省级治水管理信息系统的研究及实现<br/>——以浙江省“清三河”信息管理系统为例

省级治水管理信息系统的研究及实现
——以浙江省“清三河”信息管理系统为例

2016-06-01金洪芳

测绘通报 2016年4期

关键词：五水共治

金洪芳

(浙江省第二测绘院，浙江杭州 310012)

省级治水管理信息系统的研究及实现
——以浙江省“清三河”信息管理系统为例

金洪芳

(浙江省第二测绘院，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，我国水资源严重短缺，污染日益严重，其治理工作刻不容缓。为实现治水管理工作的信息化、规范化、高效化，本文通过调研“五水共治”前期的“清三河”专项行动对测绘地理信息的需求，在建设浙江省“清三河”行动地理空间数据库和开展全省典型河流无人机遥感监测的基础上，开发了浙江省“清三河”信息管理系统，实现了全省“三河”的“显示、分析、监测”，取得了较好的实际效果和应用反响。

关键词：五水共治；清三河；无人机遥感监测；天地一体全景；天地图

我国是一个人口众多的农业大国，水资源严重短缺，淡水资源总量为28 000亿m3，占全球水资源的6%，人均只有2200 m3，仅为世界平均水平的1/4，是全球人均水资源最贫乏的国家之一[1]。近年来，随着工业化和城镇化的推进，水环境污染问题日益严重。水环境污染问题已经严重威胁国家生态安全、影响社会可持续发展和损害公民环境权益[2]。“十二五”期间，全国各地加强了水环境的治理，浙江省委十三届四次全会提出了“治污水、防洪水、排涝水、保供水、抓节水”即“五水共治”行动，以“清三河”行动为治水突破口，以持续改善水环境为核心，重点整治全省各地主要干流和支流，以及严重影响群众生活质量的黑河、臭河、垃圾河(简称“三河”)。

为推动技术治水，浙江省测绘地理信息局利用各种地理信息资料、产品及高新的技术、设备，从数据获取、加工建库、系统建设等方面主动服务“五水共治”。从数据获取层面，使用固定翼无人机和六旋翼飞行器等低空遥感监测技术对待治理典型河流进行航摄和航拍，获取这些流域地面分辨率为0.08 m的正射影像、高清视频及360°空中全景。从数据建库层面，按照统一的标准和技术要求，对全省6347条垃圾河、黑河、臭河进行地理空间信息化处理，建立了浙江省“清三河”行动地理空间数据库[3]。从系统建设层面，通过制作五水共治作战指挥图，建立综合管理平台与移动督查相结合的应用平台，体现了治水工作管理的信息化、规范化、高效化。

浙江省“清三河”信息管理系统的建立即是利用前期数据获取、加工建库及天地一体全景的成果，基于“天地图·浙江”，采用WebGIS技术开发，可实现全省黑河、臭河、垃圾河查询、分析、统计，以及三河治理情况的监督，实现“三河”治理的信息化管理。

一、系统设计

1. 系统开发架构

系统依照软件分层设计思想，使用Eclipse架设FSH开发平台[4]，结合GIS、Web Service、RIA等相关技术，基于开放GIS网络服务体系进行设计。该平台包括Flex4、Spring、Hibernate和数据库4个部分，其中Flex4作为主流的RIA对象，负责展现层，Spring负责业务逻辑层，Hibernate负责持久层，MySQL负责数据库管理层。不同层次之间的组织关系如图1所示[5]。

2. 系统业务架构

系统主要有3部分内容：数据库服务器、应用服务器、Web端。数据库服务器主要存放系统所需的专题数据，应用服务器主要部署系统所需的应用模块，Web端也就是用户，用户分为普通用户和系统用户。其中，数据库服务器与应用服务器采用1+1模式布设。系统采用B/S架构，利用MySQL管理数据库，通过Tomcat发布网站，GeoServer作为空间数据服务发布平台，构建可视化、人性化的操作界面。

