金洪芳

(浙江省第二測繪院，浙江 杭州 310012)

?

省級治水管理信息系統(tǒng)的研究及實現(xiàn)
——以浙江省“清三河”信息管理系統(tǒng)為例

金洪芳

(浙江省第二測繪院，浙江 杭州 310012)

Research and Implementation of Province Water Conservancy Information System：Taking River Clean-up Information System of Zhejiang Province as an Example

JIN Hongfang

摘要：目前，我國水資源嚴重短缺，污染日益嚴重，其治理工作刻不容緩。為實現(xiàn)治水管理工作的信息化、規(guī)范化、高效化，本文通過調研“五水共治”前期的“清三河”專項行動對測繪地理信息的需求，在建設浙江省“清三河”行動地理空間數(shù)據(jù)庫和開展全省典型河流無人機遙感監(jiān)測的基礎上，開發(fā)了浙江省“清三河”信息管理系統(tǒng)，實現(xiàn)了全省“三河”的“顯示、分析、監(jiān)測”，取得了較好的實際效果和應用反響。

關鍵詞：五水共治；清三河；無人機遙感監(jiān)測；天地一體全景；天地圖

我國是一個人口眾多的農業(yè)大國，水資源嚴重短缺，淡水資源總量為28 000億m3，占全球水資源的6%，人均只有2200 m3，僅為世界平均水平的1/4，是全球人均水資源最貧乏的國家之一[1]。近年來，隨著工業(yè)化和城鎮(zhèn)化的推進，水環(huán)境污染問題日益嚴重。水環(huán)境污染問題已經(jīng)嚴重威脅國家生態(tài)安全、影響社會可持續(xù)發(fā)展和損害公民環(huán)境權益[2]?！笆濉逼陂g，全國各地加強了水環(huán)境的治理，浙江省委十三屆四次全會提出了“治污水、防洪水、排澇水、保供水、抓節(jié)水”即“五水共治”行動，以“清三河”行動為治水突破口，以持續(xù)改善水環(huán)境為核心，重點整治全省各地主要干流和支流，以及嚴重影響群眾生活質量的黑河、臭河、垃圾河(簡稱“三河”)。

為推動技術治水，浙江省測繪地理信息局利用各種地理信息資料、產品及高新的技術、設備，從數(shù)據(jù)獲取、加工建庫、系統(tǒng)建設等方面主動服務“五水共治”。從數(shù)據(jù)獲取層面，使用固定翼無人機和六旋翼飛行器等低空遙感監(jiān)測技術對待治理典型河流進行航攝和航拍，獲取這些流域地面分辨率為0.08 m的正射影像、高清視頻及360°空中全景。從數(shù)據(jù)建庫層面，按照統(tǒng)一的標準和技術要求，對全省6347條垃圾河、黑河、臭河進行地理空間信息化處理，建立了浙江省“清三河”行動地理空間數(shù)據(jù)庫[3]。從系統(tǒng)建設層面，通過制作五水共治作戰(zhàn)指揮圖，建立綜合管理平臺與移動督查相結合的應用平臺，體現(xiàn)了治水工作管理的信息化、規(guī)范化、高效化。

浙江省“清三河”信息管理系統(tǒng)的建立即是利用前期數(shù)據(jù)獲取、加工建庫及天地一體全景的成果，基于“天地圖·浙江”，采用WebGIS技術開發(fā)，可實現(xiàn)全省黑河、臭河、垃圾河查詢、分析、統(tǒng)計，以及三河治理情況的監(jiān)督，實現(xiàn)“三河”治理的信息化管理。

一、系統(tǒng)設計

1. 系統(tǒng)開發(fā)架構

系統(tǒng)依照軟件分層設計思想，使用Eclipse架設FSH開發(fā)平臺[4]，結合GIS、Web Service、RIA等相關技術，基于開放GIS網(wǎng)絡服務體系進行設計。該平臺包括Flex4、Spring、Hibernate和數(shù)據(jù)庫4個部分，其中Flex4作為主流的RIA對象，負責展現(xiàn)層，Spring負責業(yè)務邏輯層，Hibernate負責持久層，MySQL負責數(shù)據(jù)庫管理層。不同層次之間的組織關系如圖1所示[5]。

