江蘇省水旱災(zāi)害風(fēng)險普查成果管理系統(tǒng)建設(shè)

高 坤，徐 偉，焦 野，程曉東，金 星，吳小君

（1.江蘇省水利勘測設(shè)計研究院有限公司，江蘇揚州 225000；2.江蘇省工程勘測研究院有限責(zé)任公司，江蘇揚州 225000；3.江蘇省水旱災(zāi)害防御調(diào)度指揮中心，江蘇南京 210029；4.江蘇省水利科學(xué)研究院，江蘇南京 210017）

1 概 述

為全面掌握我國自然災(zāi)害風(fēng)險隱患情況，提升全社會抵御自然災(zāi)害的綜合防范能力，第一次全國自然災(zāi)害綜合風(fēng)險普查工作于2020至2022年開展［1］。水旱災(zāi)害風(fēng)險普查工作是貫徹落實習(xí)近平總書記有關(guān)提高自然災(zāi)害防治能力的重要論述，踐行防災(zāi)減災(zāi)救災(zāi)新理念的要求，對摸清江蘇水旱災(zāi)害風(fēng)險隱患底數(shù)，查明重點區(qū)域水旱災(zāi)害防御能力，推進水旱災(zāi)害風(fēng)險管理高質(zhì)量發(fā)展具有重要意義。

江蘇省水旱災(zāi)害風(fēng)險普查主要任務(wù)包括：水旱災(zāi)害致災(zāi)調(diào)查、洪水災(zāi)害隱患調(diào)查、水旱災(zāi)害風(fēng)險評估與區(qū)劃。按照“全國統(tǒng)一領(lǐng)導(dǎo)、部門分工協(xié)作、地方分級負責(zé)、各方共同參與”的原則進行分工實施。

江蘇省水利廳按照“邊普查、邊應(yīng)用、邊見效”的原則，以推動普查數(shù)據(jù)共建共享、落地落實為目標，構(gòu)建江蘇省水旱災(zāi)害風(fēng)險普查成果管理系統(tǒng)，將普查成果與水旱災(zāi)害防御、水利工程規(guī)劃建設(shè)、數(shù)據(jù)建庫利用等深度融合，積極推進普查成果應(yīng)用［2］。

2 系統(tǒng)框架

2.1 總體框架

江蘇省水旱災(zāi)害風(fēng)險普查成果管理系統(tǒng)建設(shè)主要包括基礎(chǔ)設(shè)施、數(shù)據(jù)資源、服務(wù)支撐、業(yè)務(wù)應(yīng)用、用戶5個層面以及信息安全、標準規(guī)范2個體系建設(shè)，總體框架如圖1所示。

圖1 江蘇省水旱災(zāi)害風(fēng)險普查成果管理系統(tǒng)總體框架

2.2 技術(shù)框架

江蘇省水旱災(zāi)害風(fēng)險普查成果管理系統(tǒng)采用B/S 模式架構(gòu)，基于SOA 體系。前端采用Vue 框架，該框架是一套用于構(gòu)建用戶界面的漸進式JavaScript 框架，能夠驅(qū)動采用單文件組件和Vue生態(tài)系統(tǒng)支持的庫，從而實現(xiàn)復(fù)雜單頁應(yīng)用［3］。樣式渲染采用一套不依賴業(yè)務(wù)的Element Plus UI 組件庫，提供了豐富的PC 端組件，減少用戶對常用組件的封裝，降低了開發(fā)的難度。后端采用Spring Boot框架，利用MyBatis Plus 提供的內(nèi)置通用Mapper、Service 類庫，僅通過少量配置即可實現(xiàn)單表的增、刪、改、查操作，并擁有強大的條件構(gòu)造器，滿足各類使用需求。數(shù)據(jù)庫采用人大金倉國產(chǎn)數(shù)據(jù)庫。地理要素數(shù)據(jù)通過地理空間數(shù)據(jù)服務(wù)器發(fā)布服務(wù)，并基于江蘇水利“一張圖”進行展示［4］。技術(shù)框架如圖2所示。

圖2 系統(tǒng)技術(shù)框架

3 數(shù)據(jù)庫建設(shè)

以江蘇省水旱災(zāi)害風(fēng)險普查調(diào)查類成果匯總表、矢量類成果數(shù)據(jù)庫、柵格類專題數(shù)據(jù)、成果編制報告等為基礎(chǔ)，構(gòu)建江蘇省水旱災(zāi)害風(fēng)險普查數(shù)據(jù)庫。

