北京河长制管理中的水普成果运用

杨 郡，尹晓楠

（1.中能电力科技开发有限公司，100034，北京；2.北京市水务信息管理中心，100038，北京）

依照《国务院关于开展第一次全国水利普查的通知》决定，北京市完成了第一次水务普查工作，在对水务家底数据全面摸清的过程中共清查出13万余水务对象，形成丰富的数据成果。基础水信息平台作为发挥水务普查成果效用的重要手段，将海量数据成果按照水务信息化建设的总体要求进行资源梳理，在“一张图”上实现水普静态成果、综合库实时监测数据、空间矢量数据以及历史业务数据的综合展示与分析；形成统一的、标准化的数据管理体系以及应用、发布和共享模式，为局领导、局机关处室、局属单位、区县水务局及社会公众提供水务信息服务，真正把水务普查成果融入水务信息资源体系中，发挥出普查工作的效益。

2016年北京开始推行河长制，全面加强河湖管理保护工作，为改善首都水环境、保障首都水安全提供了有力支撑。北京市于2017年7月由市委办公厅、市政府办公厅印发了《北京市进一步全面推进河长制工作方案》（京办字〔2017〕12 号），提出要健全市、区、乡镇（街道）、村四级河长组织体系和监督考核等管理制度，全面实行河长制。为顺利贯彻落实河长制工作，有效支撑河长制具体工作的开展，在充分利用水普成果的基础上，北京市建设了河长制管理信息系统。

一、水普成果的开发

为充分发挥水务普查成果应用绩效,更好地与原有水务综合库进行融合，北京市建设了基础水信息平台，在对13万个普查对象成果梳理的基础上实现了8万余个对象上图与发布和11个专项、54个主题的普查静态数据资源化管理。平台设计了业务逻辑层等六层程序框架结构；重新梳理和搭建了综合库，构造了平台自身项目库，利用地图API接口调用水普空间地图服务，将属性数据、动态数据和空间数据三者有效关联。从而实现了全市水务一张图“5+4+N”统一服务，支撑了“四个服务”和“水务百度”应用要求，对局属单位和各区县水务局具有重要的推广和应用价值。

1.水普成果入库

水务普查11个专项中的表格数据是利用国家统一的普查格式进行存储，与现有水务综合库中在八大类数据库表在结构设计、语义规则存在差异，需要将水普表格数据进行整合，为今后业务系统调用提供完整的数据内容。主要技术路线：先建立十一大类专题的普查数据库表文档，然后按照水利标准及业务逻辑进行优化、入库，形成新的综合库。

2.水普成果资源化

在水普空间数据采集过程中，通过与市规委、市经信委、国土资源局协调，获取了多套基础数据底图。为方便用户对普查成果和空间数据有清晰的认识，需要对现有数据建立资源化管理概念。结合水务普查制作的水务基础数据以及采集的普查对象空间数据成果，形成了“5+4+N”的水务空间数据格局，具体包括：

（1）“5”套基础底图

①基础测绘数据；

②北京市0.5 m分辨率的航片；

③国土二调土地利用数据；

④全市DEM数据；

⑤行政区划数据。

（2）“4”套水务基础数据

①全市425条河流；

②地下水分区；

③水资源三级分区；

④全市流域及1085个小流域。

（3）“N”类水普专题图

采集了11类水普空间数据，包括水库、水闸、水电站、河湖取水口、排污口等54类专题空间数据。这11类水普专项数据是平台展现的核心内容。在普查过程中，11类专题中共形成成果对象类别57个，成果要素13万余个，形成成果、专项、对象、要素间层次结构关系。其中大部分成果要素完成了空间数据采集。在对普查成果资源化的过程中，经整理合并后，形成了专题矢量图层，以对象进行元数据管理，形成 54个管理单元，每个对象管理若干个普查空间要素，总计8万余个。

