基于大数据的上海国际旅游度假区信息管理系统

黄琳煜，曹 静，赵 倩，吴利强，石 朋，瞿思敏

（1. 上海市浦东新区水文水资源管理署，上海 200129；2. 镇江市节约用水办公室，江苏 镇江 212000；3. 江苏南水科技有限公司，江苏 南京 210012；4. 上海市浦东新区河道管理事务中心，上海 201299；5. 河海大学水文水资源与水利工程科学国家重点实验室，江苏 南京 210098；6. 河海大学水文水资源学院，江苏 南京 210098 ）

基于大数据的上海国际旅游度假区信息管理系统

黄琳煜1，曹 静2，赵 倩3，吴利强4，石 朋5，瞿思敏6

（1. 上海市浦东新区水文水资源管理署，上海 200129；2. 镇江市节约用水办公室，江苏 镇江 212000；3. 江苏南水科技有限公司，江苏 南京 210012；4. 上海市浦东新区河道管理事务中心，上海 201299；5. 河海大学水文水资源与水利工程科学国家重点实验室，江苏 南京 210098；6. 河海大学水文水资源学院，江苏 南京 210098 ）

根据度假区现代化管理的要求，以信息化手段提高工作效率为目标，以大数据为基础，建设上海国际旅游度假区环保景观信息管理系统。充分利用上海市各行业、部门已有的信息资源，共享大数据，开发以水文水动力学/对流扩散模型为基础的水安全应急系统，实现水务、环保、绿化、市容景观等信息的实时监控及数据的统计分析，推进度假区管委会环保景观处业务管理的精细化、数字化和系统化，为度假区防汛安全保障和水污染应急指挥、绿化分析、市容景观管理、大气监测及土壤分析等提供决策支持，为度假区信息综合管理提供科学准确的分析和调度决策平台。

上海国际旅游度假区；环保景观；信息管理系统；大数据；水文水动力模型

0 引言

随着信息技术的发展，互联网、物联网、移动互联网、云计算等的兴起，数据正以前所未有的速度不断增长和累积，大数据时代已经来到[1]。2012 年3 月，美国启动“大数据发展计划”[2]，2012 年 5 月，我国也出台《“十二五”国家政务信息化建设工程规划》等战略性文件，推动大数据在我国各个领域的发展和运用[3]。

维基百科将大数据定义为利用常用软件工具捕获、管理和处理数据所耗时间超过可容忍时间的数据集[4]。大数据具备规模性（Volume）、多样性（Variety）和高速性（Velocity）三大特征[5]，此外，还有价值性（Value）[6]或真实性（Veracity）[7-8]的 4 V 定义[1]。

为响应党中央、国务院号召，充分运用大数据、云计算等现代信息技术手段，全面提高监管治理和公共服务水平，加快转变管理和工作方式，进行大数据平台建设很有必要[9]。

上海国际旅游度假区（以下简称度假区）位于上海市浦东新区中部地区，以迪士尼项目为核心，是上海建设世界著名旅游城市的核心功能区域。其目标是打造以主题游乐、旅游会展、文化创意、商业零售、体育休闲等为主导产业的现代服务业集聚区，成为上海“创新驱动，转型发展”的重要载体。

上海国际旅游度假区管理委员会环保景观处（以下简称管委会环保景观处）对该区域行使涉及水务、环保、绿化、市容景观、行政审批和协调执法保障等多个行业的行政管理职责。根据度假区精细化管理的要求，需对这些业务进行统筹规划、协调发展，因此提出以信息化手段提高工作效率的目标，以大数据为基础，全面推进精细化、数字化和系统化管理模式，建立上海国际旅游度假区环保景观信息管理系统（以下简称信息管理系统）。通过对区域内管理信息的实时采集和监测、应用分析，及开发以水文水动力学/对流扩散模型（PD MIKE11）为基础的水安全应急系统，为水务、环保、绿化、市容景观、行政审批、综合执法、绿色低碳与专业规划等提供现代化的管理手段和工具。

1 信息管理系统建设内容

主要依托浦东新区水文水资源管理署（以下简称浦东水文署）信息化架构优势[10]，借用信息采集平台、数据处理系统（WISKI）及信息化框架基础平台，采用上海市测绘院地理信息公共服务平台作为开发基础，融合上海市绿化和市容管理局信息中心绿化信息管理平台，综合应用三方技术和数据资源，并接入其他部门的部分数据，建立上海国际旅度假区环保景观信息管理系统，涵盖水务、环保、绿化、市容景观、行政审批、综合执法、绿色低碳、行业规划等管理模块。建设内容主要如下：

