生態環境保護“十四五”規劃信息化平臺構建與初步設計

董凱輝 張宏鋒 葉曉穎 廖寶淦 向男

摘要：為探索環境規劃領域信息化方向，有效支撐環境保護、環境研究、科學決策相關工作，以湛江市為例，基于前后端分離技術，采用Python的Flask框架廈Javascript的Vue.js框架技術，開發部署了穩定高教的后端服務器、數據庫廈前端應用展示界面，通過數據資源數字化、可視化等方式，實現了湛江市生態環境保護“十四五”規劃信息化平臺。該平臺可實現環境規劃中的規劃目標、任務、重點工程的實時調度、數據更新、標準化處理以廈統計分析等功能，同時針對地理空間數據提供了三維可視化地圖展示功能，可對空間數據的分布、屬性進行深度挖掘分析，為環境規劃提供智慧決策支持。

關鍵詞：環境規劃；湛江市；信息化；Python；Vue.js

中圖分類號：X32 文獻標志碼：A

前言

隨著信息化技術與計算機模擬技術的發展，生態環境保護正在逐漸朝著更加科學化、精準化、智能化發展，各類輔助決策工具使得環境管理和治理工作更科學有效，從而帶動了整個生態環境保護的轉型以及效率的提升。文獻分別利用WebGIS、ArcEngine、GeoProcessing等技術構建了環境大數據平臺。雖然越來越多的信息化技術手段應用到環境監測、環境影響評價、環境地理信息中，但在環境規劃領域中的應用卻少之又少。

以湛江市生態環境保護“十四五”規劃信息化建設為例，充分運用計算機網絡、數據庫、地理信息系統等技術，開發了湛江市生態環境保護“十四五”規劃信息化平臺，全面管理和展現規劃的要求、目標、任務、工程等內容，為環境管理決策人員、公眾提供一個規劃信息獲取與共享的平臺。

1系統設計

1.1總體架構

為提升開發效率，避免傳統開發模式中前后端耦合度高的問題，平臺采用SPA（Single-pageappli-cation）前后端分離技術，前端主要以Vue.js為框架，采用HTML、CSS、Javascript開發。Vue.js是一套構建用戶界面的漸進式框架，基于MWM的前端開發的架構模式，采用自底向上增量開發的設計。Vue允許采用簡潔的模板語法來聲明式地數據渲染進DOM，并且能夠組件化開發，允許使用小型、獨立、可復用的組件構建大型項目。后端采用基于Python的Flask框架，Flask是一個使用Python編寫的輕量級Web應用框架，基于Werkzeug WSGI工具包和Jinja2模板引擎，可以快速開發Web項目。數據庫采用PostgreSQL，PostgreSQL是一種特性非常齊全的自由軟件的對象一關系型數據庫管理系統，與PostGIS結合后，在地理信息行業發揮了重大作用，能夠存取點、線、面多種格式的矢量數據。采用GeoServer實現空間地理信息的展示和發布，利用GeoServer可以方便的發布地圖數據，允許用戶對特征數據進行更新、刪除、插入操作，支持PostgreSQL、Shapefile、ArcSDE、Oracle、VPF、MySQL、Maplnfo，支持上百種投影，能夠將網絡地圖輸出為JPG、GIF、PNG、SVG、KML等格式。

平臺架構主要包括用戶層、應用層、數據層、基礎設施共四個組成部分，平臺架構見圖1。

1.2開發及運行環境

本平臺的開發環境為Visual Studio Code 2021，服務器操作系統采用Iinux的CentOS7.6系統，系統運行的硬件環境不低于2GHZ單核CPU或1.5GHz核CPU、不低于2 GB可用內存空間、不低于100 GB可用磁盤空間。

1.3數據庫設計

根據平臺需求，數據庫設計為主數據庫和空間數據庫。主數據庫主要負責基礎數據的增、刪、改、查，包含若干專題數據庫，如規劃目標數據庫、規劃任務數據庫、規劃工程數據庫等；空間數據庫，負責地理空間數據的存儲，存儲點、線、面多種矢量數據。后端接口通過空間數據庫引擎和各類專題數據庫中的數據進行對接轉換處理，經過處理和分析后的二次數據傳給前端調用渲染。