3.基础水信息平台

通过建设基础水信息平台，实现对普查成果的各类指标数据、图表、影像数据进行更便捷的查询浏览。在“5+4+N”空间图层的基础上，将普查对象数据和业务数据的空间地理化展示，支撑多维度的联合查询、模糊查询功能，实现“水务百度”功能。实现“四个服务”的查询统计功能，数据可基于行政、流域、对象和规划四种维度统计、对实时动态数据进行关联展示和过程分析。

（1）功能框架

在水普成果展示需求的基础上，从逻辑视图角度对四大功能重新抽象化封装，将水普成果资源化内容填充至专项菜单、水务百度、详细信息和地图展示四大功能中。平台纵向延伸至四个层级，横向支撑四大类功能。各栏目的功能说明如下：

①专项菜单

包含了河湖、水利工程、经济社会用水等11个一级栏目，每个栏目中包含多个二级栏目。通过菜单的选择，展示水普专项成果中各个对象成果。当用户选择栏目时，将在水务百度上显示此专项的行政、流域分类统计信息，在地图展示中，将变换展示相应的专题图层，方便用户利用图表查看关联数据。

②水务百度

综合了“四个服务”的统计理念和自身的查询理念，使水普静态数据能够按照对象、流域、行政三种维度进行限定性查询，查询结果可以在一张GIS地图上显示，并以统计图表的形式进行三种维度组合的数据分析。

③地图展示

以三个功能模块的展示为基底，地图内容包括三大部分：专题图层与专项相呼应；基础底图实现七种维度的空间切换；统计图层与水务百度行政和流域相呼应。在此模块中，一方面具备GIS地图默认的常规操作功能，放大、缩小、图层切换，空间拉框选择分析（四个服务）等；另一方面配合其他三个模块实现专题图展示、统计图分析以及要素定位等功能。

④详细信息

在用户选择了单个要素后，查看关于此要素的相关全部关联数据，主要包括：概要信息、图片信息、动态数据、关联信息和详细指标。

（2）程序架构

从编程人员开发视图的角度上，将各类数据和功能拆分、提取、整合成小的单元，按照软件模块的方式进行组织和管理。本着松耦合、高内聚的宗旨，为提高开发效率、降低费用以及易维护的实际需要，选取了SSH轻量级的技术架构，程序按照MVC模式进行分层。分别为：客户层、表示层、业务逻辑层、集成层、资源层、基础设施层。

①基础设施层

基础设施层是平台建设必要支撑与保障。根据平台建设需求，利用北京市水务局现有网络以及安全体系环境，本次工程建设其他标段采购了软硬件设备，用来支持该平台建设。

②资源层

重新构建新综合库。在新综合库中增加元数据库、空间数据库、基础库、图片库，这些数据构成静态数据，与已有的动态监测数据构成的监测库和经过业务统计整编后的历史数据生成的业务库共同支撑北京市水务局的数据服务。建立基础水信息库（项目库），支撑平台业务应用。

③集成层

承担着建立和维护与数据源连接职责。该层指导数据库通过Java数据库连接（JDBC）进行通信。本层将利用综合库数据，建立数据之间的关联关系，建立数据索引，数据检索等多种数据服务。完成CA认证、空间共享服务平台等系统的接口配置工作，为业务逻辑层提供数据支撑。

④业务逻辑层

业务逻辑层是架构的核心价值部分，包含控制器构件中应用逻辑部分。此部分集中在业务规则的制定、业务流程的实现等与业务需求有关的系统设计，主要负责业务领域的处理，负责逻辑性数据的生成、处理及转换等业务逻辑相关内容。此层负责实现地图模型的操作、统计模型的计算、目录模型的搭建、检索模型的查找等，接收表示层的请求，并将结果输出给表示层。

⑤表示层

包括MVC框架中的视图和控制器构件。在此层，实现用户所见的功能模块的搭建，实现基础水信息服务功能。实现水普专项成果和水务数据的综合检索、浏览；重点水务要素的空间分析、属性统计等显示功能。从而实现平台设计之初的 “四个服务”理念。在表示层的模块设计中，为降低开发成本，统一了界面整体风格，采用代码复用的方式将表示层分解成若干个小模块，每个模块只负责一小部分功能，通过对这些模块的排列和组合实现整个业务应用功能。表示层主要面向前端页面展示部分，大部分页面共用一个基本布局，然后按照功能需求细化出若干个小的模块，对这些“模块”进行复用，页面与页面之间共用块可以通过调用相同的 “模块”来实现。

