生態(tài)恢復(fù)，促進(jìn)人地協(xié)調(diào)，保障黃河流域的高質(zhì)量發(fā)展，持續(xù)打好“十四五”升級(jí)版污染防治攻堅(jiān)戰(zhàn)。2020年份全省進(jìn)行第一次無(wú)人機(jī)航測(cè)巡檢，河南省段黃河干流堤內(nèi)區(qū)域（無(wú)大堤的，以?xún)蓚?cè)現(xiàn)狀岸線為基準(zhǔn)外延500 m）,正射影像圖超3 000 km2，解譯圖斑一萬(wàn)六千余個(gè)；2021年新增加包括河南省境內(nèi)黃河及19條主要支流的航飛，包括安陽(yáng)、鶴壁總面積近6 000 km2，解譯圖斑達(dá)兩萬(wàn)三千余個(gè)。解譯準(zhǔn)確率達(dá)到50%左右,以科技信息化手段，將解譯疑似點(diǎn)位精準(zhǔn)上圖，開(kāi)發(fā)排查整治填報(bào)APP，具備精準(zhǔn)導(dǎo)航及現(xiàn)場(chǎng)填報(bào)功能，無(wú)紙化辦公，實(shí)時(shí)將數(shù)據(jù)上班至后臺(tái)管理系統(tǒng)，具備系統(tǒng)空間分析，成果報(bào)告導(dǎo)出等，以信息化手段協(xié)助各方面工作的高效進(jìn)行。

2 總體架構(gòu)

專(zhuān)項(xiàng)執(zhí)法管理系統(tǒng)基于B/S 架構(gòu)，采用面向服務(wù)的SOA（Service Oriented Architecture）架構(gòu)，主體采用。Net Entity Framework。前后端分離，并靈活運(yùn)用RestAPI 接口、Web Service服務(wù)、XML數(shù)據(jù)交換技術(shù)等實(shí)現(xiàn)組件化。通過(guò)對(duì)收集到的數(shù)據(jù)進(jìn)行相應(yīng)的處理，對(duì)影像進(jìn)行切片處理，綜合利用了互聯(lián)網(wǎng)技術(shù)、GIS技術(shù)、無(wú)人機(jī)遙感技術(shù)、衛(wèi)星遙感技術(shù)、大數(shù)據(jù)輕量化發(fā)布、多源綜合數(shù)據(jù)標(biāo)準(zhǔn)化管理、多期數(shù)據(jù)的可視化展示管理等關(guān)鍵技術(shù)。利用OOP的軟件工程思想，基于流程驅(qū)動(dòng)的總線集成模式，通過(guò)適配器組件集成技術(shù)，使得各子系統(tǒng)之間能夠以互操作的方式交換業(yè)務(wù)信息，解決信息服務(wù)多元化，以及系統(tǒng)之間的信息共享、一致性等問(wèn)題。通過(guò)提供統(tǒng)一的技術(shù)架構(gòu)和運(yùn)行環(huán)境，為管理系統(tǒng)建設(shè)提供整個(gè)系統(tǒng)的集成技術(shù)服務(wù)，以及工具化的技術(shù)組件和有關(guān)業(yè)務(wù)組件服務(wù)，同步共享機(jī)制、GIS工具、消息服務(wù)、空間數(shù)據(jù)引擎、報(bào)表制作工具等。

系統(tǒng)架構(gòu)以信息化平臺(tái)為載體，利用多期影像對(duì)比，確保入河排污口和涉水污染源存在的突出環(huán)境問(wèn)題，排查到位、檢測(cè)到位、溯源到位、并建立機(jī)制臺(tái)賬，統(tǒng)籌管理，以航飛影像為基礎(chǔ)，通過(guò)內(nèi)業(yè)解譯，數(shù)據(jù)導(dǎo)入，人工錄入，現(xiàn)場(chǎng)排查等方式收集信息。見(jiàn)圖1。

3 主要功能實(shí)現(xiàn)

APP加載的河南省全境黃河流域高清無(wú)人機(jī)正射影像圖，融合高分影像、天地圖外加內(nèi)業(yè)解譯的六類(lèi)圖斑要素服務(wù)等信息，為外業(yè)排查人員在規(guī)定排查期限內(nèi)對(duì)沿黃的違法行為進(jìn)行精準(zhǔn)定位并到現(xiàn)場(chǎng)排查確認(rèn)。見(jiàn)圖2。

3.1 后臺(tái)管理端

在后臺(tái)管理端，主要功能有任務(wù)管理以及角色權(quán)限分配，具備一張圖的可視化展示、專(zhuān)題圖層、底圖切換、概況信息等，并對(duì)六類(lèi)信息分地市展示，瀏覽外業(yè)排查人員所上傳的相關(guān)排查信息，宏觀的展示各類(lèi)信息點(diǎn)要素在黃河大堤與保護(hù)范圍線內(nèi)的地理分布，同時(shí)具有對(duì)專(zhuān)題要素的信息查詢(xún)、信息統(tǒng)計(jì)、數(shù)據(jù)管理、系統(tǒng)設(shè)置、時(shí)空數(shù)據(jù)分析、行政區(qū)劃對(duì)比、排查信息的查看功能。

