賈瑞紅 陳滿意

1.內(nèi)蒙古自治區(qū)水利事業(yè)發(fā)展中心 內(nèi)蒙古 呼和浩特 010018

2.內(nèi)蒙古科電數(shù)據(jù)服務(wù)有限公司 內(nèi)蒙古 呼和浩特 010010

1 引言

河湖長(zhǎng)制是落實(shí)習(xí)近平總書記打贏河湖管理保護(hù)攻堅(jiān)戰(zhàn)的重要制度，黨的十九大也明確提出要改善生態(tài)環(huán)境、維護(hù)湖泊健康生命、實(shí)現(xiàn)湖泊功能永續(xù)利用，自治區(qū)政府提出要處理好河湖管理保護(hù)與開發(fā)利用的關(guān)系，大力實(shí)施水污染防治行動(dòng)，全面開展水生態(tài)治理和修復(fù)[1]。

河湖管理保護(hù)涉及上下游、左右岸、干支流、江河交匯處等不同區(qū)域，不同河湖的水情不同，協(xié)同難度大、投入高、治理后維穩(wěn)壓力大，傳統(tǒng)的以人工為主的治理模式無(wú)法有效提升河湖管理水平臺(tái)，“四亂”問(wèn)題無(wú)法根治。為落實(shí)水利部“推進(jìn)智慧河湖建設(shè)”的要求，內(nèi)蒙古自治區(qū)水利廳規(guī)劃建設(shè)“內(nèi)蒙古自治區(qū)河湖長(zhǎng)制綜合信息管理平臺(tái)”，旨在在全區(qū)范圍內(nèi)實(shí)現(xiàn)河湖長(zhǎng)制的數(shù)字化智能化管理。

2 系統(tǒng)概述及架構(gòu)設(shè)計(jì)

2.1 系統(tǒng)概述

為了推行河長(zhǎng)制有效落實(shí)，結(jié)合目前內(nèi)蒙古自治區(qū)河湖管理過(guò)程中遇到的實(shí)際問(wèn)題，以及河湖長(zhǎng)制信息化建設(shè)現(xiàn)狀，充分利用人工智能、大數(shù)據(jù)、GIS等技術(shù)，建設(shè)“內(nèi)蒙古自治區(qū)河湖長(zhǎng)制治理平臺(tái)”，以支撐河湖長(zhǎng)實(shí)際工作為為中心、以河湖精細(xì)化管理為主旨，以解決“四亂”問(wèn)題為目標(biāo)，實(shí)現(xiàn)“河湖管理一張圖、巡河智能化、業(yè)務(wù)開展便捷化、河湖長(zhǎng)監(jiān)管指標(biāo)化”。

2.2 總體架構(gòu)設(shè)計(jì)

建設(shè)水利一張圖、智能巡河、河長(zhǎng)APP三大應(yīng)用，實(shí)現(xiàn)對(duì)河湖長(zhǎng)制基礎(chǔ)信息、動(dòng)態(tài)信息的有效管理[3]，為各級(jí)河湖管理人員、工作人員提供個(gè)性化信息服務(wù)，支持各級(jí)河湖長(zhǎng)履職盡責(zé)，實(shí)現(xiàn)河湖業(yè)務(wù)智能化、管理決策集約化、監(jiān)管全程化，提升河湖管理現(xiàn)代化水平[4]。

管理平臺(tái)采用四層架構(gòu)體系，分別為：基礎(chǔ)環(huán)境、一張圖、數(shù)字平臺(tái)、支撐服務(wù)、業(yè)務(wù)應(yīng)用?？傮w架構(gòu)體系如圖1所示。

圖1 內(nèi)蒙古河湖長(zhǎng)制綜合治理平臺(tái)總體架構(gòu)圖

(1) 基礎(chǔ)環(huán)境

總體架構(gòu)基于云計(jì)算、大數(shù)據(jù)、物聯(lián)網(wǎng)及人工智能技術(shù)，搭建公有云和私有云的混合云資源，用于數(shù)據(jù)資源的計(jì)算、存儲(chǔ)、網(wǎng)絡(luò)傳輸及安全管理。搭建基礎(chǔ)設(shè)備網(wǎng)絡(luò)，實(shí)現(xiàn)網(wǎng)絡(luò)的互通互聯(lián)，構(gòu)建天-空-地-人的智慧感知網(wǎng)絡(luò)體系，用于動(dòng)態(tài)數(shù)據(jù)的采集與維護(hù)。