1）以浦东水文署数据库为基础，完成数据库建设；

2）利用浦东水文署已经部署运行的信息化框架基础平台，建立度假区信息化框架基础平台，实现数据的交换和管理功能；

3）接入大气、水文水质等实时监测数据；

4）录入市容广告、行政审批、规划、综合执法、绿色低碳、环境日常管理等数据；

5）开发度假区环保景观信息系统，实现各种信息的展示、查询与统计；

6）基于上海市地理信息公共服务平台，加载上海市航空遥感综合调查办公室的航空影像，开发度假区 GIS 应用系统，加载河道水系、绿化等的规划和遥感数据，并实现规划与现状、区域水面率年际变化等的对比；

7）链接上海市绿化局开发的度假区绿化信息管理平台，实现绿化状态分析，为绿化审批和养护管理提供基础；

8）开发以 PD MIKE11 为基础的水安全应急系统。

2 信息管理系统总体框架设计

信息管理系统按照“分层设计、模块构建”的思想进行设计，由数据采集层、存储层，应用服务层、门户层 4 层结构构成，具体如图 1 所示。

图 1 系统总体框架

3 信息管理系统成果

3.1 综合数据库

综合数据库是数据汇聚存储的介质，也是信息应用系统的支撑。综合数据库考虑浦东水文署已有的数据库设计，与信息化框架基础平台的对接，并预留后续系统建设的扩展。

综合数据库完成了各类业务数据的采集、校核及入库等工作。其中绿化数据由市绿化局单独建库，共享上海市绿化林业遥感与地理信息系统中的专业及基础数据。

3.2 信息化框架基础平台

信息化框架基础平台是环保景观处整个信息化架构的核心，以具有开创性的设计理念，类似电脑主板整合外围各类硬件设备一样，将采集的各类数据和应用系统整合在一起，彼此间通过平台相互作用而不直接产生联系，从而实现各类数据间的传输与安全保障，为各种发布系统提供数据支撑。

平台开发主要是在浦东水文署信息化框架平台的基础上增加新的数据接口，实现外单位数据的接入；增加空间数据存储模块；配置平台基础信息等。

3.3 应用服务系统

1）首页。首页主要以假三维的方式展示度假区内项目行政审批的总体情况、水文水质与大气自动监测数据的实时与查询信息。

2）行业规划管理。展示片区的总体、控详、发展、结构、过度开发等规划，以及各个行业的专项规划，实现文本、文档在线预览功能。

3）环保管理。主要对大气、扬尘及土壤数据进行地图展示，超限报警，查询统计，专题图制作等；接入上海市环境监测中心已建的度假区周边的大气污染监测站点数据，链接上海市环境监测中心空气质量实时发布系统；另外实现建设项目的环境影响评价报告等的查阅。

4）绿化管理。利用 RS 技术对度假区范围内的绿化信息进行遥感调查，根据影像解译、实地采集，提取各种类型绿化数据，完成相应数据的矢量化并形成绿化分布图。通过云服务平台，直接从测绘院获得更新速度快的基础地形、历年遥感影像图，从而及时有效地实现地图服务。

此部分内容通过接入市绿化局绿化遥感信息管理系统的模式实现，由市绿化局建立度假区范围内的绿化专题服务，利用服务融享的方式接入信息管理系统。通过采用先进的地理信息、遥感和空间数据库等技术，以计算机网络为基础，数据库为核心，使度假区绿化资源信息采集和发布、动态监测、分析、管理、决策与空间信息管理融为一体，直观、形象、动态地显示各种绿化资源的空间分布状况及变化趋势等，为探索开展度假区的绿化精细化养护管理工作提供有效的平台。

5）水务管理。以浦东水文署已建的度假区周边水文水质实时监测数据为基础，主要围绕水情、雨情、水质、雨水泵站等，实现自动监视与报警、查询和统计、专题图表制作等功能；基于 GIS 和RS 空间分析技术，利用上海市测绘院提供的近几年航空遥感影像图，实现河道水系现状与历史、规划对比，2013 年骨干河道与规划水系对比如图 2 所示；可查询各条段河道的水面积，统计度假区各个片区的水面积率；实现供水、排水（雨水和污水的排水）地图空间信息展示功能，包含现状与规划管网；实现防汛信息展示，包含薄弱险段、防汛物资与单位等地图查询功能；开发水安全应急系统，实现河道防洪、突发水污染事故预案模拟与网络发布。

