馮陽(yáng)+晏清洪+夏照華+許永利

摘 要：水土保持工作的主要內(nèi)容是研究水土流失發(fā)生發(fā)展的規(guī)律，監(jiān)測(cè)、預(yù)防和治理水土流失，保護(hù)和合理利用水土資源，減輕水、旱、風(fēng)沙災(zāi)害，改善生態(tài)環(huán)境，促進(jìn)生產(chǎn)。水土保持核心業(yè)務(wù)主要包括生態(tài)建設(shè)、預(yù)防監(jiān)督、水保監(jiān)測(cè)和項(xiàng)目管理四部分。業(yè)務(wù)工作的開(kāi)展主要以“小流域”為管理單元，“流域”和“行政”兩種邏輯的管理貫穿整個(gè)業(yè)務(wù)。本研究基于GIS、計(jì)算機(jī)和互聯(lián)網(wǎng)等技術(shù)，對(duì)水土保持核心業(yè)務(wù)管理系統(tǒng)的系統(tǒng)框架、構(gòu)建方法和技術(shù)路線等進(jìn)行探索分析，并從信息資源、數(shù)據(jù)庫(kù)和應(yīng)用系統(tǒng)等方面進(jìn)行深入設(shè)計(jì)。研究的成果是建立了省級(jí)水土保持核心業(yè)務(wù)管理系統(tǒng)框架體系，直接應(yīng)用于北京市水土保持信息化建設(shè)，為全國(guó)省級(jí)水土保持信息化建設(shè)提供了借鑒和參考。

關(guān)鍵詞：水土保持；核心業(yè)務(wù)；系統(tǒng)設(shè)計(jì)；信息化建設(shè)

中圖分類(lèi)號(hào)：S157 文獻(xiàn)標(biāo)志碼：A 文章編號(hào)：2095-2945（2017）21-0105-03

前言

水土保持工作的主要內(nèi)容是研究水土流失發(fā)生發(fā)展的規(guī)律，監(jiān)測(cè)、預(yù)防和治理水土流失，保護(hù)和合理利用水土資源，減輕水、旱、風(fēng)沙災(zāi)害，改善生態(tài)環(huán)境，促進(jìn)生產(chǎn)。水土保持業(yè)務(wù)主要包括生態(tài)建設(shè)、預(yù)防監(jiān)督、水保監(jiān)測(cè)和項(xiàng)目管理四部分，業(yè)務(wù)工作的開(kāi)展主要以“小流域”為管理單元，以“流域”和“行政”（區(qū)域）兩種邏輯的管理貫穿整個(gè)水土保持核心業(yè)務(wù)。本研究的對(duì)象是省級(jí)水土保持核心業(yè)務(wù)管理系統(tǒng)。省級(jí)水土保持核心業(yè)務(wù)具體為：水保監(jiān)測(cè)業(yè)務(wù)。主要管理水土保持監(jiān)測(cè)站點(diǎn)及監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)、分析土壤侵蝕情況支持水土保持公報(bào)編制和土壤侵蝕普查工作及對(duì)土壤侵蝕情況進(jìn)行預(yù)測(cè)預(yù)報(bào)等。生態(tài)建設(shè)業(yè)務(wù)。主要對(duì)國(guó)家級(jí)治理項(xiàng)目監(jiān)管、掌握全市治理情況、發(fā)布水土保持公報(bào)和對(duì)治理項(xiàng)目成果（措施）運(yùn)行情況進(jìn)行監(jiān)管等。預(yù)防監(jiān)督業(yè)務(wù)。主要對(duì)全市生產(chǎn)建設(shè)水土保持方案管理、對(duì)項(xiàng)目建設(shè)過(guò)程中水土保持情況監(jiān)督檢查和對(duì)違法生產(chǎn)建設(shè)項(xiàng)目查處等。項(xiàng)目管理業(yè)務(wù)。主要對(duì)水土保持工作中的研究類(lèi)、治理類(lèi)和財(cái)政預(yù)算類(lèi)項(xiàng)目進(jìn)行過(guò)程節(jié)點(diǎn)的管理。本研究重點(diǎn)為省級(jí)水土保持核心業(yè)務(wù)系統(tǒng)構(gòu)建框架、方法和技術(shù)路線，并緊密聯(lián)系實(shí)踐提出系統(tǒng)需求、設(shè)計(jì)和實(shí)施等內(nèi)容。本研究強(qiáng)調(diào)系統(tǒng)空間、業(yè)務(wù)、功能三者統(tǒng)一、協(xié)同，突出水土保持分級(jí)管理、綜合分析、科學(xué)決策、高效服務(wù)能力和網(wǎng)絡(luò)作業(yè)能力。