數據庫格式設計嚴格按照《環境信息元數據規范》（HJ 720-2017）、《環境信息數據字典規范》（HJ723-2014）、《環境數據庫設計與運行管理規范》（HJ/T 419-2007）等標準規范執行。各個數據表字段類型結合湛江市生態環境數據規范設計，對涉及到的水、大氣、土壤、污染源、社會經濟、空間數據等信息進行規范編碼，提高平臺的擴展性和穩定性。

2功能設計

本平臺共設計了7大功能模塊，涵蓋數據查詢、展示、填報、編輯等多種功能，功能模塊包括規劃編制思路、規劃目標、規劃任務、重點工程、進度填報、指標管理及統計分析模塊，平臺功能結構如下：

（1）規劃編制思路模塊。在規劃編制思路方面，主要對湛江市生態環境保護“十四五”規劃編制思路進行展示，展示方式分為視頻介紹和文字介紹。其中文字介紹主要由編制進程、十三五規劃成效、十四五面臨形勢三部分組成。

（2）規劃目標模塊。規劃目標模塊主要針對湛江市21項生態環境指標進行可視化分析展示，按照指標類型分為環境治理類（12項）、應對氣候變化類（1項）、環境風險防控類（4項）及生態保護類（4項）四類指標。平臺提供對時間和空間兩個緯度的鉆取分析功能，統計分析目標的級別、基準值、規劃值、范圍、現狀值、屬性及進度。平臺數據庫中存儲的信息涵蓋湛江市及各個區縣目標的歷史數據，可對歷史數據進行再現，體現“十四五”規劃的歷史進程和卓越成果；通過目標值的長時間序列變化，發掘生態環境的變化趨勢，并對不利情況的潛在性發出預警。

（3）規劃任務模塊。在規劃任務方面，主要展示湛江市的11項主要任務，基于任務涉及的數據包含空間和非空間屬性，表達方式具有較多的類型，比如柱狀圖、折線圖、熱力圖、地圖等。空間屬性的數據存儲在地理空間數據庫中，通過GeoSe Iver服務器調用并發布瓦片圖層。

（4）重點工程模塊。在重點工程方面，主要包含對重點工程的實施進度、空間分布、建設內容等指標進行統計展示。

（5）指標管理模塊。指標管理模塊主要針對目標和工程的管理，該模塊在登錄角色為管理者角色時顯示。前端應用層可根據規劃需要發布目標和工程，并可及時根據規劃進程進行修改調整。

（6）進度填報模塊。進度填報主要針對目標和工程的數據填報，這一模塊根據登錄用戶的所屬區域顯示對應的需要填報的工程和目標。用戶角色分為湛江市、赤坎區、麻章區、霞山區、坡頭區、吳川市、雷州市、遂溪縣、廉江市、徐聞縣10種。

（7）統計分析模塊。在統計分析方面，主要包括規劃目標進度總覽、規劃目標匯總統計、重點工程實施進度總覽、重點工程匯總統計等功能。

3平臺展示及應用

根據平臺架構設計和功能設計的相關要求，按照“系統化、流程化、自動化”的建設思路，采用基于Python的Flask框架及JavaScript的Vue.js框架的前后端分離相關技術進行平臺的設計開發，實現了湛江市生態環境保護“十四五”規劃信息化平臺中規劃編制思路、規劃目標、規劃任務、重點工程、進度填報、指標管理、統計分析等功能，具體描述如下。

3.1規劃編制思路

規劃編制思路模塊主要分為視頻和文字兩部分，主要包含對“十四五”規劃思路、“十三五”規劃成效、“十四五”面臨形勢三部分的展示。用戶可點擊上方tab標簽切換規劃思路的展現形式，見圖2。

3.2規劃目標

規劃目標涉及的目標較多，主要分為環境治理、應對氣候變化、環境風險防控、生態保護四種類型的目標。

模塊基本操作包括點擊上方tab標簽，切換顯示的目標指標類型，如圖3所示。通過點擊二級指標，可顯示該目標的歷史指標數據圖表的彈窗；通過點擊表格中的范圍，可顯示該指標對應的湛江市各區縣的目標指標數據的彈窗。