2. 系統(tǒng)業(yè)務架構

系統(tǒng)主要有3部分內容：數(shù)據(jù)庫服務器、應用服務器、Web端。數(shù)據(jù)庫服務器主要存放系統(tǒng)所需的專題數(shù)據(jù)，應用服務器主要部署系統(tǒng)所需的應用模塊，Web端也就是用戶，用戶分為普通用戶和系統(tǒng)用戶。其中，數(shù)據(jù)庫服務器與應用服務器采用1+1模式布設。系統(tǒng)采用B/S架構，利用MySQL管理數(shù)據(jù)庫，通過Tomcat發(fā)布網(wǎng)站，GeoServer作為空間數(shù)據(jù)服務發(fā)布平臺，構建可視化、人性化的操作界面。

圖1　系統(tǒng)開發(fā)架構圖

數(shù)據(jù)層包括垃圾河、黑河、臭河等三河專題數(shù)據(jù)、地理信息數(shù)據(jù)、表格數(shù)據(jù)，建立天地一體的全景影像數(shù)據(jù)庫，將影像及相關屬性數(shù)據(jù)入庫，并將全景進行網(wǎng)絡發(fā)布，最終通過網(wǎng)絡請求直接調用全景數(shù)據(jù)，或直接網(wǎng)頁瀏覽的方式瀏覽全景影像[6]。應用服務層主要通過三河專題數(shù)據(jù)展示、查詢、統(tǒng)計分析等實現(xiàn)基于“清三河”地理空間數(shù)據(jù)庫進行數(shù)據(jù)的管理、統(tǒng)計分析和網(wǎng)絡發(fā)布，同時以天地圖數(shù)據(jù)作為底圖，關聯(lián)各業(yè)務邏輯，實現(xiàn)圖形化的操作界面，提供底圖操作功能、圖層控制功能、屬性查詢功能和圖形編輯功能(如圖2所示)。

圖2　系統(tǒng)業(yè)務架構圖

二、功能實現(xiàn)

1. 系統(tǒng)開發(fā)運行環(huán)境

系統(tǒng)運行所需操作系統(tǒng)為Windows XP/Windows 7/Windows 8，采用MySQL數(shù)據(jù)庫管理軟件管理數(shù)據(jù)，服務器端需要由Tomcat 7和Java 1.7以上運行環(huán)境支持。系統(tǒng)利用Flex和Java等系統(tǒng)開發(fā)語言，通過FlashBuilder、Eclipse編程環(huán)境，對后臺數(shù)據(jù)庫統(tǒng)一開發(fā)接口操作管理、前臺界面人性化可視化設計，同時實現(xiàn)系統(tǒng)前臺與后臺的完美交互。通過在瀏覽器中安裝Flash Player[7]插件，使用戶界面更加美觀。

2. 系統(tǒng)功能模塊

系統(tǒng)包含三河數(shù)據(jù)管理模塊、統(tǒng)計報表模塊、電子地圖模塊及安全管理模塊，功能結構如圖3所示。

圖3　系統(tǒng)功能結構

1) 數(shù)據(jù)管理模塊實現(xiàn)對全省“三河”空間數(shù)據(jù)庫的管理，全省各級治水部門通過河流名稱查詢、河長姓名查詢、行政區(qū)查詢等多種查詢方式可輕松定位到所關注的河流，獲取河流長度、起點、終點、治理時間、治理措施等詳細信息，如圖4所示。

2) 統(tǒng)計報表模塊，通過柱狀圖、餅圖、折線圖等不同方式對各地區(qū)每月的完成進度進行統(tǒng)計，同時形成各種工作報表，通過進度報送模塊實現(xiàn)全省“三河”治理月進度報送、審核、復核、統(tǒng)計、出表及打印功能，如圖5所示。

