面向防洪工程隱患調(diào)查的成果上報與質(zhì)檢審核平臺設(shè)計與實現(xiàn)

林 斌，陳亮雄，楊靜學(xué)

(1.廣東省水利水電科學(xué)研究院，廣州 510635；2.廣東省水安全科技協(xié)同創(chuàng)新中心，廣州 510635；3.廣東省山洪災(zāi)害防治工程技術(shù)研究中心，廣州 510635)

1 概述

廣東是水利大省，也是水患大省，開展水旱災(zāi)害風(fēng)險普查，有利于摸清全省水旱災(zāi)害風(fēng)險隱患底數(shù)，查明水旱災(zāi)害抗災(zāi)能力，客觀認(rèn)識全省水旱災(zāi)害風(fēng)險水平，為廣東省開展水旱災(zāi)害防御、保障經(jīng)濟(jì)社會可持續(xù)發(fā)展，提供權(quán)威的風(fēng)險信息和科學(xué)決策依據(jù)[1-3]。

防洪工程隱患調(diào)查是水旱災(zāi)害風(fēng)險普查項目中的一項重點任務(wù)，旨在對全省主要防洪工程現(xiàn)狀防洪能力、存在的隱患及嚴(yán)重程度等進(jìn)行調(diào)查，摸清全省洪水災(zāi)害(防洪工程)風(fēng)險隱患底數(shù)，支撐防洪減災(zāi)決策。廣東省開展的防洪工程隱患調(diào)查主要具備以下特點：

1)任務(wù)范圍廣

根據(jù)全國實施方案工作總體任務(wù)安排，結(jié)合全省實際，經(jīng)反復(fù)梳理，廣東省在水利部洪水災(zāi)害隱患調(diào)查任務(wù)的基礎(chǔ)上，增加重要山塘、重要小水電兩類工程的省級調(diào)查任務(wù)，并擴(kuò)充“防汛度汛、工程隱患”等內(nèi)容，調(diào)查指標(biāo)多達(dá)391項。廣東省省級任務(wù)與國家任務(wù)對比見表1所示。

表1 廣東省省級任務(wù)與國家任務(wù)對比

2)參與人員眾多

參與防洪工程隱患調(diào)查的技術(shù)人員覆蓋全省22個地市，122個縣區(qū)，包含外業(yè)調(diào)查員、資料收集整編員、成果上報員、質(zhì)檢審核員以及進(jìn)度與質(zhì)量督察員等，需要多方協(xié)同作業(yè)，溝通成本高。

3)成果質(zhì)量控制難度大

成果指標(biāo)豐富，指標(biāo)之間存在強(qiáng)關(guān)聯(lián)關(guān)系，邏輯關(guān)系復(fù)雜，質(zhì)檢審核員需要對所有工程每一項指標(biāo)進(jìn)行規(guī)范性、一致性、完整性以及合理性檢查。同時，在流程上經(jīng)過省市縣三級聯(lián)合逐級上報與審核，需要能夠追溯數(shù)據(jù)的填報與審核過程，確保數(shù)據(jù)填報有據(jù)可依，有源可查。

基于以上3個特點，傳統(tǒng)的紙質(zhì)填報和單機(jī)系統(tǒng)的上報與審核方式在時間上和成果質(zhì)量控制上遠(yuǎn)遠(yuǎn)無法滿足項目需求，為了提高普查數(shù)據(jù)采集的效率，保障成果質(zhì)量的可靠性，本文采用微服務(wù)技術(shù)，在對平臺整體框架設(shè)計、業(yè)務(wù)流程設(shè)計以及質(zhì)檢審核流程設(shè)計的基礎(chǔ)上，研發(fā)“查、填、審、抽、督”一體化成果上報與質(zhì)檢審核平臺和基于規(guī)則驅(qū)動的在線質(zhì)檢審核服務(wù)，為廣東省普查工作的開展提供高效的信息化技術(shù)支撐。

2 平臺設(shè)計

2.1 總體框架設(shè)計

成果上報與質(zhì)檢審核平臺總體架構(gòu)上分有基礎(chǔ)設(shè)施層、數(shù)據(jù)層、系統(tǒng)管理層、業(yè)務(wù)服務(wù)層以及業(yè)務(wù)應(yīng)用接入層[4](如圖1所示)。