图1　系统开发架构图

数据层包括垃圾河、黑河、臭河等三河专题数据、地理信息数据、表格数据，建立天地一体的全景影像数据库，将影像及相关属性数据入库，并将全景进行网络发布，最终通过网络请求直接调用全景数据，或直接网页浏览的方式浏览全景影像[6]。应用服务层主要通过三河专题数据展示、查询、统计分析等实现基于“清三河”地理空间数据库进行数据的管理、统计分析和网络发布，同时以天地图数据作为底图，关联各业务逻辑，实现图形化的操作界面，提供底图操作功能、图层控制功能、属性查询功能和图形编辑功能(如图2所示)。

图2　系统业务架构图

二、功能实现

1. 系统开发运行环境

系统运行所需操作系统为Windows XP/Windows 7/Windows 8，采用MySQL数据库管理软件管理数据，服务器端需要由Tomcat 7和Java 1.7以上运行环境支持。系统利用Flex和Java等系统开发语言，通过FlashBuilder、Eclipse编程环境，对后台数据库统一开发接口操作管理、前台界面人性化可视化设计，同时实现系统前台与后台的完美交互。通过在浏览器中安装Flash Player[7]插件，使用户界面更加美观。

2. 系统功能模块

系统包含三河数据管理模块、统计报表模块、电子地图模块及安全管理模块，功能结构如图3所示。

图3　系统功能结构

1) 数据管理模块实现对全省“三河”空间数据库的管理，全省各级治水部门通过河流名称查询、河长姓名查询、行政区查询等多种查询方式可轻松定位到所关注的河流，获取河流长度、起点、终点、治理时间、治理措施等详细信息，如图4所示。

2) 统计报表模块，通过柱状图、饼图、折线图等不同方式对各地区每月的完成进度进行统计，同时形成各种工作报表，通过进度报送模块实现全省“三河”治理月进度报送、审核、复核、统计、出表及打印功能，如图5所示。

图4　河道信息查询界面

图5　报表打印界面

3) 电子地图模块分为GIS基本功能和成效展示模块。GIS基本功能包括地图放大缩小、图层控制、属性查询、距离量测等；成效展示模块将采集到的全景影像、无人机影像、视频数据集成到相应地区的“典型河流无人机监测”，以不同方式展示正在治理河流的河水状况、水面漂浮物情况，以及周边的排污情况。3种展现方式互相补充、相得益彰，如图6所示。

图6　浦江翠湖治理前后全景对比

4) 安全管理模块分为用户中心和权限管理，其中权限管理实现了对不同级别用户的权限管理。

3. 关键技术

(1) 三级网络管理模式

系统实现了全省“三河”数据县级统计上报—市级审核—省级复核通报的网络管理模式，不同级别的用户拥有不同的操作权限。县级用户在每月月初报送上月“三河”治理进度信息，县级用户报送完毕，市级用户审核所辖县市区该月报送月整治进度数据，审核通过河道再由省级用户复核。三级网络管理模式较好地实现了治水管理工作的业务流程，使得报送及检查工作更加规范化、信息化、高效化。

(2) 集成天地一体全景技术

全景数据能够真实、全面地展示河道空间信息，是一种新的实景信息记录手段，实现了空中和地面的360°全景融合和无缝拼接，采集的全景影像数据是传统影像及空间数据库的良好补充[8]。

系统将天地一体全景技术集成到成效展示模块，通过对全省典型河流治理前后的全景影像对比，直观、形象地检验河道治理成效。由于全景数据的高清效果，不仅可以看到河道表面的污染程度、河道是否被侵占，还可以检查河道两侧有无排污企业及排污口，以及找到污染源，为河道的综合治理提供监测手段和科学依据。

(3) 利用天地图数据优势

天地图数据内容丰富、现势性强、数据来源权威。系统将采集到的河流中心线叠加在天地图地图和影像之上，可以直观、形象地看清全省各地“三河”分布情况。不同缩放级别对应不同比例尺，不仅可以定位到治理河道位置，还可以看清河道的细小支流；治水办工作人员可以将天地图实际量取的河流长度与地方上报长度进行对比，用于检查地方上报河道的准确性。