現(xiàn)階段，國(guó)內(nèi)水土保持信息化工作主要以MIS（管理信息系統(tǒng)——Management Information System）為主要建設(shè)內(nèi)容。部分省市，如內(nèi)蒙、廣西，嘗試?yán)肎IS實(shí)現(xiàn)水土保持可視化作業(yè)管理。總體來(lái)看，國(guó)內(nèi)水土保持信息化工作表現(xiàn)為：管理手段落后、管理對(duì)象局限、管理流程缺失。隨著分布式計(jì)算、空間信息服務(wù)等技術(shù)的深入發(fā)展，在各行業(yè)興起了云式業(yè)務(wù)信息服務(wù)。水土保持行業(yè)信息化建設(shè)也適應(yīng)潮流發(fā)展的方向。

1 研究?jī)?nèi)容和方法

1.1 研究?jī)?nèi)容

本文研究?jī)?nèi)容主要包括：

（1）信息資源建設(shè)

小流域基礎(chǔ)管理單元?jiǎng)澐?、水土保持基礎(chǔ)空間數(shù)據(jù)處理方法。

（2）數(shù)據(jù)庫(kù)建設(shè)

探索、提出“省-市-縣”三級(jí)應(yīng)用的數(shù)據(jù)庫(kù)建設(shè)方案；探索、提出預(yù)防監(jiān)督、生態(tài)建設(shè)、水保監(jiān)測(cè)、項(xiàng)目管理等專(zhuān)業(yè)數(shù)據(jù)庫(kù)設(shè)計(jì)內(nèi)容。

（3）應(yīng)用系統(tǒng)開(kāi)發(fā)

探索水土保持核心業(yè)務(wù)管理系統(tǒng)整體架構(gòu)設(shè)計(jì)；從預(yù)防監(jiān)督、生態(tài)建設(shè)、水保監(jiān)測(cè)、項(xiàng)目管理等專(zhuān)業(yè)業(yè)務(wù)流入手，設(shè)計(jì)系統(tǒng)。

1.2 研究方法

1.2.1 流域管理理論

“流域管理”是水資源管理科學(xué)中的一個(gè)概念，是指政府對(duì)流域空間內(nèi)的各種自然、社會(huì)、經(jīng)濟(jì)采取的一系列干預(yù)活動(dòng)，是人們?yōu)榭茖W(xué)、有效地開(kāi)發(fā)、利用和保護(hù)水資源而建立的適應(yīng)于水資源自然特征和社會(huì)特性的一套系統(tǒng)管理制度。

在水土保持科學(xué)中，“小流域”是“流域管理”的基本單元，是水土流失監(jiān)測(cè)、治理的基本單元，按照“小流域”對(duì)水土保持業(yè)務(wù)管理，是“流域管理”在水土保持工作中的具體體現(xiàn)。

1.2.2 流域水系拓?fù)淅碚?/p>

水系在空間上具有匯流的拓?fù)潢P(guān)系，流域在空間上具有包含的拓?fù)潢P(guān)系。在生產(chǎn)實(shí)踐中，拓?fù)潢P(guān)聯(lián)的流域、水系與水工建筑等構(gòu)成了地表水網(wǎng)，并在防汛、水污染、水資源、水土保持等領(lǐng)域，為機(jī)理性模型的構(gòu)建提供理論支持和思路指導(dǎo)。

1.2.3 空間信息服務(wù)理論

空間信息服務(wù)是地理信息信息系統(tǒng)（Geographic Information System）轉(zhuǎn)向空間信息服務(wù)（Geographic Information Server）的支持理論。該理論依據(jù)快速發(fā)展的互聯(lián)網(wǎng)、計(jì)算機(jī)技術(shù)，提出數(shù)據(jù)共享、信息服務(wù)，實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)分布式存儲(chǔ)、服務(wù)集中式提供的GIS系統(tǒng)建設(shè)思路。

2 系統(tǒng)框架設(shè)計(jì)

系統(tǒng)按通訊網(wǎng)絡(luò)、數(shù)據(jù)存儲(chǔ)、應(yīng)用服務(wù)、業(yè)務(wù)應(yīng)用、門(mén)戶五層進(jìn)行設(shè)計(jì)，如圖1所示。系統(tǒng)采用C/S與B/S相結(jié)合的體系結(jié)構(gòu)，為提高空間數(shù)據(jù)的安全性，合計(jì)空間數(shù)據(jù)的子系統(tǒng)采用遠(yuǎn)程C/S結(jié)構(gòu)，其他子系統(tǒng)采用B/S結(jié)構(gòu)。