圖1 平臺架構(gòu)示意

1)基礎(chǔ)設(shè)施層。提供基礎(chǔ)服務(wù)器支撐和網(wǎng)絡(luò)環(huán)境支撐，例如應(yīng)用服務(wù)器、地圖服務(wù)器、數(shù)據(jù)庫服務(wù)器、政務(wù)外網(wǎng)以及水利專網(wǎng)等。

2)數(shù)據(jù)層。項目成果數(shù)據(jù)包含了大量的結(jié)構(gòu)化數(shù)據(jù)、空間數(shù)據(jù)(水利工程位置信息)、非結(jié)構(gòu)化的現(xiàn)場調(diào)查照片、安全鑒定報告以及相關(guān)的佐證材料。因此，本平臺采用的數(shù)據(jù)存儲引擎主要有數(shù)據(jù)庫和文件系統(tǒng)，其中數(shù)據(jù)庫選擇postgres+spatialextension空間插件，文件系統(tǒng)主要采用nas存儲，能夠支撐大文件的存儲和快速讀取。在數(shù)據(jù)存儲支撐層的能力下，實現(xiàn)數(shù)據(jù)的專題分類，并提供相對應(yīng)的服務(wù)，數(shù)據(jù)的分類及服務(wù)包括六類防洪工程調(diào)查庫、業(yè)務(wù)管理庫以及系統(tǒng)管理庫。其中，業(yè)務(wù)管理庫主要提供質(zhì)檢審核業(yè)務(wù)狀態(tài)的流轉(zhuǎn)、歷史操作記錄、自動化解析報告以及相關(guān)的數(shù)據(jù)分類統(tǒng)計、進(jìn)度排名等。系統(tǒng)配置管理庫主要提供頁面菜單、用戶角色、系統(tǒng)模塊管理以及操作文檔、視頻管理服務(wù)。

3)系統(tǒng)管理層。提供系統(tǒng)級別的管理服務(wù)，包括用戶管理、登陸管理、權(quán)限管理、系統(tǒng)使用與幫助、日志管理等內(nèi)容。

4)業(yè)務(wù)服務(wù)層。該層是平臺最核心的架構(gòu)層，根據(jù)成果上報與質(zhì)檢審核平臺的需求進(jìn)行劃分設(shè)計，采用微服務(wù)技術(shù)進(jìn)行解耦開發(fā)，制定標(biāo)準(zhǔn)交互接口，確保各個模塊之間相對獨(dú)立、易于擴(kuò)展與維護(hù)。根據(jù)功能需求劃分了調(diào)查名錄清查、數(shù)據(jù)采集上報、成果質(zhì)檢審核、成果抽查以及進(jìn)度督辦五大模塊。

5)業(yè)務(wù)應(yīng)用接入層。根據(jù)業(yè)務(wù)場景的需要，提供了web應(yīng)用端、移動app采集端、微信小程序瀏覽端，其中web瀏覽端功能覆蓋面最全，包含了全部業(yè)務(wù)能力的支撐。移動app采集端主要側(cè)重于外業(yè)現(xiàn)場的數(shù)據(jù)采集，提供數(shù)據(jù)的填報、拍照以及定位導(dǎo)航功能。微信小程序端主要提供數(shù)據(jù)查看、審核匯集進(jìn)度統(tǒng)計與督辦服務(wù)，便于管理者對項目了解把控。通過統(tǒng)一的接入層，提供鑒權(quán)驗證能力，實現(xiàn)web采集端、移動app采集端、小程序瀏覽端的接入。

2.2 流程設(shè)計

2.2.1整體業(yè)務(wù)流程設(shè)計

成果上報與質(zhì)檢審核平臺的主體業(yè)務(wù)流程主要包括調(diào)查名錄清查、省市縣聯(lián)合上報與審核以及成果抽查[5](如圖2所示)。

圖2 整體業(yè)務(wù)流程設(shè)計示意

1)調(diào)查名錄清查。根據(jù)水利普查項目成果初始化防洪工程隱患調(diào)查的清單名錄，并由縣、市、省3級聯(lián)合修改、刪除、新增以及審核等操作確認(rèn)，形成最終清查成果數(shù)據(jù)清單。