(2) 一張圖

整合河湖管理、動(dòng)態(tài)監(jiān)測(cè)、遙感影像、DEM等基礎(chǔ)數(shù)據(jù)，統(tǒng)籌規(guī)劃河湖長(zhǎng)三維立體一張圖數(shù)據(jù)服務(wù)體系，創(chuàng)建河湖長(zhǎng)制一張圖。根據(jù)業(yè)務(wù)類型、數(shù)據(jù)類別、應(yīng)用場(chǎng)景，建設(shè)形成基礎(chǔ)、動(dòng)態(tài)、屬性、空間等各類數(shù)據(jù)庫(kù)。

(3) 數(shù)字平臺(tái)

建設(shè)基于數(shù)據(jù)匯集、存儲(chǔ)、轉(zhuǎn)換、清洗、開發(fā)及共享的數(shù)字平臺(tái)，通過(guò)建立數(shù)據(jù)標(biāo)準(zhǔn)，解決數(shù)據(jù)之間標(biāo)準(zhǔn)的不統(tǒng)一，建立主題和專題數(shù)據(jù)庫(kù)，基于業(yè)務(wù)場(chǎng)景建立數(shù)據(jù)模型庫(kù)，支撐業(yè)務(wù)場(chǎng)景分析與應(yīng)用。

(4) 支撐服務(wù)

搭建空間信息支撐服務(wù)平臺(tái)，提供數(shù)據(jù)、地圖、幾何、切片、空間分析、影像等各類服務(wù)，提升平臺(tái)的空間支撐能力。

(5) 業(yè)務(wù)應(yīng)用

打造統(tǒng)一的智慧河長(zhǎng)平臺(tái)，以“一張圖”為基底，根據(jù)業(yè)務(wù)需求場(chǎng)景，開發(fā)業(yè)務(wù)應(yīng)用，基于人工智能、大數(shù)據(jù)等前沿技術(shù)，解決河湖長(zhǎng)管理過(guò)程中出現(xiàn)的各類疑難雜癥，實(shí)現(xiàn)一張圖、智能巡河湖、智能分析、督導(dǎo)考核、投訴舉報(bào)、日常辦公等應(yīng)用。

2.3 技術(shù)架構(gòu)設(shè)計(jì)

內(nèi)蒙古河湖長(zhǎng)制綜合治理平臺(tái)采用B/S架構(gòu)風(fēng)格，采用MVVM架構(gòu)設(shè)計(jì)風(fēng)格，前端使用Vue+arcgis for javascript 4.12+echarts4+elementUI設(shè)計(jì)開發(fā)，后端基于SpringBoot+MyBatis提供數(shù)據(jù)服務(wù)，包括登錄的認(rèn)證，配置頁(yè)面的持久化以及數(shù)據(jù)服務(wù)調(diào)用。鑒于在配置過(guò)程中產(chǎn)生的大量圖片會(huì)導(dǎo)致可視化配置工程龐大而臃腫，針對(duì)靜態(tài)資源使用后端服務(wù)基于Nodejs統(tǒng)一處理。地圖服務(wù)平臺(tái)使用Arcgis10.6。

可視化配置的組件類型分為四大類，分別為地圖組件，地圖空間組件，圖表組件和通用組件。組件的參數(shù)根據(jù)模板個(gè)性化適配，基礎(chǔ)平臺(tái)統(tǒng)一管理組件的操作，包括組件移動(dòng)，復(fù)制/粘貼，刪除等等。管理平臺(tái)技術(shù)架構(gòu)見圖2。

圖2 內(nèi)蒙古河湖長(zhǎng)制綜合治理平臺(tái)技術(shù)架構(gòu)圖

2.4 數(shù)據(jù)架構(gòu)設(shè)計(jì)

本項(xiàng)目數(shù)據(jù)分為系統(tǒng)數(shù)據(jù)與業(yè)務(wù)數(shù)據(jù)兩大類，其中業(yè)務(wù)數(shù)據(jù)包括巡河過(guò)程數(shù)據(jù)、監(jiān)管數(shù)據(jù)、統(tǒng)計(jì)分析數(shù)據(jù)，可視化配置系統(tǒng)數(shù)據(jù)包括維護(hù)頁(yè)面的數(shù)據(jù)以及系統(tǒng)數(shù)據(jù)，如一張圖、專題圖、資源數(shù)據(jù)等，兩類數(shù)據(jù)屬性不同，分類存儲(chǔ)。

(1) 可視化配置數(shù)據(jù)庫(kù)

可視化配置數(shù)據(jù)包括配置的頁(yè)面、頁(yè)面模板、已經(jīng)維護(hù)數(shù)據(jù)服務(wù)和地圖服務(wù)。

(2) 資源數(shù)據(jù)

