靳 峰，尚顏顏，康 芮，楊 樂

(1.甘肅省水利廳，甘肅 蘭州 730000； 2.航天宏圖信息技術(shù)股份有限公司，北京 100195)

近年來隨著甘肅省經(jīng)濟(jì)快速發(fā)展，大量生產(chǎn)建設(shè)項目的開工建設(shè)導(dǎo)致人為水土流失日益嚴(yán)重，制約了區(qū)域經(jīng)濟(jì)社會可持續(xù)發(fā)展[1]。進(jìn)一步完善水土保持監(jiān)督管理機制，落實水土保持事前、事中、事后全周期常態(tài)化監(jiān)管，是水行政主管部門督促建設(shè)單位落實水土流失防治責(zé)任、有效遏制人為水土流失的有力手段，而借助新技術(shù)的遙感監(jiān)管已成為水行政主管部門開展水土保持監(jiān)管的重要方法。生產(chǎn)建設(shè)項目水土保持遙感監(jiān)管是指通過解譯多期衛(wèi)星影像后進(jìn)行對比分析，發(fā)現(xiàn)可能引起水土流失的疑似違法違規(guī)圖斑，經(jīng)現(xiàn)場復(fù)核后持續(xù)監(jiān)督違法違規(guī)項目整改的過程，包括數(shù)據(jù)收集、數(shù)據(jù)處理、解譯提取疑似違法違規(guī)圖斑、現(xiàn)場復(fù)核、違法違規(guī)項目事后監(jiān)管等工作，其中現(xiàn)場復(fù)核是對提取出的疑似違法違規(guī)圖斑進(jìn)行現(xiàn)場情況調(diào)查、佐證信息采集和判定違法違規(guī)行為及主體的過程，是落實事后監(jiān)管的重要基礎(chǔ)[2]。

自2019年水利部首次在全國組織開展水土保持遙感監(jiān)管以來，水利部及地方水行政主管部門積累了豐富的遙感監(jiān)管及現(xiàn)場復(fù)核工作經(jīng)驗，遙感監(jiān)管向著高效率、高質(zhì)量、多維分析等方面不斷發(fā)展。而目前使用的現(xiàn)場復(fù)核工作系統(tǒng)僅滿足數(shù)據(jù)采集和存儲的基本需求[3]，在數(shù)據(jù)修正、數(shù)據(jù)管理及分析、成果可視化等方面還存在很多不足，逐漸成為制約遙感監(jiān)管效率和質(zhì)量提高的重要因素。

基于生產(chǎn)建設(shè)項目水土保持遙感監(jiān)管現(xiàn)場復(fù)核工作的需求分析，結(jié)合甘肅省水土保持遙感監(jiān)管工作經(jīng)驗，開發(fā)了操作簡便、成果可視化、可實現(xiàn)多端協(xié)同及自動化數(shù)據(jù)管理分析的甘肅省生產(chǎn)建設(shè)項目水土保持遙感監(jiān)管現(xiàn)場復(fù)核協(xié)同工作系統(tǒng)，并在甘肅省遙感監(jiān)管現(xiàn)場復(fù)核工作中進(jìn)行了應(yīng)用實踐，以期為水土保持遙感監(jiān)管工作提供借鑒，推動水土保持高質(zhì)量發(fā)展。