三、实际应用

系统自2014年8月在金华、台州、嘉兴3市及所辖县、市、区治水办试运行以来，运行稳定，反响良好。试运行期间，试点城市采用纸质报送和系统报送两种方式分别报送，并由省治水办工作人员对两种报送方式进行分析比较，8月两种方式报送对照见表1。

其中金华、台州两种报送方式的治理河流条数及总公里数完全一致。嘉兴数据不一致是因为系统报送为正在治理河道，含已完工河道；纸质报送只包含已完工河道，故系统报送河道条数和公里数大于纸质报送条数和公里数。9月统一报送口径后两种报送方式所得统计数据完全一致，且经分析系统报送具有如下优势，预计将于11月全省推广使用系统报送。

表1　试点城市8月系统、纸质报送方式对比表

1) 系统报送方式提出了县级上报—市级审核—省级复核的报送模式，使清三河月进度报送工作管理规范化、系统化、信息化。

2) 减轻各级治水部门的月进度报送工作量，系统报送只需县级通过信息录入界面输入河流进度信息，市级和省级用户审核完成后无须在Excel表格里计算，系统自动完成统计并形成报表。

3) 将河流整治进度信息存入系统数据库，有利于“三河”数据的管理，方便查询和展示。

四、结束语

本文在“五水共治”的研究背景下，将测绘地理信息技术应用到“清三河”行动中，通过无人机遥感技术实现全省典型河流的多种方式监测，通过地理信息技术对全省垃圾河、黑河、臭河建立空间数据库；利用WebGIS并集成天地一体全景等技术，开发建设了浙江省“清三河”信息管理系统，为治水工作的信息化、规范化、高效化提供了有效的技术支撑，从治水数据分析、管理、治水监督等方面为治水工作提供了一个信息化的治水平台，为实现智慧治水奠定了基础。本文实现了全省“三河”的“可显示、可分析、可监测”，显示分析技术应用比较成熟，但监测技术仅是通过无人机遥感方式监测河道稍显薄弱，应在今后的研究中进一步加强。

参考文献：

[1]丁文喜.中国水资源可持续发展的对策与建议[J].中国农学通报, 2011(14)：221-226.

[2]彭兰香, 李佳丽, 刘婷.基于绩效棱柱和PSR模型的水环保绩效审计评价体系构建研究——以浙江省“五水共治”为例[J].财经论丛, 2015(5):67-73.

[3]浙江省“五水共治”工作领导小组办公室，浙江省测绘与地理信息局.关于开展垃圾河和黑臭河地理空间定位工作的通知[R].杭州：[s.n.]，2014.

[4]浙江省“五水共治”工作领导小组办公室.浙江省垃圾河和黑臭河资料汇编[R].杭州:[s.n.]，2014.

[5]ECKEL B.Thinking in Java[M].4th Revised Ed.[S.l.]：Prentice Hall，2006.

[6]HORSTMANN G S，CORNELL G. Java核心技术[M].叶乃文, 邝劲筠, 杜永萍，译.北京：基本信息出版社, 2011：10-29.

[7]刘勤, 刘坚耿, 严俊.可量测°街景地图建库与在线发布技术分析[J].地理空间信息, 2015, 13(11):48-50.

[8]王国辉.Java Web开发实战宝典[M].北京：清华大学出版社，2013：10-60.

[9]朱挺锋.采用天地一体全景展现浙江美丽乡村[J].浙江国土资源, 2014, 2(7):1-2.

[10]丁佩, 曹马.基于微型无人机序列影像的快速数据获取[J].测绘通报, 2015(9):137-138.

[11]许大璐.“天地图”市县级节点数据工程建设探讨[J].测绘与空间地理信息, 2012, 35(10):53-55.