數(shù)據(jù)庫的空間數(shù)據(jù)包括江蘇水利“一張圖”、專題矢量數(shù)據(jù)等，相關(guān)矢量數(shù)據(jù)（包括洪水風(fēng)險區(qū)劃成果、洪水災(zāi)害防治區(qū)劃成果、干旱災(zāi)害風(fēng)險評估成果、干旱災(zāi)害風(fēng)險區(qū)劃成果及干旱災(zāi)害防治區(qū)劃成果）導(dǎo)入空間數(shù)據(jù)管理引擎中，并通過ArcGIS Server發(fā)布為數(shù)據(jù)服務(wù)供系統(tǒng)調(diào)用。

系統(tǒng)平臺矢量數(shù)據(jù)存儲基準統(tǒng)一采用CGCS2000 國家大地坐標系，普查成果調(diào)查截止時間為2020 年12 月31 日。成果數(shù)據(jù)按照《水旱災(zāi)害風(fēng)險普查成果數(shù)據(jù)匯交細則》《江蘇省水旱災(zāi)害風(fēng)險普查實施方案》等要求調(diào)查、統(tǒng)計、入庫、匯交。

江蘇省水旱災(zāi)害風(fēng)險普查成果管理系統(tǒng)數(shù)據(jù)庫結(jié)合計算資源、結(jié)構(gòu)化數(shù)據(jù)及文件類型數(shù)據(jù)的存儲資源，在水利專網(wǎng)開展基礎(chǔ)數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)平臺部署與運維，同時在數(shù)據(jù)資源、庫表結(jié)構(gòu)、數(shù)據(jù)接口及同步更新等方面與國家級綜合庫系統(tǒng)平臺保持一致，具備對地方水利部門開展數(shù)據(jù)匯交質(zhì)檢、元數(shù)據(jù)管理及共享分發(fā)的能力。

3.1 建設(shè)內(nèi)容

以人大金倉數(shù)據(jù)庫管理軟件、ArcGIS矢量數(shù)據(jù)服務(wù)發(fā)布平臺對各類普查成果進行解析、解譯，構(gòu)建并設(shè)計水旱災(zāi)害風(fēng)險普查成果基礎(chǔ)數(shù)據(jù)庫，將水旱災(zāi)害調(diào)查成果信息表按照文件類型、數(shù)據(jù)屬性信息進行分類，在數(shù)據(jù)庫中分別創(chuàng)建洪水災(zāi)害致災(zāi)調(diào)查、干旱致災(zāi)調(diào)查、洪水災(zāi)害隱患調(diào)查等數(shù)據(jù)成果表，系統(tǒng)展示洪水風(fēng)險區(qū)劃成果、洪水災(zāi)害防治區(qū)劃成果、農(nóng)業(yè)干旱災(zāi)害風(fēng)險成果、因旱人飲困難風(fēng)險成果、城鎮(zhèn)干旱災(zāi)害風(fēng)險成果、干旱災(zāi)害綜合風(fēng)險區(qū)劃成果、干旱災(zāi)害防治區(qū)劃成果等。結(jié)合系統(tǒng)應(yīng)用需求，采用國產(chǎn)數(shù)據(jù)庫管理軟件構(gòu)建普查成果數(shù)據(jù)庫文件，并實現(xiàn)數(shù)據(jù)圖層的矢量服務(wù)發(fā)布。

3.2 數(shù)據(jù)存儲

江蘇省水旱災(zāi)害風(fēng)險普查成果基礎(chǔ)數(shù)據(jù)庫的數(shù)據(jù)量較大，對數(shù)據(jù)存儲、備份和服務(wù)器的性能有較高要求。所有數(shù)據(jù)都物理存放于磁盤陣列中，采用國產(chǎn)數(shù)據(jù)庫進行統(tǒng)一管理，便于數(shù)據(jù)庫的安全管理、使用和更新維護。

3.3 數(shù)據(jù)安全

充分利用高安全性數(shù)據(jù)庫，通過結(jié)構(gòu)化系統(tǒng)設(shè)計和多樣化強制訪問控制模型框架，開發(fā)了多個高等級的安全特性，并完整實現(xiàn)包括特權(quán)分立、身份鑒別、多樣化訪問控制、用戶數(shù)據(jù)保護、審計等在內(nèi)的全部結(jié)構(gòu)化保護級的技術(shù)和功能要求。

本系統(tǒng)的安全策略解決方案主要分為2 個方面：一方面是以防火墻技術(shù)為代表的被動防衛(wèi)型方案；另一方面是以身份認證，用戶授權(quán)認證為核心的主動開放型方案。被動型安全解決方案主要是用于保護局域網(wǎng)內(nèi)部網(wǎng)絡(luò)安全，而以身份認證和用戶授權(quán)認證為基礎(chǔ)的主動開放型方案則是直接對源數(shù)據(jù)進行主動保護，實現(xiàn)服務(wù)端到客戶端的安全。