系统中核心部分为水安全应急系统，主要包括以下 3 部分内容：

a. PD MIKE11。2009 年以来，浦东水文署开始进行浦东新区 PD MIKE11 的自主研究（采用丹麦水力研究所 DHI 模型软件），在主干河道上取得良好的模拟精度。服务于度假区水安全应急系统的PD MIKE11，以此为基础进行提升与完善，主要内容有，将原浦东新区模型范围扩大到整个浦东水利片（涉及闵行区、奉贤区），即搜集浦东水利片中缺失部分的河网、断面、闸门、泵站等资料，进而完成模型扩展工作；采用最新的水利普查数据，更新原模型中的河网、断面等数据；收集度假区范围内的水系现状及断面信息，对度假区河湖泵闸进行概化；搭建度假区水动力学模型，进行率定，使模拟的计算值达到一定精度，并进行水量平衡分析；搭建对流扩散模型，调整模型参数，以得到合理结果，用于突发性水污染事故发生时污染物质的对流扩散追踪计算。

b. 决策支持系统。2010 年，浦东水文署自主开发了与 PD MIKE11 紧密结合的浦东新区水文预报模型系统的决策支持系统（PD DSS 系统）。PD DSS 系统可以为决策者提供防汛安全、水环境改善的解决方案。通过数据、模型知识，以人机交互方式辅助决策者进行决策。2010 年，浦东水文署已开发 PD DSS 的部分功能，水安全应急系统对其进行完善，完成 PD DSS 系统与 PD MIKE11 模型的集成结合，PD DSS 读取水雨情数据与闸门调度记录等为模型计算提供输入条件及结果入库等功能。

图 2 水务管理——2013 年骨干河道与规划水系对比

c. 网络发布端。实现模型计算成果发布功能，包括模拟汛期不同调度方案下某场降雨对应的河道水位、流量计算结果，如图 3 所示；也可模拟突发性水污染事故发生时污染物质对流扩散路径、浓度变化过程。通过度假区水安全应急系统，嵌入信息管理系统中。

6）市容景观管理。利用 GIS 和 RS 技术，实现度假区内现有户外广告的地理位置采集与建库、图形化管理与展示、数据的展示及查询。接入上海市户外广告监查管理系统相关功能和数据，对户外广告实施方案和审批情况进行监管，并实现现状与已规划、审批的户外广告对比，为区域环境综合整治提供基础。

图 3 水安全应急系统——防汛预案模拟：“2013.10.8”大暴雨下最优调度与实况模拟的水位对比

7）行政审批管理。实现行政审批项目在电子底图上的位置标绘，通过地图可直观查询项目行政审批的相关信息，包含受理状态、批复情况等内容，另外还具有信息检索等功能。

与上海市环境保护局及浦东新区环境保护和市容卫生管理局对接，实现绿化、环保、水务等审批数据的自动接入。

8）综合执法管理。主要实现区域内水务、环保、绿化、市容、执法的信息录入，查询，统计，空间定位等功能。通过人工录入方式实现执法信息的录入，录入的执法信息存储于综合数据库，并开发基于空间信息的展示及数据列表的查询等功能。远期可建设手持式执法终端，实时记录区域内各类执法信息并实时上传到数据库。

9）绿色低碳管理。主要实现绿色建筑的基本信息录入、建筑能耗数据的上报、能耗信息的统计等功能。

4 信息管理系统特色与关键技术

4.1 信息管理系统特色

1）大数据共享。信息管理系统采用上海市测绘院地理信息公共服务平台作为开发基础，便于未来多平台整合；依托浦东水文署丰富的信息资源和成熟的信息化架构优势，以及市绿化和市容局绿化信息资源，综合应用三方技术和资源，并获取市航空遥感综合调查办公室的航空影像，接入市环境监测中心空气质量实时发布、户外广告监查管理及浦东环保局的行政审批等系统，充分利用各个行业、部门已有的数据资源，实现大数据共享与综合管理，为管委会环保景观处的水务、环保、绿化等管理提供精细化和数字化及系统化的现代化管理工具。实现分部/分步建设的可持续性发展模式，避免重复建设，有效降低系统成本，延长平台的生命周期。

2）模型模拟技术。PD MIKE11 模型的计算结果被用于水资源论证、上海世界博览会水环境信息发布平台建设工作。PD DSS 系统，为模型应用于城市水文预报、突发性水污染事故打下了良好的基础。

为确保度假区水安全，提升度假区的防汛安全保障、突发性水污染事故应急处置能力，建立的度假区水安全应急系统，通过 PD DSS 系统，模拟典型暴雨发生时，采取相应调度预案后，河道的水位、流量过程；模拟突发水污染事故发生时及采取相应调度预案后，污染物质传输扩散过程。最终将计算方案结果发布在信息管理系统网页上，为度假区提供水安全决策支持服务。