服務(wù)器采用Windows 2008 Server操作系統(tǒng)，數(shù)據(jù)庫(kù)平臺(tái)采用Oracle11G，GIS采用全國(guó)水土保持監(jiān)測(cè)網(wǎng)絡(luò)統(tǒng)一配置的DTGIS平臺(tái)，軟件開(kāi)發(fā)采用.net架構(gòu)體系，客戶端采用Sivilelight開(kāi)發(fā)環(huán)境。

系統(tǒng)按照行政-流域兩種邏輯進(jìn)行管理，保持業(yè)務(wù)信息在流域與行政區(qū)域的一致性。行政邏輯為：省-市-縣-小流域；流域邏輯為：省-一級(jí)流域-二級(jí)流域-三級(jí)流域-四級(jí)流域-小流域。

3 研究成果

3.1 信息資源建設(shè)

3.1.1 小流域、流域和水系劃分

（1）小流域劃分

小流域劃分以自然流域分水嶺為基準(zhǔn)，優(yōu)先考慮完整性（周玉喜，段淑懷，2004）。小流域面積原則上不大于50平方公里。無(wú)明顯支溝或支溝面積小于10平方公里，總面積大于50平方公里，小于100公里的閉合區(qū)域劃定為小流域。

（2）河流、流域、小流域拓?fù)潢P(guān)系建立

基于山區(qū)與平原區(qū)已完成接邊，但仍處于分段狀態(tài)的河流線狀數(shù)據(jù)和流域面狀數(shù)據(jù)，結(jié)合實(shí)際情況，逐條逐段梳理確定河流的走向及匯流關(guān)系，建立河流之間、河流與流域之間、流域與流域之間的拓?fù)潢P(guān)系，形成完整的河流分級(jí)體系及流域分級(jí)體系。

（3）獲取流域特診指標(biāo)

指標(biāo)包括小流域名稱(chēng)、小流域編碼、面積、涉及區(qū)縣、所屬區(qū)縣、所屬零級(jí)流域、所屬一級(jí)流域、所屬二級(jí)流域、所屬三級(jí)流域、所屬四級(jí)流域、所屬六級(jí)流域、所屬五大流域、小流域級(jí)別、所屬上級(jí)流域、面積范圍等指標(biāo)。

3.1.2 水土保持業(yè)務(wù)信息資源建設(shè)

信息資源建設(shè)的數(shù)據(jù)有三種來(lái)源。

（1）電子文檔或紙質(zhì)檔案。主要為生態(tài)建設(shè)和項(xiàng)目管理過(guò)程中形成的管理文件。這類(lèi)文件通過(guò)掃描或格式轉(zhuǎn)換生成PDF、Word、Excel、JPG、AVI等格式文件，通過(guò)多媒體入庫(kù)功能導(dǎo)入到相關(guān)數(shù)據(jù)庫(kù)。

（2）紙質(zhì)專(zhuān)題圖和屬性表。主要包括生態(tài)建設(shè)工程的空間分布圖、開(kāi)發(fā)建設(shè)項(xiàng)目業(yè)主上報(bào)的審批報(bào)告等。這類(lèi)文件需要矢量化和相應(yīng)的編輯處理，導(dǎo)入數(shù)據(jù)庫(kù)。

（3）水土保持業(yè)務(wù)專(zhuān)題圖和屬性數(shù)據(jù)。主要包括小流域基本信息、農(nóng)村污水處理信息、部分開(kāi)發(fā)建設(shè)項(xiàng)目信息、水土保持措施信息等。這類(lèi)信息通過(guò)野外GPS采集、現(xiàn)場(chǎng)調(diào)查、遙感解譯、GIS空間分析等途徑獲取。

3.2 數(shù)據(jù)庫(kù)設(shè)計(jì)

數(shù)據(jù)庫(kù)設(shè)計(jì)包含了小流域?qū)I(yè)數(shù)據(jù)庫(kù)、元數(shù)據(jù)庫(kù)、運(yùn)行維護(hù)數(shù)據(jù)庫(kù)、水土保持業(yè)務(wù)庫(kù)等數(shù)據(jù)庫(kù)。

3.2.1 數(shù)據(jù)庫(kù)物理結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)