4 普查成果管理

系統(tǒng)導(dǎo)入的普查成果數(shù)據(jù)可以自動進行匯總統(tǒng)計，圖層信息可以自動疊加展示，且存入統(tǒng)一的后臺數(shù)據(jù)庫中，可實現(xiàn)對全省水旱災(zāi)害風(fēng)險調(diào)查數(shù)據(jù)的動態(tài)展示，并按各種組合條件查詢掌握各類水旱災(zāi)害風(fēng)險普查成果及風(fēng)險評估與區(qū)劃成果。系統(tǒng)用戶主要分為省級、設(shè)區(qū)市，不同用戶按照不同行政區(qū)劃權(quán)限分開管理水旱災(zāi)害風(fēng)險普查成果數(shù)據(jù)。江蘇省水旱災(zāi)害風(fēng)險普查成果管理系統(tǒng)主要分為成果總覽、數(shù)據(jù)管理、數(shù)據(jù)檢索、數(shù)據(jù)統(tǒng)計、地圖底座5個模塊［5］。

4.1 成果總覽

成果總覽功能將普查成果數(shù)據(jù)（包括調(diào)查類和區(qū)劃類2 類）加載至用戶所對應(yīng)的數(shù)據(jù)目錄中，洪災(zāi)、旱災(zāi)、歷史等成果數(shù)據(jù)，根據(jù)要求以統(tǒng)計圖表形式展示在頁面中。用戶可根據(jù)需求添加或關(guān)閉加載的圖層內(nèi)容，實現(xiàn)圖層按需加載。專題報告展示實現(xiàn)對水旱災(zāi)害風(fēng)險普查成果數(shù)據(jù)庫中涉及的專題報告文件進行可視化展示，專題圖報告按照數(shù)據(jù)成果、圖件成果、風(fēng)險評估與區(qū)劃報告成果等專題圖報告的分類、分級展示。

江蘇省水旱災(zāi)害普查成果主要分為洪水調(diào)查成果、干旱調(diào)查成果和風(fēng)險評估與區(qū)劃3 類。系統(tǒng)主界面如圖3所示。

圖3 系統(tǒng)主界面

4.2 數(shù)據(jù)管理

數(shù)據(jù)管理功能是對江蘇省洪水致災(zāi)調(diào)查數(shù)據(jù)、干旱致災(zāi)調(diào)查數(shù)據(jù)、洪水災(zāi)害隱患調(diào)查數(shù)據(jù)、洪水風(fēng)險區(qū)劃與防治區(qū)劃報告、干旱防治區(qū)劃與風(fēng)險區(qū)劃報告等成果信息的統(tǒng)一管理，包括成果數(shù)據(jù)的導(dǎo)入、編輯、瀏覽、導(dǎo)出、存儲、備份等操作。系統(tǒng)支持矢量、柵格、報表等數(shù)據(jù)類型，涉及shp、mdb、gdb、img、rar、xls等多種數(shù)據(jù)格式。

針對成果數(shù)據(jù)源的多樣性，利用數(shù)據(jù)聚合技術(shù)，對多源數(shù)據(jù)進行疊加分析，實現(xiàn)多維度、深層次、圖表化等多種形式展示，突出表達調(diào)查成果的重點信息，能根據(jù)數(shù)據(jù)變化特點，實時動態(tài)修改、更新數(shù)據(jù)庫。

4.3 數(shù)據(jù)檢索

數(shù)據(jù)檢索功能是為系統(tǒng)提供水旱災(zāi)害相關(guān)屬性數(shù)據(jù)查詢匯總。用戶可根據(jù)日常工作需求，根據(jù)不同應(yīng)用目的查詢統(tǒng)計災(zāi)害范圍內(nèi)的各種數(shù)據(jù)信息，查詢方式分為空間查詢和屬性查詢2種模式，查詢方法可根據(jù)表結(jié)構(gòu)字段信息采用單字段、多字段、模糊查詢等（如閘站、堤防等級，是否開展過除險加固和安全鑒定），成果數(shù)據(jù)以表格、統(tǒng)計圖表形式輸出展示，為決策分析提供幫助。