圖4　河道信息查詢界面

圖5　報表打印界面

3) 電子地圖模塊分為GIS基本功能和成效展示模塊。GIS基本功能包括地圖放大縮小、圖層控制、屬性查詢、距離量測等；成效展示模塊將采集到的全景影像、無人機影像、視頻數(shù)據(jù)集成到相應地區(qū)的“典型河流無人機監(jiān)測”，以不同方式展示正在治理河流的河水狀況、水面漂浮物情況，以及周邊的排污情況。3種展現(xiàn)方式互相補充、相得益彰，如圖6所示。

圖6　浦江翠湖治理前后全景對比

4) 安全管理模塊分為用戶中心和權限管理，其中權限管理實現(xiàn)了對不同級別用戶的權限管理。

3. 關鍵技術

(1) 三級網(wǎng)絡管理模式

系統(tǒng)實現(xiàn)了全省“三河”數(shù)據(jù)縣級統(tǒng)計上報—市級審核—省級復核通報的網(wǎng)絡管理模式，不同級別的用戶擁有不同的操作權限?？h級用戶在每月月初報送上月“三河”治理進度信息，縣級用戶報送完畢，市級用戶審核所轄縣市區(qū)該月報送月整治進度數(shù)據(jù)，審核通過河道再由省級用戶復核。三級網(wǎng)絡管理模式較好地實現(xiàn)了治水管理工作的業(yè)務流程，使得報送及檢查工作更加規(guī)范化、信息化、高效化。

(2) 集成天地一體全景技術

全景數(shù)據(jù)能夠真實、全面地展示河道空間信息，是一種新的實景信息記錄手段，實現(xiàn)了空中和地面的360°全景融合和無縫拼接，采集的全景影像數(shù)據(jù)是傳統(tǒng)影像及空間數(shù)據(jù)庫的良好補充[8]。

系統(tǒng)將天地一體全景技術集成到成效展示模塊，通過對全省典型河流治理前后的全景影像對比，直觀、形象地檢驗河道治理成效。由于全景數(shù)據(jù)的高清效果，不僅可以看到河道表面的污染程度、河道是否被侵占，還可以檢查河道兩側有無排污企業(yè)及排污口，以及找到污染源，為河道的綜合治理提供監(jiān)測手段和科學依據(jù)。

(3) 利用天地圖數(shù)據(jù)優(yōu)勢

天地圖數(shù)據(jù)內容豐富、現(xiàn)勢性強、數(shù)據(jù)來源權威。系統(tǒng)將采集到的河流中心線疊加在天地圖地圖和影像之上，可以直觀、形象地看清全省各地“三河”分布情況。不同縮放級別對應不同比例尺，不僅可以定位到治理河道位置，還可以看清河道的細小支流；治水辦工作人員可以將天地圖實際量取的河流長度與地方上報長度進行對比，用于檢查地方上報河道的準確性。

三、實際應用

系統(tǒng)自2014年8月在金華、臺州、嘉興3市及所轄縣、市、區(qū)治水辦試運行以來，運行穩(wěn)定，反響良好。試運行期間，試點城市采用紙質報送和系統(tǒng)報送兩種方式分別報送，并由省治水辦工作人員對兩種報送方式進行分析比較，8月兩種方式報送對照見表1。

其中金華、臺州兩種報送方式的治理河流條數(shù)及總公里數(shù)完全一致。嘉興數(shù)據(jù)不一致是因為系統(tǒng)報送為正在治理河道，含已完工河道；紙質報送只包含已完工河道，故系統(tǒng)報送河道條數(shù)和公里數(shù)大于紙質報送條數(shù)和公里數(shù)。9月統(tǒng)一報送口徑后兩種報送方式所得統(tǒng)計數(shù)據(jù)完全一致，且經(jīng)分析系統(tǒng)報送具有如下優(yōu)勢，預計將于11月全省推廣使用系統(tǒng)報送。