1 需求分析

基于現(xiàn)場復(fù)核工作的特點，結(jié)合甘肅省生產(chǎn)建設(shè)項目遙感監(jiān)管工作經(jīng)驗，現(xiàn)場復(fù)核工作系統(tǒng)需實現(xiàn)提高外業(yè)復(fù)核效率、保障數(shù)據(jù)管理安全、自動化數(shù)據(jù)統(tǒng)計分析及成果可視化等功能?；诖?，提出遙感監(jiān)管現(xiàn)場復(fù)核工作系統(tǒng)的優(yōu)化需求，主要包括：①數(shù)據(jù)修正邏輯優(yōu)化需求。當(dāng)前工作系統(tǒng)的圖斑信息和項目信息是獨立的，二者不可同步修正，導(dǎo)致圖斑信息和項目信息經(jīng)常出現(xiàn)邏輯錯亂，后期需要大量的校對和邏輯修正工作，影響現(xiàn)場復(fù)核工作效率和準(zhǔn)確性。②數(shù)據(jù)管理需求。隨著遙感監(jiān)管工作的開展，形成大量的遙感監(jiān)管成果數(shù)據(jù)，需要工作系統(tǒng)實現(xiàn)對成果數(shù)據(jù)的存儲、維護(hù)、預(yù)覽、導(dǎo)出、建立臺賬等功能。③過程可視化需求。現(xiàn)場復(fù)核工作時間緊、任務(wù)重、涉及人員多，復(fù)核工作進(jìn)度和復(fù)核結(jié)果的可視化有助于決策人員實時掌握復(fù)核工作進(jìn)展，統(tǒng)籌協(xié)調(diào)現(xiàn)場復(fù)核工作，全面掌握生產(chǎn)建設(shè)項目和現(xiàn)場復(fù)核工作開展情況。④多維統(tǒng)計分析需求。基于遙感監(jiān)管成果數(shù)據(jù)進(jìn)行的多維度統(tǒng)計分析，有助于發(fā)揮成果數(shù)據(jù)的利用價值，在監(jiān)管部門制定決策時發(fā)揮支撐作用。

2 總體設(shè)計

2.1 總體框架

遙感監(jiān)管現(xiàn)場復(fù)核協(xié)同工作系統(tǒng)架構(gòu)設(shè)計采用了基于B/S結(jié)構(gòu)的5層架構(gòu)模式，自下而上分別是物理層、數(shù)據(jù)層、服務(wù)層、網(wǎng)關(guān)層、應(yīng)用層，以及標(biāo)準(zhǔn)與規(guī)范體系、安全與保障體系，系統(tǒng)總體框架見圖1。其中：①物理層主要是系統(tǒng)數(shù)據(jù)的存儲方式，其中結(jié)構(gòu)化業(yè)務(wù)數(shù)據(jù)存儲在MySQL數(shù)據(jù)庫，緩存數(shù)據(jù)存儲在Redis數(shù)據(jù)庫，地理空間數(shù)據(jù)、多媒體文件數(shù)據(jù)、遙感影像金字塔文件存儲在分布式對象數(shù)據(jù)庫；②數(shù)據(jù)層主要提供系統(tǒng)運行所需要的各類數(shù)據(jù)的存儲管理，包括業(yè)務(wù)數(shù)據(jù)、緩存數(shù)據(jù)、地理空間數(shù)據(jù)、多媒體文件數(shù)據(jù)、金字塔文件數(shù)據(jù)等；③服務(wù)層主要提供全鏈條支撐服務(wù)，包括通用服務(wù)模塊、分析引擎模塊和GIS/RS專題模塊，提供用戶服務(wù)、任務(wù)服務(wù)、圖斑服務(wù)、審核服務(wù)、文件服務(wù)等；④網(wǎng)關(guān)層是外部請求訪問系統(tǒng)的唯一入口，Nginx網(wǎng)關(guān)起到負(fù)載均衡和靜態(tài)資源配置的作用，Gateway網(wǎng)關(guān)實現(xiàn)服務(wù)請求的分發(fā)、訪問請求的前置鑒權(quán)和認(rèn)證、訪問流量的控制；⑤應(yīng)用層將水土流失防治范圍、擾動圖斑、遙感影像、統(tǒng)計數(shù)據(jù)、分析成果等進(jìn)行集中管理，通過PC端和移動端實現(xiàn)應(yīng)用信息的展示。

