黃河流域生態環境保護專項執法行動排查管理系統研究與應用

孔衛瑞

（河南省水利勘測有限公司，河南 鄭州 450003）

0 引言

近年來隨著黃河流域生態環境問題排查整治行動深入開展，解決了一批突出生態環境問題，黃河河道內一些非法現象得到有效治理。

1 現狀分析

從2020 年開始，黃河干流及一級支流兩年間陸續開展排查整治工作。黃河流域的入河排污口排查工作，積累大量的數據，從無人機航飛到數據處理、到內業解譯、再到后面的多個區域的協調調查都急需數字化、信息化、現代化管理手段來支撐排查工作的進行。開發一套滿足業務要求的黃河流域專項執法管理信息平臺來配合有效監測和摸排是很有必要的。

在此基礎上，建立空天地一體化大數據平臺，防范化解環境風險隱患，助力黃流流域生態恢復，促進人地協調，保障黃河流域的高質量發展，持續打好“十四五”升級版污染防治攻堅戰。2020年份全省進行第一次無人機航測巡檢，河南省段黃河干流堤內區域（無大堤的，以兩側現狀岸線為基準外延500 m）,正射影像圖超3 000 km2，解譯圖斑一萬六千余個；2021年新增加包括河南省境內黃河及19條主要支流的航飛，包括安陽、鶴壁總面積近6 000 km2，解譯圖斑達兩萬三千余個。解譯準確率達到50%左右,以科技信息化手段，將解譯疑似點位精準上圖，開發排查整治填報APP，具備精準導航及現場填報功能，無紙化辦公，實時將數據上班至后臺管理系統，具備系統空間分析，成果報告導出等，以信息化手段協助各方面工作的高效進行。

2 總體架構

專項執法管理系統基于B/S 架構，采用面向服務的SOA（Service Oriented Architecture）架構，主體采用。Net Entity Framework。前后端分離，并靈活運用RestAPI 接口、Web Service服務、XML數據交換技術等實現組件化。通過對收集到的數據進行相應的處理，對影像進行切片處理，綜合利用了互聯網技術、GIS技術、無人機遙感技術、衛星遙感技術、大數據輕量化發布、多源綜合數據標準化管理、多期數據的可視化展示管理等關鍵技術。利用OOP的軟件工程思想，基于流程驅動的總線集成模式，通過適配器組件集成技術，使得各子系統之間能夠以互操作的方式交換業務信息，解決信息服務多元化，以及系統之間的信息共享、一致性等問題。通過提供統一的技術架構和運行環境，為管理系統建設提供整個系統的集成技術服務，以及工具化的技術組件和有關業務組件服務，同步共享機制、GIS工具、消息服務、空間數據引擎、報表制作工具等。

系統架構以信息化平臺為載體，利用多期影像對比，確保入河排污口和涉水污染源存在的突出環境問題，排查到位、檢測到位、溯源到位、并建立機制臺賬，統籌管理，以航飛影像為基礎，通過內業解譯，數據導入，人工錄入，現場排查等方式收集信息。見圖1。

3 主要功能實現

APP加載的河南省全境黃河流域高清無人機正射影像圖，融合高分影像、天地圖外加內業解譯的六類圖斑要素服務等信息，為外業排查人員在規定排查期限內對沿黃的違法行為進行精準定位并到現場排查確認。見圖2。

3.1 后臺管理端

在后臺管理端，主要功能有任務管理以及角色權限分配，具備一張圖的可視化展示、專題圖層、底圖切換、概況信息等，并對六類信息分地市展示，瀏覽外業排查人員所上傳的相關排查信息，宏觀的展示各類信息點要素在黃河大堤與保護范圍線內的地理分布，同時具有對專題要素的信息查詢、信息統計、數據管理、系統設置、時空數據分析、行政區劃對比、排查信息的查看功能。

3.2 APP移動端

APP軟件在手機端將GIS、GPS等手段深入融合，形成了以地理信息系統為基礎的綜合服務體系，基于一個數據中心、一套數字信息模型、“一張圖”、一個業務應用支撐平臺的GIS 整體解決方案，可為黃河流域的生態環境排查、整改、監督、監管提供支撐。排查人員通過手機端查看并導航到后臺系統所推送的點位，進行現場排查，填報現場具體問題情況等其他必要信息并進行拍照上傳。

4 系統亮點

利用無人機協助河南省黃河流域生態環境保護專項執法行動，主要是航空攝影測量，獲取黃河流域主要河道范圍內的高分辨無人機影像，無人機影像的地面分辨率優于0.05 m，其成果的數據存儲量非常大，解譯內容主要包括重點排查入河排污口、工業企業、畜禽養殖場、固體（危險）廢物堆存點、采礦采砂場和其他經營性場所等。

通過信息化的技術手段構建協同解疑平臺，基于一個數據庫進行分賬戶權限管理，不同的作業人員登錄各自賬號，根據面積大小分好區塊進行解譯作業，解譯平臺對無人機正射影像成果采用ArcGIS online/Bing/Google 等方案構建緩存切片包，協同解疑平臺具備輕量化瀏覽查看影像的功能，同時具備矢量數據的編輯功能，對于一些常用的屬性類別，以下拉菜單的方式進行快速選擇，不僅能夠提高屬性錄入的效率，且能避免個別屬性信息錄入時人為遺漏。同時，協同平臺具備了實時審核的功能，可以實現從作業過程中對質量的審核檢查，從技術上提高整體的作業效率和成果質量。

建立一套基于統一空間參考基準、統一數據標準的涵蓋柵格、矢量、文檔等有關資料的數據管理模型，并構建不同數據類型之間的關聯關系，實現各類數據的統一整合與無縫集成。

第一，矢量數據處理，見圖3。第二，柵格數據處理，利用ArcGIS軟件制作鑲嵌數據集；對影像數據進行統計數據計算、構建金字塔、重采樣、融合、鑲嵌及色彩矯正、構建概視圖；最后對鑲嵌數據集進行分級切圖并發布影像地圖服務。第三，此項目主要采用關系型數據庫進行組織與存儲，將有關數據按照設計的有關數據模型進行數據組織和存儲，并建立與專題要素之間的關聯模型及索引機制。第四，系統還預設了數據挖掘分析的功能模塊，利用空間聚類分析可以大致模擬出某環境問題頻發的地區及河段。通過BI數據展示為以后的黃河生態管理提供精準的判讀與科學的決策支撐。

5 結語

綜合利用互聯網和移動GIS 技術建立河南省黃河流域生態保護專項執法行動管理系統，實現了數據收集的高速化與便捷化，空間數據的查詢、統計以及報表的導出，極大地提高了現代化的管理水平。河南省黃河流域專項執法行動就是在系統中通過查＞測＞溯＞治，這四個方面來對河南省黃河流域進行現狀評價分析以及制定未來治理之策，推進黃河流域生態系統保護和修復。