3.3規劃任務

規劃任務模塊的查詢功能主要分為地理空間信息展示和常規圖表展示兩種方式，以任務1（空間管控）為例，如圖4所示，用戶點擊相應圖層可展示圖層的相關空間屬性信息。地理空間信息的圖層數據量豐富，涵蓋重大產業合作與創新平臺分布、“三線一單”生態環境空間分區管控、森林資源分布、重要海洋生態系統分布、大氣功能區分布、大氣污染源分布、水資源利用分布、水環境治理工程分布、人河排污口、美麗海灣、畜禽養殖場、生態保護紅線、生活垃圾處理點、危廢處理點等圖層。

3.4重點工程

重點工程模塊主要從空間和時間兩個維度對湛江市生態環境保護“十四五”規劃中的重點工程進行可視化分析。界面左側為重點工程的空間分布，并且根據工程的實施進度劃分為立項、審批、實施、驗收四個階段，在地圖中以不同顏色區分進度，如圖5所示。

其中重點工程詳細信息以表格彈窗形式展現，重點展示工程名稱、工程所屬地、起始時間、結束時間、最近填報時間、階段、進度及建設內容等信息。

3.5進度填報

進度填報模塊主要針對目標數據和工程數據，不同所屬地的用戶登錄后顯示其對應的填報任務。如圖6所示，填報任務的完成狀態通過不同顏色區分，用戶可對任務狀態進行篩選，點擊填報任務右側的編輯按鈕可進行信息填報，并且針對已填報數據設置了更新填報、撤銷填報的功能，方便用戶進行填報數據的更新操作。

3.6指標管理

指標管理模塊主要針對規劃目標、重點工程兩個模塊的目標、工程信息管理。在目標管理界面中，用戶對市范圍及區縣范圍發布目標任務，發布目標的信息有一級指標、二級指標、發布范圍、基準值、目標值、指標屬性等。為方便后續管理，平臺還設計了發布目標的更改、刪除、導出及重新調度的功能；工程管理界面中，用戶對市范圍及區縣范圍發布工程任務，發布工程的信息有工程名稱、范圍、起始時間、結束時間、調度時間、資金需求、建設內容等。與目標管理界面一樣，工程管理同樣提供了工程任務的新建、刪除、更改、導出及重新調度的功能，為工程任務的后續更新維護提供可行性操作。

3.7統計分析

統計分析模塊主要有進度總覽、目標進度、工程進度三個功能。進度總覽界面統計分析展示目標及工程的完成情況，統計信息細分到區縣維度。目標進度和工程進度分別是對規劃目標和重點工程的匯總統計分析。

3.8平臺應用與驗證

將平臺部署應用至湛江市，試運行期間完成錄入環境數據數千條，其中包括有關環境的空間數據、時序數據和社會統計數據等，高效支撐了平臺的運行及應用。

在上述條件下，平臺發布完善湛江市生態環境保護“十四五”規劃21項規劃目標、11項規劃任務及60余項重點工程。環保部門及時跟進相關規劃任務的落實情況，針對進度落后的規劃目標及重點工程重點督促和管理，有效落實了生態環境保護“十四五”規劃。

4結論

生態環境規劃信息化是中國生態環境大數據未來的發展趨勢，是環境可持續發展的重要戰略部署。隨著生態環境保護“十四五”規劃進程的展開，現代環境正向著數據化、信息化的方向邁進，關于生態環境規劃信息化技術的研究意義重大。以湛江市生態環境保護“十四五”規劃調度平臺為例，通過數據資源數字化、可視化，從時間、空間多維度對生態環境規劃數據進行深度挖掘分析展示。平臺特點如下：解決了規劃目標、重點工程的實時調度、更新，展示等問題；提供了地理空間數據的三維可視化分析功能，可以直觀地查看地理空間數據地空間分布、屬性等信息；用戶分層次管理數據填報任務，有效避免數據上傳混亂、不準確等情況出現。