圖1 遙感監(jiān)管現(xiàn)場復(fù)核協(xié)同工作系統(tǒng)總體框架

2.2 業(yè)務(wù)流程設(shè)計

生產(chǎn)建設(shè)項目遙感監(jiān)管現(xiàn)場復(fù)核需每年進(jìn)行多個期次，包括圖斑編輯、圖斑屬性采集、項目認(rèn)定查處、項目信息編輯、佐證文件上傳等多個業(yè)務(wù)過程，遙感監(jiān)管現(xiàn)場復(fù)核協(xié)同工作系統(tǒng)的業(yè)務(wù)流程設(shè)計見圖2。其主要包括：①數(shù)據(jù)和任務(wù)準(zhǔn)備，即將解譯后的下發(fā)數(shù)據(jù)、監(jiān)督庫項目數(shù)據(jù)、參考遙感影像經(jīng)標(biāo)準(zhǔn)化處理后存入水土保持遙感監(jiān)管數(shù)據(jù)庫中，創(chuàng)建任務(wù)下發(fā)至PC端和移動端；②圖斑復(fù)核，即通過PC端和移動端依次進(jìn)行圖形編輯、現(xiàn)場照片采集、所屬項目確認(rèn)、圖斑合規(guī)性判定等過程，此外當(dāng)項目批復(fù)信息發(fā)生變動時需要同步至項目信息中，并重新進(jìn)行圖斑合規(guī)性判定；③項目認(rèn)定查處，即依據(jù)圖斑復(fù)核結(jié)果，判定項目是否有違法違規(guī)問題，對違法違規(guī)項目下發(fā)查處和整改通知；④多維統(tǒng)計，即將項目認(rèn)定查處信息上傳至水土保持遙感監(jiān)管數(shù)據(jù)庫中，依據(jù)用戶需求，對每一期、每一年度的遙感監(jiān)管成果數(shù)據(jù)進(jìn)行統(tǒng)計分析和可視化展示；⑤成果目錄，即形成遙感監(jiān)管成果數(shù)據(jù)目錄，依據(jù)用戶需求導(dǎo)出成果數(shù)據(jù)。

圖2 遙感監(jiān)管現(xiàn)場復(fù)核協(xié)同工作系統(tǒng)業(yè)務(wù)流程設(shè)計

3 核心功能實現(xiàn)

遙感監(jiān)管現(xiàn)場復(fù)核協(xié)同工作系統(tǒng)核心功能模塊主要包括任務(wù)看板、數(shù)據(jù)管理、任務(wù)管理、信息采集、多維統(tǒng)計和成果目錄，系統(tǒng)PC端、移動端主界面分別見圖3、圖4。

圖3 遙感監(jiān)管現(xiàn)場復(fù)核協(xié)同工作系統(tǒng)PC端主界面

圖4 遙感監(jiān)管現(xiàn)場復(fù)核協(xié)同工作系統(tǒng)移動端主界面

3.1 任務(wù)看板

PC端和移動端分別開發(fā)任務(wù)看板，以空間圖和統(tǒng)計圖表的形式展示項目分布情況、違法違規(guī)項目情況、監(jiān)管任務(wù)進(jìn)度等。PC端任務(wù)看板的數(shù)據(jù)統(tǒng)計項主要包括圖斑復(fù)核情況、違規(guī)項目認(rèn)定結(jié)果分類、違規(guī)項目所屬行業(yè)分布、超出防治責(zé)任范圍項目清單、復(fù)核圖斑擾動類型等；移動端任務(wù)看板的數(shù)據(jù)統(tǒng)計項主要包括項目空間分布、違法違規(guī)項目類型和占比、圖斑擾動類型、查處和整改進(jìn)度等。

3.2 數(shù)據(jù)管理

實現(xiàn)對遙感監(jiān)管現(xiàn)場復(fù)核工作涉及的各種類型業(yè)務(wù)數(shù)據(jù)(主要包括圖斑矢量數(shù)據(jù)、遙感影像數(shù)據(jù)、項目防治責(zé)任范圍矢量數(shù)據(jù)、監(jiān)管成果統(tǒng)計數(shù)據(jù)、監(jiān)管成果佐證材料、多媒體文件等)，依照數(shù)據(jù)專題、數(shù)據(jù)類型、業(yè)務(wù)歸屬、關(guān)鍵字等維度進(jìn)行綜合展示、多條件查詢、預(yù)覽、導(dǎo)出等，確保所有監(jiān)管數(shù)據(jù)“可視、易查、可導(dǎo)”，提高監(jiān)管成果的利用價值。

3.3 任務(wù)管理

由PC端任務(wù)管理發(fā)起監(jiān)管任務(wù)，設(shè)定監(jiān)管年份、監(jiān)管期別、任務(wù)開始時間和結(jié)束時間、認(rèn)定截止時間、查處截止時間、整改截止時間、涉及的行政區(qū)、任務(wù)描述等監(jiān)管任務(wù)信息，日常維護(hù)任務(wù)數(shù)據(jù)和監(jiān)控數(shù)據(jù)狀態(tài)，可對監(jiān)管任務(wù)數(shù)據(jù)進(jìn)行補充、刪除、編輯等操作，滿足監(jiān)管過程在重要節(jié)點的控制需求。