按照水土保持?jǐn)?shù)據(jù)由區(qū)、市到省逐級(jí)向上匯總的業(yè)務(wù)需求，遵循行政管理的業(yè)務(wù)規(guī)則，業(yè)務(wù)數(shù)據(jù)采取下級(jí)匯總和本級(jí)錄入相結(jié)合的方式進(jìn)行。數(shù)據(jù)庫(kù)物理上劃分為省、市兩級(jí)數(shù)據(jù)庫(kù)。

3.2.2 數(shù)據(jù)庫(kù)邏輯結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)

選用Oracle 11g數(shù)據(jù)庫(kù)管理系統(tǒng)來(lái)管理空間和屬性數(shù)據(jù)，建立小流域?qū)I(yè)數(shù)據(jù)庫(kù)，實(shí)現(xiàn)圖形數(shù)據(jù)與屬性數(shù)據(jù)的一體化管理。數(shù)據(jù)庫(kù)邏輯結(jié)構(gòu)分為：小流域?qū)I(yè)數(shù)據(jù)庫(kù)、水務(wù)基礎(chǔ)地理空間信息庫(kù)、水土保持預(yù)防監(jiān)督庫(kù)、生態(tài)建設(shè)管理庫(kù)、水土保持項(xiàng)目管理庫(kù)、水土流失監(jiān)測(cè)庫(kù)，決策支持庫(kù)、元數(shù)據(jù)庫(kù)。

3.3 應(yīng)用系統(tǒng)設(shè)計(jì)

3.3.1 生態(tài)建設(shè)子系統(tǒng)

生態(tài)建設(shè)主要是對(duì)水土流失綜合治理和村鎮(zhèn)污水處理進(jìn)行行業(yè)管理，業(yè)務(wù)主要包括規(guī)劃、計(jì)劃、區(qū)域選擇與措施配置、治理實(shí)施、治理進(jìn)展和效益評(píng)估等。

3.3.2 水保監(jiān)測(cè)子系統(tǒng)

水土保持監(jiān)測(cè)主要包括土壤侵蝕遙感調(diào)查、水土流失量及污染物流失量分析、災(zāi)害調(diào)查與土壤侵蝕普查、數(shù)據(jù)分析及水土保持公報(bào)編制和土壤侵蝕預(yù)測(cè)預(yù)報(bào)等（袁愛(ài)萍，路炳軍，段淑懷，張超，2009）。

（1）土壤侵蝕遙感調(diào)查

利用遙感及其他相關(guān)信息源，從宏觀的角度監(jiān)測(cè)土壤侵蝕的類(lèi)型、強(qiáng)度和空間分布。

（2）水土流失量及污染物流失量分析

監(jiān)測(cè)站點(diǎn)經(jīng)過(guò)水土流失及污染物流失量觀測(cè)，得到降水、徑流、泥沙、總氮、總磷和COD等數(shù)據(jù)及水質(zhì)化驗(yàn)數(shù)據(jù)，并將觀測(cè)數(shù)據(jù)上報(bào)省水保管理部門(mén)。

（3）災(zāi)害調(diào)查與土壤侵蝕普查

災(zāi)害性降水發(fā)生后，通過(guò)野外勘察、調(diào)查訪問(wèn)以及室內(nèi)分析等方法和手段，確定山洪泥石流災(zāi)害情況，分析水土流失發(fā)生發(fā)展?fàn)顩r。

（4）數(shù)據(jù)分析及水土保持公報(bào)編制

對(duì)水土流失定點(diǎn)定位監(jiān)測(cè)、小流域監(jiān)測(cè)、暴雨山洪泥石流災(zāi)害數(shù)據(jù)進(jìn)行分析，編制并發(fā)布水土保持公告，反映水土流失及水土保持綜合防治效益（路炳軍，袁愛(ài)萍，段淑懷，2010）。

（5）土壤侵蝕預(yù)測(cè)預(yù)報(bào)

利用水土流失模型定量評(píng)價(jià)分析土壤侵蝕狀況并進(jìn)行土壤侵蝕趨勢(shì)預(yù)測(cè)分析，進(jìn)行水土流失預(yù)測(cè)預(yù)報(bào)，為水土流失治理規(guī)劃服務(wù)。

3.3.3 預(yù)防監(jiān)督子系統(tǒng)

水土保持預(yù)防監(jiān)督主要包括重點(diǎn)防治區(qū)管理、水土保持方案管理和監(jiān)督執(zhí)法管理等業(yè)務(wù)（史明昌，牛崇桓，李智廣，羅志東，2005），預(yù)防監(jiān)督子系統(tǒng)的設(shè)計(jì)見(jiàn)圖1。