2)省市縣聯(lián)合上報與審核。在調(diào)查名錄的基礎(chǔ)上，開展外業(yè)調(diào)查、內(nèi)頁填報與審核工作。其中縣級水利部門對本級的防洪工程進(jìn)行填報，并進(jìn)行自審，審核通過后上報市級審核，市級水利部門對市管工程進(jìn)行填報，并對本級填報成果與縣級上報成果進(jìn)行審核，審核通過后上報省級審核，省級技術(shù)支撐單位對省管工程進(jìn)行填報，并對全省隱患工程進(jìn)行綜合審查，審核不通過的數(shù)據(jù)退回上報員修改[6]。

3)成果抽查。包含內(nèi)業(yè)抽查與外業(yè)抽查兩部分工作。內(nèi)頁抽查主要側(cè)重于檢查數(shù)據(jù)是否遺漏，填表是否規(guī)范，有無漏項，邏輯關(guān)系有無差錯，填報值與參考資料數(shù)據(jù)是否一致等；外業(yè)抽查主要通過實地調(diào)查，檢查普查數(shù)據(jù)是否準(zhǔn)確客觀。

2.2.2審核流程設(shè)計

質(zhì)檢審核是防洪工程隱患調(diào)查任務(wù)當(dāng)中重要的一項工作，為了提高質(zhì)檢審核的工作效率，保障成果的數(shù)據(jù)質(zhì)量，需要采用軟件審核與人工審核相結(jié)合的方式進(jìn)行，軟件審核包括前置規(guī)則引擎校驗和自動化質(zhì)檢審核分析[7]，人工審核主要是指省市縣聯(lián)合逐級審核確認(rèn)(如圖3所示)。

圖3 審核流程設(shè)計示意

1)前置規(guī)則引擎校驗。在上報員提交數(shù)據(jù)保存時，由前置規(guī)則引擎對上報的內(nèi)容進(jìn)行自動化校驗。其中前置規(guī)則引擎校驗的規(guī)則相對簡單，執(zhí)行效率高，在用戶保存上報時能夠快速給與提示，對于不符合校驗規(guī)則項的數(shù)據(jù)不允許保存與上報，對于通過前置規(guī)則引擎校驗的數(shù)據(jù)將進(jìn)行入庫存儲，同時記錄本次上報變更的內(nèi)容以及上報員的信息，便于操作記錄的追溯。

2)自動化質(zhì)檢審核分析。自動化質(zhì)檢審核引擎主要是結(jié)合防洪工程隱患調(diào)查的質(zhì)檢審核技術(shù)要求和專家經(jīng)驗進(jìn)行制定，規(guī)則相對復(fù)雜，涉及到復(fù)雜指標(biāo)項校驗、指標(biāo)關(guān)聯(lián)性驗證以及空間拓?fù)潢P(guān)系檢查等內(nèi)容，自動化審核分析耗時較長，需要后臺服務(wù)異步執(zhí)行，審核分析結(jié)果以審核報告形式輸出。根據(jù)審核問題的重要程度，自動化審核規(guī)則主要分有強(qiáng)制性審核規(guī)則與建議型審核規(guī)則，對于不滿足強(qiáng)制型審核規(guī)則的成果需要退回給上報員進(jìn)行修改，不滿足建議性審核規(guī)則的成果需要上報員確認(rèn)并提供相關(guān)佐證材料。

3)省市縣逐級人工審核確認(rèn)。在前置規(guī)則引擎校驗與自動化審核分析的基礎(chǔ)上，開展縣市省逐級的審核確認(rèn)工作，結(jié)合自動化質(zhì)檢審核分析報告和配套的佐證材料，對填報的內(nèi)容進(jìn)行人工檢查，確認(rèn)無誤則提交至上級單位審核，否則退回上報員進(jìn)行修改，同時記錄審核意見與審核流程，便于追溯審核的歷史過程。

3 平臺功能實現(xiàn)