3.4 信息采集

現(xiàn)場復(fù)核過程中的主要工作是對調(diào)查對象(圖斑和項目)進(jìn)行現(xiàn)場信息采集，采集內(nèi)容包括圖斑圖形、圖斑擾動屬性、項目批復(fù)信息、現(xiàn)場照片等。

3.4.1 圖形編輯

移動端可進(jìn)行圖斑拆分、合并、節(jié)點編輯、協(xié)同標(biāo)記等功能，滿足現(xiàn)場復(fù)核工作對圖斑的編輯需求；PC端在移動端的圖形編輯功能基礎(chǔ)上，增加了挖洞、打散、重畫、修形、拓?fù)浜妥韵嘟粰z查功能，滿足各種圖斑修正的需求。

3.4.2 屬性信息和照片的采集與判定

移動端和PC端均支持現(xiàn)場照片、圖斑擾動類型、建設(shè)狀態(tài)、所屬項目、認(rèn)定結(jié)果、查處整改結(jié)果、佐證材料等信息的采集功能，工作系統(tǒng)內(nèi)置邏輯規(guī)則庫可輔助工作人員快速準(zhǔn)確地完成圖斑和項目的合規(guī)性判定。工作系統(tǒng)采取現(xiàn)場照片即拍即存的模式，可減少因誤操作導(dǎo)致現(xiàn)場照片丟失，進(jìn)而影響現(xiàn)場復(fù)核進(jìn)度的情況。

3.4.3 邏輯修正

邏輯修正功能是針對項目批復(fù)方案等關(guān)鍵性信息變動導(dǎo)致原圖斑合規(guī)性和項目認(rèn)定結(jié)論存在邏輯錯亂問題而采取的信息采集流程優(yōu)化。工作系統(tǒng)在設(shè)計上打破圖斑和項目的獨立采集模式，做到圖斑和項目信息的同步修正，當(dāng)修改圖斑信息時同步檢查和修正項目認(rèn)定信息，當(dāng)修改項目認(rèn)定信息時同步檢查和修正圖斑信息。

3.5 多維統(tǒng)計

多維統(tǒng)計功能是指對遙感監(jiān)管成果數(shù)據(jù)進(jìn)行多維度、多形式的靈活統(tǒng)計和展示，便于工作人員進(jìn)行分析與決策。協(xié)同工作系統(tǒng)提供的統(tǒng)計類型包括以年、期、地區(qū)的形式對比分析現(xiàn)場復(fù)核圖斑數(shù)量、面積、合規(guī)性，認(rèn)定、查處、整改的項目數(shù)量和類型，違法違規(guī)項目數(shù)量、批復(fù)級別、行業(yè)類型等。

3.6 成果目錄

遙感監(jiān)管現(xiàn)場復(fù)核工作成果數(shù)據(jù)匯集了大量統(tǒng)計圖表、遙感影像、矢量數(shù)據(jù)、多媒體文件等，工作系統(tǒng)提供監(jiān)管成果數(shù)據(jù)整編功能，可按照數(shù)據(jù)類型、業(yè)務(wù)類型、地區(qū)、年份等一鍵生成成果目錄，提高監(jiān)管成果數(shù)據(jù)整編的效率和準(zhǔn)確性。

4 應(yīng) 用

甘肅省采用遙感監(jiān)管現(xiàn)場復(fù)核協(xié)同工作系統(tǒng)進(jìn)行了2020—2022年度連續(xù)3 a的生產(chǎn)建設(shè)項目遙感監(jiān)管工作，期間依據(jù)實際需求不斷優(yōu)化系統(tǒng)功能。應(yīng)用結(jié)果表明，協(xié)同工作系統(tǒng)滿足了監(jiān)管部門對數(shù)據(jù)管理、統(tǒng)計分析、成果展示等方面的需求，切實提高了現(xiàn)場復(fù)核工作效率以及項目認(rèn)定和查處工作的準(zhǔn)確性，具有較強的實用價值和推廣價值。