江蘇省干旱致災(zāi)調(diào)查成果數(shù)據(jù)查詢，主要包括供用水情況調(diào)查表、干旱致災(zāi)調(diào)查成果、城鎮(zhèn)水源情況調(diào)查表、抗旱工程及非工程能力調(diào)查表4 類。供用水情況調(diào)查表查詢類別涵蓋行政區(qū)、年份、水資源總量、實際供水量、實際用水量等信息；干旱致災(zāi)調(diào)查成果查詢類別包含行政區(qū)、年份、農(nóng)業(yè)、城鎮(zhèn)、牧業(yè)、抗旱投入、農(nóng)業(yè)抗旱效益等信息；城鎮(zhèn)水源情況調(diào)查表查詢類別含有行政區(qū)、現(xiàn)狀供水源、現(xiàn)狀供水情況現(xiàn)狀應(yīng)急備用水源情況等信息；抗旱工程及非工程能力調(diào)查表查詢信息包括行政區(qū)、蓄水工程、引水工程、調(diào)水工程、水井工程、抗旱應(yīng)急備用水源工程、抗旱服務(wù)組織、縣級抗旱預(yù)案、抗旱物資庫、土壤墑情站數(shù)量等信息。選擇查詢條件時，會自動關(guān)聯(lián)每種表格的對應(yīng)字段，可通過下拉選擇進行單選或者組合查詢。

4.4 數(shù)據(jù)統(tǒng)計

數(shù)據(jù)統(tǒng)計功能是依據(jù)水旱災(zāi)害風(fēng)險普查成果數(shù)據(jù)的屬性特征提供各種專業(yè)統(tǒng)計模型進行統(tǒng)計分析，確保數(shù)據(jù)的易用性、完整性、準確性。水利管理部門可通過系統(tǒng)對當(dāng)前工作區(qū)域進行查看。河、湖、海的堤防分別按以下3 種分類單獨統(tǒng)計分析:（1）江蘇省33 條流域性河道具體包括：淮河流域、長江流域、太湖流域；（2）江蘇省12 個省管湖泊；（3）海堤。

每一類可按照“堤防級別”“是否達標”“堤防型式”“所在河流（湖泊）編碼”等字段進行統(tǒng)計分析。并對全省12個控制斷面設(shè)計洪水特征值、42個控制斷面防洪特征值；95 個縣級行政區(qū)供用水情況、旱情及旱災(zāi)損失情況、現(xiàn)狀城鎮(zhèn)水源情況、現(xiàn)狀抗旱工程及非工程能力；3 處國家級蓄滯洪區(qū)、951 座水庫、23 000 多座水閘進行分類統(tǒng)計。屬性數(shù)據(jù)的統(tǒng)計結(jié)果可按照需求進行多樣化的導(dǎo)出（如統(tǒng)計報表、柱狀圖、折線圖、餅狀圖、XY散點圖等）；空間數(shù)據(jù)可按專題要素導(dǎo)出相應(yīng)專題地圖。

4.5 地圖底座

地圖底座是以江蘇省水利信息服務(wù)平臺地圖服務(wù)為基礎(chǔ)，將水旱災(zāi)害風(fēng)險普查過程中涉及的各類成果數(shù)據(jù)，在江蘇水利“一張圖”底板上進行展示。其中水庫、水閘、堤防、蓄滯洪區(qū)4類數(shù)據(jù)，實現(xiàn)與數(shù)據(jù)表動態(tài)聯(lián)合查詢，其他類型數(shù)據(jù)則以專題地圖形式可視化表達。實現(xiàn)矢量數(shù)據(jù)、柵格數(shù)據(jù)、圖標數(shù)據(jù)的綜合展示，滿足用戶多種應(yīng)用需求。江蘇水利“一張圖”底座如圖4所示。

圖4 江蘇水利“一張圖”底座

5 結(jié) 語

江蘇省水旱災(zāi)害風(fēng)險普查成果管理系統(tǒng)涵蓋了本次普查全套成果，利用了信息化技術(shù)為水旱災(zāi)害風(fēng)險普查提供重要支撐和數(shù)據(jù)保障，加強了對普查成果數(shù)據(jù)的查詢統(tǒng)計、挖掘分析，用于指導(dǎo)完善流域防洪減災(zāi)工程體系，支撐水旱災(zāi)害防御工作中預(yù)報、預(yù)警、預(yù)演、預(yù)案能力的提升。

通過本系統(tǒng)建設(shè)面向水旱風(fēng)險普查相關(guān)單位和部門信息服務(wù)應(yīng)用體系，可有效提升江蘇省智慧水利業(yè)務(wù)應(yīng)用水平，在水利行業(yè)具有一定的研究價值和行業(yè)推廣意義。系統(tǒng)雖滿足當(dāng)前需求，但今后在大數(shù)據(jù)、人工智能、數(shù)字孿生應(yīng)用等方面仍須做進一步研究，切實發(fā)揮在水旱災(zāi)害防治、風(fēng)險管理、防洪減災(zāi)決策等方面的技術(shù)支撐作用，以形成江蘇省水旱災(zāi)害風(fēng)險隱患動態(tài)監(jiān)管體系。