表1　試點城市8月系統(tǒng)、紙質報送方式對比表

1) 系統(tǒng)報送方式提出了縣級上報—市級審核—省級復核的報送模式，使清三河月進度報送工作管理規(guī)范化、系統(tǒng)化、信息化。

2) 減輕各級治水部門的月進度報送工作量，系統(tǒng)報送只需縣級通過信息錄入界面輸入河流進度信息，市級和省級用戶審核完成后無須在Excel表格里計算，系統(tǒng)自動完成統(tǒng)計并形成報表。

3) 將河流整治進度信息存入系統(tǒng)數(shù)據(jù)庫，有利于“三河”數(shù)據(jù)的管理，方便查詢和展示。

四、結束語

本文在“五水共治”的研究背景下，將測繪地理信息技術應用到“清三河”行動中，通過無人機遙感技術實現(xiàn)全省典型河流的多種方式監(jiān)測，通過地理信息技術對全省垃圾河、黑河、臭河建立空間數(shù)據(jù)庫；利用WebGIS并集成天地一體全景等技術，開發(fā)建設了浙江省“清三河”信息管理系統(tǒng)，為治水工作的信息化、規(guī)范化、高效化提供了有效的技術支撐，從治水數(shù)據(jù)分析、管理、治水監(jiān)督等方面為治水工作提供了一個信息化的治水平臺，為實現(xiàn)智慧治水奠定了基礎。本文實現(xiàn)了全省“三河”的“可顯示、可分析、可監(jiān)測”，顯示分析技術應用比較成熟，但監(jiān)測技術僅是通過無人機遙感方式監(jiān)測河道稍顯薄弱，應在今后的研究中進一步加強。

參考文獻：

[1]丁文喜.中國水資源可持續(xù)發(fā)展的對策與建議[J].中國農學通報, 2011(14)：221-226.

[2]彭蘭香, 李佳麗, 劉婷.基于績效棱柱和PSR模型的水環(huán)?？冃徲嬙u價體系構建研究——以浙江省“五水共治”為例[J].財經(jīng)論叢, 2015(5):67-73.

[3]浙江省“五水共治”工作領導小組辦公室，浙江省測繪與地理信息局.關于開展垃圾河和黑臭河地理空間定位工作的通知[R].杭州：[s.n.]，2014.

[4]浙江省“五水共治”工作領導小組辦公室.浙江省垃圾河和黑臭河資料匯編[R].杭州:[s.n.]，2014.

[5]ECKEL B.Thinking in Java[M].4th Revised Ed.[S.l.]：Prentice Hall，2006.

[6]HORSTMANN G S，CORNELL G. Java核心技術[M].葉乃文, 鄺勁筠, 杜永萍，譯.北京：基本信息出版社, 2011：10-29.

[7]劉勤, 劉堅耿, 嚴俊.可量測°街景地圖建庫與在線發(fā)布技術分析[J].地理空間信息, 2015, 13(11):48-50.

[8]王國輝.Java Web開發(fā)實戰(zhàn)寶典[M].北京：清華大學出版社，2013：10-60.

[9]朱挺鋒.采用天地一體全景展現(xiàn)浙江美麗鄉(xiāng)村[J].浙江國土資源, 2014, 2(7):1-2.

[10]丁佩, 曹馬.基于微型無人機序列影像的快速數(shù)據(jù)獲取[J].測繪通報, 2015(9):137-138.

[11]許大璐.“天地圖”市縣級節(jié)點數(shù)據(jù)工程建設探討[J].測繪與空間地理信息, 2012, 35(10):53-55.

中圖分類號：P208

文獻標識碼：B

文章編號：0494-0911(2016)04-0117-04

作者簡介：金洪芳(1966—)，男，高級工程師，主要從事地理信息、遙感技術與應用工作。E-mail：zjdtgcy@126.com

收稿日期：2015-12-14

引文格式： 金洪芳. 省級治水管理信息系統(tǒng)的研究及實現(xiàn)——以浙江省“清三河”信息管理系統(tǒng)為例[J].測繪通報，2016(4)：117-120.DOI:10.13474/j.cnki.11-2246.2016.0137.