3.1 “查、填、審、抽、督”多功能一體化

根據(jù)防洪工程隱患調(diào)查實際開展工作的需求，平臺功能劃分為“查、填、審、抽、督”5個模塊，平臺示例如圖4、圖5所示。

圖4 平臺登錄示意

圖5 上報與審核示意

1)“查”：指調(diào)查名錄清查確認(rèn)，目的在于查清普查區(qū)域內(nèi)的各類普查對象的名稱、位置、規(guī)模等基本信息，確定普查對象總體規(guī)模；落實普查登記責(zé)任，確定普查表填報單位；規(guī)范各類普查表實施范圍，確定普查對象的調(diào)查方式，確保普查對象不重不漏；同時，對普查對象編碼，并編制水旱災(zāi)害普查工程名錄，保證普查工作順利實施。以水利普查成果作為初始數(shù)據(jù)清單，進(jìn)行數(shù)據(jù)入庫，并提供清查名錄變更、清查內(nèi)容編輯、省市縣逐級聯(lián)合審核確認(rèn)、清查數(shù)據(jù)統(tǒng)計督辦等功能服務(wù)。

2)“填”：指調(diào)查填報，支持多終端協(xié)同作業(yè)(網(wǎng)頁端、移動端、微信小程序端)，并提供參考圖層、數(shù)據(jù)查詢、數(shù)據(jù)編輯修正、空間數(shù)據(jù)的標(biāo)繪、數(shù)據(jù)上報以及無紙化歷史記錄追溯等服務(wù)，確保填報內(nèi)容“有據(jù)可依，有源可查”。

3)“審”：指質(zhì)檢審核，提供質(zhì)檢核查地圖可視化、質(zhì)檢核查標(biāo)注與意見提交工具、質(zhì)檢歷史記錄查詢、質(zhì)檢流程管理、審核匯集進(jìn)度與督辦服務(wù)以及成果自動化審核分析服務(wù)。支撐省、市、縣多級審核員進(jìn)行逐級的聯(lián)合審查，其中成果自動化審核分析服務(wù)實現(xiàn)了數(shù)據(jù)的在線自動化審核。

4)“抽”：指成果抽查，提供地圖框選、列表查詢選擇等多種方式，將調(diào)查庫的成果抽取到抽查庫中，進(jìn)行抽查結(jié)論的填寫、佐證材料以及現(xiàn)場抽查照片的上傳，并按地市進(jìn)行抽查率、完成率、通過率等統(tǒng)計。

5)“督”：指進(jìn)度督辦，實現(xiàn)了多維度的普查成果數(shù)據(jù)統(tǒng)計分析，包括審核任務(wù)管理、成果數(shù)據(jù)統(tǒng)計、成果質(zhì)量統(tǒng)計以及進(jìn)度公告等，輔助全省水旱災(zāi)害風(fēng)險普查工作督辦和進(jìn)度監(jiān)控，同時提供web和移動小程序兩個終端工具，方便管理人員隨時隨地查看工作進(jìn)展。

3.2 基于規(guī)則驅(qū)動的在線質(zhì)檢審核服務(wù)

在線質(zhì)檢審核服務(wù)采用規(guī)則驅(qū)動的模式[8]，首先采用組件式開發(fā)質(zhì)檢審核算子，然后根據(jù)質(zhì)檢審核的技術(shù)要求定義規(guī)則模板，通過規(guī)則模板將審核算子串聯(lián)起來，形成規(guī)則引擎，后臺服務(wù)定期啟動規(guī)則引擎，實現(xiàn)對全省全量數(shù)據(jù)的完整性、一致性、規(guī)范性以及合理性的自動化質(zhì)檢審核。

3.2.1質(zhì)檢審核算子

質(zhì)檢審核算子主要包含了自動化審核過程中涉及到的算法，是自動化質(zhì)檢審核的核心，核心算子主要包括數(shù)據(jù)集審核算子、屬性字段審核算子以及空間信息審核算子3大類。

1)數(shù)據(jù)集審核算子。以縣、市、省3級行政區(qū)劃為審核粒度，將上報的數(shù)據(jù)集與調(diào)查名錄進(jìn)行對比，自動分析成果上報的完整性，并提供上報內(nèi)容與調(diào)查名錄差異的清單。

2)屬性字段審核算子。分析各類工程屬性字段填報的完整性、規(guī)范性、一致性以及合理性，例如編碼規(guī)則、數(shù)值類型和保留精度、非空校驗、取值范圍、指標(biāo)之間關(guān)聯(lián)關(guān)系一致等。