3.3.4 項(xiàng)目管理子系統(tǒng)

根據(jù)項(xiàng)目類(lèi)別可分為治理、監(jiān)測(cè)、研究、信息化和管理等類(lèi)別。

（1）治理類(lèi)項(xiàng)目管理

按“項(xiàng)目申報(bào)”、“項(xiàng)目審查”、“項(xiàng)目批復(fù)”、“招標(biāo)與開(kāi)工”、“施工建設(shè)”、“項(xiàng)目驗(yàn)收”等階段管理。

（2）研究類(lèi)項(xiàng)目管理業(yè)務(wù)需求

按照“項(xiàng)目、課題、子課題”3層結(jié)構(gòu)以及“項(xiàng)目申請(qǐng)、項(xiàng)目批準(zhǔn)、課題任務(wù)書(shū)、子課題任務(wù)書(shū)、階段總結(jié)、子課題驗(yàn)收、課題驗(yàn)收、項(xiàng)目驗(yàn)收”8個(gè)階段對(duì)研究類(lèi)空間數(shù)據(jù)、實(shí)驗(yàn)觀測(cè)數(shù)據(jù)、項(xiàng)目管理過(guò)程數(shù)據(jù)等按水土保持業(yè)務(wù)進(jìn)行分類(lèi)、分級(jí)、分層組織和管理。

3.3.5 綜合分析子系統(tǒng)

包括小流域管理單元?jiǎng)澐?、流?水系拓?fù)潢P(guān)系、流域基本特征分析、土壤侵蝕遙感調(diào)查、地面監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)分析和工程設(shè)計(jì)輔助模塊，功能結(jié)構(gòu)如圖2所示。各模塊詳細(xì)說(shuō)明如下。

4 結(jié)束語(yǔ)

本文從信息資源建設(shè)、數(shù)據(jù)庫(kù)設(shè)計(jì)和應(yīng)用系統(tǒng)設(shè)計(jì)3個(gè)方面研究、探索了省級(jí)水土保持核心業(yè)務(wù)管理系統(tǒng)的框架體系、技術(shù)路線和關(guān)鍵技術(shù)。

信息資源建設(shè)。信息資源是系統(tǒng)的“糧食”，對(duì)于基礎(chǔ)地理數(shù)據(jù)，可通過(guò)共享的方式從省有關(guān)部門(mén)獲取服務(wù)；對(duì)于水土保持專(zhuān)業(yè)數(shù)據(jù)，可通過(guò)集中采集的方式獲取現(xiàn)狀數(shù)據(jù)，并通過(guò)業(yè)務(wù)流程和數(shù)據(jù)流程的形式實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)的更新，使系統(tǒng)使用者稱(chēng)為數(shù)據(jù)更新和使用者，并且水土保持專(zhuān)業(yè)數(shù)據(jù)也可作為水利行業(yè)數(shù)據(jù)為其他部門(mén)提供數(shù)據(jù)共享服務(wù)。

數(shù)據(jù)庫(kù)建設(shè)。數(shù)據(jù)庫(kù)對(duì)信息資源進(jìn)行存儲(chǔ)、管理，進(jìn)而為業(yè)務(wù)系統(tǒng)提供快速、準(zhǔn)確的支持。水土保持?jǐn)?shù)據(jù)庫(kù)的重點(diǎn)在于小流域?qū)I(yè)數(shù)據(jù)庫(kù)，是以小流域?yàn)榛締卧M織、管理基礎(chǔ)空間和水土保持?jǐn)?shù)據(jù)，并按“流域、行政”兩種邏輯進(jìn)行組織，將水土保持的“小流域”納入水利的“大流域”中管理。

應(yīng)用系統(tǒng)。通過(guò)對(duì)水土保持監(jiān)測(cè)、監(jiān)督、治理、項(xiàng)目管理和綜合分析5部分業(yè)務(wù)、功能需求的分析，設(shè)計(jì)形成按照業(yè)務(wù)流程節(jié)點(diǎn)組織、匯總的業(yè)務(wù)管理系統(tǒng)，各業(yè)務(wù)節(jié)點(diǎn)實(shí)現(xiàn)多方交互和分析支持，保證水土保持各業(yè)務(wù)開(kāi)展在同一個(gè)地理空間，為下階段跨業(yè)務(wù)信息整合、分析提供基礎(chǔ)。

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