配置頁(yè)面產(chǎn)生的所有圖片數(shù)據(jù)，包括頁(yè)面截屏，組件使用的樣式圖片，附件。用戶大量的圖片數(shù)據(jù)，目前包括水資源專題圖，通過(guò)資源服務(wù)進(jìn)行發(fā)部。

(3) 地圖數(shù)據(jù)

所有GIS業(yè)務(wù)的圖層數(shù)據(jù)，在配置頁(yè)面時(shí)通過(guò)地圖服務(wù)加載。包括矢量地圖，影像地圖，空間分析服務(wù)等空間數(shù)據(jù)相關(guān)的展示和分析業(yè)務(wù)。

(4) 數(shù)據(jù)服務(wù)

業(yè)務(wù)數(shù)據(jù)服務(wù)，用于實(shí)時(shí)獲取各個(gè)業(yè)務(wù)統(tǒng)計(jì)分析數(shù)據(jù)，通過(guò)圖表或者表格等組件進(jìn)行展示。管理平臺(tái)數(shù)據(jù)架構(gòu)見圖3。

圖3 內(nèi)蒙古河湖長(zhǎng)制綜合治理平臺(tái)數(shù)據(jù)架構(gòu)圖

3 功能模塊實(shí)現(xiàn)

內(nèi)蒙古河湖長(zhǎng)制綜合治理平臺(tái)的功能主要包括水利一張圖、智能巡河、河長(zhǎng)APP三大應(yīng)用模塊。

3.1 水利一張圖

整合河湖長(zhǎng)制管理需要的基礎(chǔ)地理信息、影像、業(yè)務(wù)專題信息以及河湖名錄等圖層數(shù)據(jù)，建設(shè)水利一張圖，開發(fā)相關(guān)應(yīng)用，在圖上實(shí)現(xiàn)河湖名錄查詢定位、專題圖層控制、行政區(qū)劃導(dǎo)引、綜合檢索、懸浮信息檢索、詳細(xì)信息檢索、地圖工具、背景切換、時(shí)序、多屏及卷簾等。

通過(guò)河湖名錄導(dǎo)航功能，實(shí)現(xiàn)按流域、河湖分區(qū)、行政區(qū)劃、河湖名錄進(jìn)行定位導(dǎo)航定位；通過(guò)河段動(dòng)態(tài)信息展示功能，依據(jù)河長(zhǎng)管理河湖對(duì)象，展示該河段(湖泊)的監(jiān)管動(dòng)態(tài)信息；通過(guò)專題信息圖層操控功能，實(shí)現(xiàn)河湖長(zhǎng)制專題圖層的疊層展示；通過(guò)行政區(qū)域?qū)Ш?，?shí)現(xiàn)各個(gè)盟市、各個(gè)旗縣以及各個(gè)鄉(xiāng)鎮(zhèn)的快速導(dǎo)航與定位；通過(guò)屬性查詢定位功能，實(shí)現(xiàn)河湖長(zhǎng)各類基礎(chǔ)信息按屬性進(jìn)行查詢；通過(guò)空間檢索定位功能，實(shí)現(xiàn)由點(diǎn)到面的多維度靈活查詢；通過(guò)地圖導(dǎo)航功能，實(shí)現(xiàn)比例尺控制工具，實(shí)現(xiàn)比例尺范圍控制，放大或縮小、實(shí)現(xiàn)地圖的全屏。

3.2 智能巡河

內(nèi)蒙古河湖長(zhǎng)制綜合治理平臺(tái)智能巡河功能支撐自治區(qū)、盟市、旗縣、鄉(xiāng)鎮(zhèn)、村級(jí)五級(jí)河湖長(zhǎng)開展河湖巡視工作，能夠在一張圖上查看巡河(湖)人員巡查到位情況，歷史巡查完成情況，巡查軌跡回放，巡河結(jié)果的查詢與統(tǒng)計(jì)，巡河問(wèn)題記錄的管理，巡河工單管理等。