3)空間信息審核算子。包括空間數(shù)據(jù)類型、空間坐標(biāo)系、懸掛節(jié)點、自相交、以及相鄰關(guān)系、相接關(guān)系、相交關(guān)系、包含關(guān)系等空間信息檢查[9]。以水閘為例，要求水閘標(biāo)繪的空間數(shù)據(jù)類型為點對象，采用CGCS2000坐標(biāo)系，坐標(biāo)要在對應(yīng)的行政區(qū)劃面內(nèi)，同時利用相鄰?fù)負(fù)潢P(guān)系關(guān)聯(lián)附近的堤防與河流，驗證水閘與堤防、河流關(guān)系的正確性等。

3.2.2質(zhì)檢審核規(guī)則模板

質(zhì)檢審核規(guī)則模板是采用XML數(shù)據(jù)格式對檢查內(nèi)容和要求進(jìn)行格式化描述，明確每一類防洪工程的審核內(nèi)容、校驗級別以及對應(yīng)的審核算子[10]。質(zhì)檢規(guī)則是數(shù)據(jù)項與算子庫之間的橋梁，也是對算子庫的約束，通過規(guī)則參數(shù)的限定，來實現(xiàn)對數(shù)據(jù)的精準(zhǔn)檢查。通過“審核數(shù)據(jù)項+質(zhì)檢算子+規(guī)則參數(shù)+校驗級別=檢查規(guī)則”方式建立單個數(shù)據(jù)項的質(zhì)檢規(guī)則，并通過多規(guī)則自由組合的形式，形成一個完整的質(zhì)檢審核規(guī)則模板[11]。基于防洪工程隱患調(diào)查指標(biāo)以及工程特性[12]，建立不同防洪工程類型的質(zhì)檢審核模板，驅(qū)動質(zhì)檢審核算子，就可以實現(xiàn)全量的自動化質(zhì)檢審核。其中，校驗類型主要分有強(qiáng)制和建議兩個級別，強(qiáng)制型校驗不通過的數(shù)據(jù)需要退回給上報員修改，建議型校驗不通過的數(shù)據(jù)寫入到報告當(dāng)中，由質(zhì)檢審核員進(jìn)一步審核確認(rèn)。

質(zhì)檢審核部分規(guī)則示例見表2。

表2 質(zhì)檢審核部分規(guī)則

4 結(jié)語

本文根據(jù)廣東省防洪工程隱患調(diào)查工作的特點，設(shè)計并研發(fā)了“查、填、審、抽、督”一體化成果上報與質(zhì)檢審核平臺，同時基于質(zhì)檢審核規(guī)則，實現(xiàn)了在線化的自動質(zhì)檢審核服務(wù)，該平臺在實際的調(diào)查工作中得到了廣泛的應(yīng)用，也取得了比較好的應(yīng)用成效。

1)系統(tǒng)共有1 078用戶，高峰時間段有500多用戶同時在線作業(yè)，累計支撐數(shù)據(jù)填報修改65萬次，人工質(zhì)檢審核98萬次，成果抽查20萬次，為數(shù)據(jù)清查、調(diào)查填報、質(zhì)檢審核、成果抽查以及進(jìn)度督辦等省市縣各級普查工作提供了高效的信息化技術(shù)支撐。

2)成果自動化解析與審核分析模塊實現(xiàn)了包含空間拓?fù)潢P(guān)系檢查、重復(fù)圖片ai識別、指標(biāo)邏輯合理性校驗等822項復(fù)雜數(shù)據(jù)審核，對全省調(diào)查數(shù)據(jù)進(jìn)行全量、實時、在線的自動化質(zhì)檢核查。目前已累計進(jìn)行了150萬次自動化質(zhì)檢審核，解析出上百萬計的審核問題，為普查成果質(zhì)量提供保障。

3)在成果上報與質(zhì)檢審核平臺的服務(wù)支撐下，廣東省高效的完成了8 000多宗水庫、6 000多宗水閘、2 000多段(16 176.246 km)堤防、2 000多宗山塘、4 000多宗小水電、16處蓄滯洪區(qū)的數(shù)據(jù)采集與審核匯集。