3.2 APP移動(dòng)端

APP軟件在手機(jī)端將GIS、GPS等手段深入融合，形成了以地理信息系統(tǒng)為基礎(chǔ)的綜合服務(wù)體系，基于一個(gè)數(shù)據(jù)中心、一套數(shù)字信息模型、“一張圖”、一個(gè)業(yè)務(wù)應(yīng)用支撐平臺(tái)的GIS 整體解決方案，可為黃河流域的生態(tài)環(huán)境排查、整改、監(jiān)督、監(jiān)管提供支撐。排查人員通過(guò)手機(jī)端查看并導(dǎo)航到后臺(tái)系統(tǒng)所推送的點(diǎn)位，進(jìn)行現(xiàn)場(chǎng)排查，填報(bào)現(xiàn)場(chǎng)具體問(wèn)題情況等其他必要信息并進(jìn)行拍照上傳。

4 系統(tǒng)亮點(diǎn)

利用無(wú)人機(jī)協(xié)助河南省黃河流域生態(tài)環(huán)境保護(hù)專(zhuān)項(xiàng)執(zhí)法行動(dòng)，主要是航空攝影測(cè)量，獲取黃河流域主要河道范圍內(nèi)的高分辨無(wú)人機(jī)影像，無(wú)人機(jī)影像的地面分辨率優(yōu)于0.05 m，其成果的數(shù)據(jù)存儲(chǔ)量非常大，解譯內(nèi)容主要包括重點(diǎn)排查入河排污口、工業(yè)企業(yè)、畜禽養(yǎng)殖場(chǎng)、固體（危險(xiǎn)）廢物堆存點(diǎn)、采礦采砂場(chǎng)和其他經(jīng)營(yíng)性場(chǎng)所等。

通過(guò)信息化的技術(shù)手段構(gòu)建協(xié)同解疑平臺(tái)，基于一個(gè)數(shù)據(jù)庫(kù)進(jìn)行分賬戶(hù)權(quán)限管理，不同的作業(yè)人員登錄各自賬號(hào)，根據(jù)面積大小分好區(qū)塊進(jìn)行解譯作業(yè)，解譯平臺(tái)對(duì)無(wú)人機(jī)正射影像成果采用ArcGIS online/Bing/Google 等方案構(gòu)建緩存切片包，協(xié)同解疑平臺(tái)具備輕量化瀏覽查看影像的功能，同時(shí)具備矢量數(shù)據(jù)的編輯功能，對(duì)于一些常用的屬性類(lèi)別，以下拉菜單的方式進(jìn)行快速選擇，不僅能夠提高屬性錄入的效率，且能避免個(gè)別屬性信息錄入時(shí)人為遺漏。同時(shí)，協(xié)同平臺(tái)具備了實(shí)時(shí)審核的功能，可以實(shí)現(xiàn)從作業(yè)過(guò)程中對(duì)質(zhì)量的審核檢查，從技術(shù)上提高整體的作業(yè)效率和成果質(zhì)量。

建立一套基于統(tǒng)一空間參考基準(zhǔn)、統(tǒng)一數(shù)據(jù)標(biāo)準(zhǔn)的涵蓋柵格、矢量、文檔等有關(guān)資料的數(shù)據(jù)管理模型，并構(gòu)建不同數(shù)據(jù)類(lèi)型之間的關(guān)聯(lián)關(guān)系，實(shí)現(xiàn)各類(lèi)數(shù)據(jù)的統(tǒng)一整合與無(wú)縫集成。

第一，矢量數(shù)據(jù)處理，見(jiàn)圖3。第二，柵格數(shù)據(jù)處理，利用ArcGIS軟件制作鑲嵌數(shù)據(jù)集；對(duì)影像數(shù)據(jù)進(jìn)行統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)計(jì)算、構(gòu)建金字塔、重采樣、融合、鑲嵌及色彩矯正、構(gòu)建概視圖；最后對(duì)鑲嵌數(shù)據(jù)集進(jìn)行分級(jí)切圖并發(fā)布影像地圖服務(wù)。第三，此項(xiàng)目主要采用關(guān)系型數(shù)據(jù)庫(kù)進(jìn)行組織與存儲(chǔ)，將有關(guān)數(shù)據(jù)按照設(shè)計(jì)的有關(guān)數(shù)據(jù)模型進(jìn)行數(shù)據(jù)組織和存儲(chǔ)，并建立與專(zhuān)題要素之間的關(guān)聯(lián)模型及索引機(jī)制。第四，系統(tǒng)還預(yù)設(shè)了數(shù)據(jù)挖掘分析的功能模塊，利用空間聚類(lèi)分析可以大致模擬出某環(huán)境問(wèn)題頻發(fā)的地區(qū)及河段。通過(guò)BI數(shù)據(jù)展示為以后的黃河生態(tài)管理提供精準(zhǔn)的判讀與科學(xué)的決策支撐。

5 結(jié)語(yǔ)

綜合利用互聯(lián)網(wǎng)和移動(dòng)GIS 技術(shù)建立河南省黃河流域生態(tài)保護(hù)專(zhuān)項(xiàng)執(zhí)法行動(dòng)管理系統(tǒng)，實(shí)現(xiàn)了數(shù)據(jù)收集的高速化與便捷化，空間數(shù)據(jù)的查詢(xún)、統(tǒng)計(jì)以及報(bào)表的導(dǎo)出，極大地提高了現(xiàn)代化的管理水平。河南省黃河流域?qū)ｍ?xiàng)執(zhí)法行動(dòng)就是在系統(tǒng)中通過(guò)查＞測(cè)＞溯＞治，這四個(gè)方面來(lái)對(duì)河南省黃河流域進(jìn)行現(xiàn)狀評(píng)價(jià)分析以及制定未來(lái)治理之策，推進(jìn)黃河流域生態(tài)系統(tǒng)保護(hù)和修復(fù)。