通過(guò)建設(shè)巡河在線展示查詢功能，以“一張圖”為基礎(chǔ)，顯示巡河專員巡查在線情況及位置，同時(shí)顯示巡河工作人員基礎(chǔ)信息，包括姓名、巡視對(duì)象、以及河公告牌等。建設(shè)巡河人員導(dǎo)航樹功能，實(shí)現(xiàn)移動(dòng)端設(shè)備與河長(zhǎng)和巡河人員的綁定，建立服務(wù)端與移動(dòng)端數(shù)據(jù)關(guān)系后，通過(guò)導(dǎo)航樹快速定位并監(jiān)控在線巡查人員的位置情況及人員的巡視軌跡。導(dǎo)航樹按分區(qū)河長(zhǎng)進(jìn)行定位。建設(shè)巡河統(tǒng)計(jì)查詢功能，實(shí)現(xiàn)按日、按周、按月、按季度、按半年、按年查詢巡河的人數(shù)、次數(shù)、里程數(shù)、時(shí)長(zhǎng)以及問(wèn)題數(shù)。統(tǒng)計(jì)維度按行政區(qū)劃(可鉆取至鄉(xiāng)鎮(zhèn)級(jí)別)、巡河人員、河(段)名稱以及問(wèn)題。各類統(tǒng)計(jì)信息可逐級(jí)鉆取至詳細(xì)信息；建設(shè)巡河軌跡回看功能，實(shí)現(xiàn)巡河人員軌跡隨時(shí)查閱，顯示工作人員、巡視對(duì)象、里程、巡視時(shí)間、發(fā)現(xiàn)異常、工單處理結(jié)果等信息。

3.3 河長(zhǎng)APP

實(shí)現(xiàn)手機(jī)端工作臺(tái)、巡河、地圖、設(shè)置、巡河統(tǒng)計(jì)、河長(zhǎng)體系、河湖檔案、日常辦公、投訴舉報(bào)等功能。

通過(guò)建設(shè)河湖檔案，根據(jù)登錄用戶河長(zhǎng)級(jí)別查詢對(duì)應(yīng)權(quán)限河段信息，河段信息按河流級(jí)別分開查詢，查詢結(jié)果包括：基礎(chǔ)信息、河長(zhǎng)名單、巡視人員；建設(shè)巡河統(tǒng)計(jì)，根據(jù)登錄用戶河長(zhǎng)級(jí)別查詢對(duì)應(yīng)權(quán)限巡河次數(shù)的統(tǒng)計(jì)信息，巡河次數(shù)按行政區(qū)劃逐級(jí)統(tǒng)計(jì)，并能查詢到具體巡河記錄的詳細(xì)記錄；建設(shè)巡河預(yù)警功能，對(duì)巡河里程不夠、頻率不夠、未全覆蓋、時(shí)長(zhǎng)不夠等情況及時(shí)預(yù)警，提升巡河工作管理效率。建設(shè)四亂管理功能，實(shí)現(xiàn)“四亂”圖斑及核實(shí)四亂問(wèn)題處理結(jié)果查詢及統(tǒng)計(jì)。

4 人工智能及大數(shù)據(jù)技術(shù)應(yīng)用

為全面提升河長(zhǎng)制工作效率，促進(jìn)河長(zhǎng)制管理工作全面落實(shí)，系統(tǒng)融合AI識(shí)別、語(yǔ)音識(shí)別等先進(jìn)技術(shù)，搭載業(yè)內(nèi)領(lǐng)先的圖像處理算法，面向河湖管理者提供更加智能、高效的異常篩查服務(wù)。包括逾期采砂、未授權(quán)采砂、未授權(quán)、違章建筑等“亂堆”、“亂占”、“亂采”、“亂建”問(wèn)題。

通過(guò)語(yǔ)音識(shí)別技術(shù)，在巡河過(guò)程中自動(dòng)將語(yǔ)音轉(zhuǎn)為文字，輔助巡視人員開展報(bào)告自動(dòng)生成，提高工作效率。

通過(guò)遙感解譯，對(duì)遙感影像進(jìn)行正射校正、影像配準(zhǔn)、影像融合、幾何精校正等處理工作后，按照“四亂”判別標(biāo)準(zhǔn)，解譯衛(wèi)星遙感影像的 “四亂”信息，并及時(shí)預(yù)判異常[5]。

5 結(jié)束語(yǔ)

建設(shè)內(nèi)蒙古河湖長(zhǎng)制綜合治理平臺(tái)，圍繞河湖長(zhǎng)制的業(yè)務(wù)管理需求，集成水質(zhì)監(jiān)測(cè)儀、視頻探頭、巡查、遙感衛(wèi)星、網(wǎng)絡(luò)舉報(bào)等監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)，通過(guò)一張圖掌握河道整體情況，及時(shí)發(fā)現(xiàn)河湖在水資源、水環(huán)境、水災(zāi)害、水生態(tài)等領(lǐng)域存在的問(wèn)題，并支持與水利、環(huán)保、國(guó)土、交通、住建等相關(guān)部門協(xié)同工作，實(shí)現(xiàn)從立案、調(diào)查、取證、結(jié)案的全流程管理、快速處置。提升生態(tài)保護(hù)能力、創(chuàng)新生態(tài)保護(hù)管理方式、增強(qiáng)生態(tài)監(jiān)管能力，完成創(chuàng)新生態(tài)保護(hù)和生態(tài)文明建設(shè)有機(jī)融合[6]。