水安全应急系统远期可实现水文在线预报功能。

4.2 信息管理系统关键技术

针对建设要求，结合数据库平台、GIS 平台、系统开发架构、网络环境、技术成熟程度、系统实施和管理难易程度等诸多因素，采用以下关键技术：

1）基于面向服务的体系架构。采用面向服务的体系结构的信息管理技术，可在合适的时间、地点为有正当理由需要它的任何用户提供服务。此类信息管理具有加快开发速度，减少开发和维护的费用；使用更大的成本效益提高数据和内容连接性及互用性；创建附加的基于完全集成化信息的业务模式；保护用户在信息管理方面的投资等优点。

2）基于 Web Sevice 的信息共享与数据交换技术。通过 Web Sevice 技术，可实现跨地域、部门、应用系统不同数据库之间的互连互通，提供包含提取、转换、传输和加载等数据集成服务；利用数据交换服务器，可以有效解决各级部门间数据的及时、高效地上传下达，为各种应用和决策支持提供良好的数据环境。

3）基于专业图表组件的开发技术。采用专业的 FusionCharts 图表组件技术，灵活定制各类专题图表，采用柱状图、饼状图、折线图等对数据进行直观展示，便于用户进行数据分析。

4）WebGIS 技术。WebGIS 是基于 Internet/ Intranet 的 GIS 技术。用户可以通过 Web 浏览器浏览WebGIS 站点中的空间数据制作专题图，以及进行各种空间检索和分析。WebGIS 具有更广泛的访问范围及平台独立性，可以大规模降低系统成本，且操作简单等优点。

5 结语

充分应用浦东水文署信息化架结与信息资源，接入上海市测绘院地理信息资源，融合市绿化局绿化信息管理平台，关联其他行业与部门的数据系统，实现大数据共享，建立上海国际旅游度假区环保景观信息管理系统，并开发以模型为基础的水安全应急系统，实现水务、环保、绿化等信息的实时监控及数据的统计分析，推进管委会环保景观处业务管理的精细化、数字化和系统化，为度假区防汛安全保障，水资源调度和水污染应急指挥，绿化状态分析，市容景观、行政审批、绿色低碳等管理，以及大气扬尘监测及土壤分析等提供决策支持，为度假区信息综合管理提供科学准确的分析和调度决策平台。希望信息管理系统的建设对政府部门管理大数据有一定的参考作用。

信息管理系统充分利用大数据的思维与技术，提高各类数据的连接性、互用性，传输的及时性与高效性，具有良好的扩展性和兼容性，实现了分部/分步建设的可持续性发展模式，避免了重复建设，有效降低成本，延长平台的生命周期。

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Information management system of Shanghai international tourism and resorts zone based on big data

HUANG Linyu1, CAO Jing2, ZHAO Qian3, WU Liqiang4, SHI Peng5, QU Simin6
(1.Shanghai Pudong New Area Hydrology and Water Resource Administration, Shanghai 200129, China; 2. Water Saving Of fi ce of Zhenjiang, Zhenjiang 212000, China; 3. Jiangsu Naiwch Corporation, Nanjing 210012, China; 4. Shanghai Pudong New Area River Affairs Centre, Shanghai 201299, China; 5. State Key Labotatory of Hydrology-Water Resources and Hydraulic Engineering, Hohai University, Nanjing 210098, China; 6. College of Hydrology and Water Resources, Hohai University, Nanjing 210098, China)

According to the requirements of the resorts zone’s modern management, aiming at improving the work ef fi ciency by information means, based on big data, the environmental and landscape information management system of Shanghai international tourism and resorts zone is established. It makes full use of the existing information resources of Shanghai various industries and departments, shares big data, establishes water safety emergency system based on hydrological hydrodynamics /convection diffusion model. The system realizes the information real-time monitoring and statistical analysis about water affairs, environmental protection, greening, and cityscape landscape etc. It promotes the re fi nement, digitization and systematization of business management of Environmental & Landscape Department of Shanghai International Tourism and Resorts Zone Management Committee, provides a decision support for resort fl ood control and water pollution emergency command, green analysis, cityscape landscape management, atmospheric monitoring and soil analysis etc, provides a scienti fi c, accurate analysis and scheduling decision-making platform for resort integrated information management.

Shanghai international tourism and resorts zone; environmental and landscape; information management system; big data; hydrological hydrodynamics model

TV39

A

1674-9405(2017)04-0048-06

10.19364/j.1674-9405.2017.04.009

2017-02-20

国家自然科学基金资助项目（51479062，41371048）

黄琳煜（1983-），女，江苏启东人，工程师，研究方向为水文情报预报、水资源分析。