省級治水管理信息系統的研究及實現
——以浙江省“清三河”信息管理系統為例

金洪芳

(浙江省第二測繪院，浙江 杭州 310012)

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省級治水管理信息系統的研究及實現
——以浙江省“清三河”信息管理系統為例

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。為實現治水管理工作的信息化、規范化、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”行動地理空間數據庫和開展全省典型河流無人機遙感監測的基礎上，開發了浙江省“清三河”信息管理系統，實現了全省“三河”的“顯示、分析、監測”，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；無人機遙感監測；天地一體全景；天地圖

我國是一個人口眾多的農業大國，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，隨著工業化和城鎮化的推進，水環境污染問題日益嚴重。水環境污染問題已經嚴重威脅國家生態安全、影響社會可持續發展和損害公民環境權益[2]。“十二五”期間，全國各地加強了水環境的治理，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、抓節水”即“五水共治”行動，以“清三河”行動為治水突破口，以持續改善水環境為核心，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，從數據獲取、加工建庫、系統建設等方面主動服務“五水共治”。從數據獲取層面，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。從數據建庫層面，按照統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”行動地理空間數據庫[3]。從系統建設層面，通過制作五水共治作戰指揮圖，建立綜合管理平臺與移動督查相結合的應用平臺，體現了治水工作管理的信息化、規范化、高效化。

浙江省“清三河”信息管理系統的建立即是利用前期數據獲取、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，可實現全省黑河、臭河、垃圾河查詢、分析、統計，以及三河治理情況的監督，實現“三河”治理的信息化管理。

一、系統設計

1. 系統開發架構

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

2. 系統業務架構

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

圖1　系統開發架構圖

數據層包括垃圾河、黑河、臭河等三河專題數據、地理信息數據、表格數據，建立天地一體的全景影像數據庫，將影像及相關屬性數據入庫，并將全景進行網絡發布，最終通過網絡請求直接調用全景數據，或直接網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據展示、查詢、統計分析等實現基于“清三河”地理空間數據庫進行數據的管理、統計分析和網絡發布，同時以天地圖數據作為底圖，關聯各業務邏輯，實現圖形化的操作界面，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　系統業務架構圖

二、功能實現

1. 系統開發運行環境

系統運行所需操作系統為Windows XP/Windows 7/Windows 8，采用MySQL數據庫管理軟件管理數據，服務器端需要由Tomcat 7和Java 1.7以上運行環境支持。系統利用Flex和Java等系統開發語言，通過FlashBuilder、Eclipse編程環境，對后臺數據庫統一開發接口操作管理、前臺界面人性化可視化設計，同時實現系統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. 系統功能模塊

系統包含三河數據管理模塊、統計報表模塊、電子地圖模塊及安全管理模塊，功能結構如圖3所示。

圖3　系統功能結構

1) 數據管理模塊實現對全省“三河”空間數據庫的管理，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) 統計報表模塊，通過柱狀圖、餅圖、折線圖等不同方式對各地區每月的完成進度進行統計，同時形成各種工作報表，通過進度報送模塊實現全省“三河”治理月進度報送、審核、復核、統計、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、視頻數據集成到相應地區的“典型河流無人機監測”，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，其中權限管理實現了對不同級別用戶的權限管理。

3. 關鍵技術

(1) 三級網絡管理模式

系統實現了全省“三河”數據縣級統計上報—市級審核—省級復核通報的網絡管理模式，不同級別的用戶擁有不同的操作權限。縣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該月報送月整治進度數據，審核通過河道再由省級用戶復核。三級網絡管理模式較好地實現了治水管理工作的業務流程，使得報送及檢查工作更加規范化、信息化、高效化。

(2) 集成天地一體全景技術

全景數據能夠真實、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，采集的全景影像數據是傳統影像及空間數據庫的良好補充[8]。

系統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。由于全景數據的高清效果，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及排污口，以及找到污染源，為河道的綜合治理提供監測手段和科學依據。

(3) 利用天地圖數據優勢

天地圖數據內容豐富、現勢性強、數據來源權威。系統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

系統自2014年8月在金華、臺州、嘉興3市及所轄縣、市、區治水辦試運行以來，運行穩定，反響良好。試運行期間，試點城市采用紙質報送和系統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及總公里數完全一致。嘉興數據不一致是因為系統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，故系統報送河道條數和公里數大于紙質報送條數和公里數。9月統一報送口徑后兩種報送方式所得統計數據完全一致，且經分析系統報送具有如下優勢，預計將于11月全省推廣使用系統報送。

表1　試點城市8月系統、紙質報送方式對比表

1) 系統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范化、系統化、信息化。

2) 減輕各級治水部門的月進度報送工作量，系統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，系統自動完成統計并形成報表。

3) 將河流整治進度信息存入系統數據庫，有利于“三河”數據的管理，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全省典型河流的多種方式監測，通過地理信息技術對全省垃圾河、黑河、臭河建立空間數據庫；利用WebGIS并集成天地一體全景等技術，開發建設了浙江省“清三河”信息管理系統，為治水工作的信息化、規范化、高效化提供了有效的技術支撐，從治水數據分析、管理、治水監督等方面為治水工作提供了一個信息化的治水平臺，為實現智慧治水奠定了基礎。本文實現了全省“三河”的“可顯示、可分析、可監測”，顯示分析技術應用比較成熟，但監測技術僅是通過無人機遙感方式監測河道稍顯薄弱，應在今后的研究中進一步加強。

參考文獻：

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

[11]許大璐.“天地圖”市縣級節點數據工程建設探討[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的研究及實現——以浙江省“清三河”信息管理系統為例[J].測繪通報，2016(4)：117-120.DOI:10.13474/j.cnki.11-2246.2016.0137.