⑥客户层

通过局域网，用户可以使用web浏览器登录平台访问。

4.水务空间信息共享服务系统

水务空间信息共享服务系统是基础水信息平台建设的一部分内容，负责统一管理水务空间信息资源，对外发布水务空间信息服务，全面支持水务资源开发利用类项目建设。系统主要由水务空间共享资源服务、水务空间资源服务管理、水务空间数据标准化检查、水务空间数据库管理及水务空间数据拷贝共享安全共五部分内容组成。系统外发布水务空间数据共享服务图层，包括水务基础空间数据、水务专题空间数据等内容。

（1）空间数据开发接口

水务空间信息共享服务系统提供数据接口API,实现地图环节的调用与操作。基础水信息地图API是一套由 JavaScript语言编写的应用程序框架接口，它能够帮助网站中构建功能丰富、交互性强的地图应用。基础水信息地图API具有丰富的地图接口包括：基础地图API、地图分析API和地图业务API三大模块，其中基础地图API包含地图漫游、地图基础操作、空间数据操作、资源叠加API，地图分析API包含地图量算、地图空间查询、路径分析和缓冲分析API，地图业务API包含多地图对比、地图播放等。

（2）数据资源管理

经过水普数据梳理入库工作，普查静态数据与综合库业务数据实现了规范统一。综合库中的基础数据库用以存储水务管理所需要的各类数据相对稳定、更新频率低的基础信息，在这里主要是指普查成果中属性数据的对象相关信息。每张对象表存储所属要素指标等基础数据信息，在60余类对象表中，存储了13万余条要素记录。在基础库中主要存储包括基础数据、关系数据和字典数据三部分内容。空间库中存储北京水务局涉及的各类空间数据资源，包括矢量数据、航空影像数据和DEM数据。包含地图展示中“5+4+N”类的专题图、基础图和统计图的现时和历史数据，以及通过数据共享，再加工的专题图成果数据。基础库中每个对象设计了图属关联表，保证对象一致性。

目前基础水信息平台中数据展示部分访问综合库中的基础库，地图展示部分则调用综合库中的空间库。对于同一个对象，通过图属关联表，实现对象的属性数据编码和空间数据编码的一一映射，实现关联。

建设基于水普数据的基础水信息平台是水务数据中心核心内容。基础水信息平台作为发挥水务普查成果效用的重要手段，将海量数据成果按照水务信息化建设的总体要求进行资源梳理，形成统一的、标准化的数据管理体系以及应用、发布和共享模式。基础水信息平台也将依托平台的共享信息与支撑功能与业务相结合，有针对性的扩展性开发空间分析、可视化管理、动态监测与评价示范应用系统，突出展现平台信息服务内容以及水普成果的应用服务能力。

二、水普成果在北京市河长制管理中的运用

系统建设采用 “一图一库一平台”的总体架构，面向河长、河长办、巡查人员和公众四类用户，充分利用水普工作成果，借助在线系统、移动APP、微信、智能语音分析、知识图谱库等技术，按照统一规划、统一标准、市区两级分级建设的模式，由市级河长办制定河长制管理信息系统建设技术指南和标准规范，保持市区两级系统统一要求、信息共享、互联互通。

按照信息化建设统筹集约与共享的要求，本项目充分利用现有的综合库和基础水信息平台的地图资源和地理信息服务平台，在此基础上开发河长GIS应用 （本项目不新采购GIS平台）。基础水信息平台是整个项目的资源存储与应用服务中心，建设与基础水信息平台的数据共享与服务接口，实现资源与服务的共享。

1.数据资源集成

按照现有水务综合库存储规范，在原有数据库中建设河长制主题库，包括河长制业务主题库和河长制主题空间数据库两部分。其中河长制业务主题库为各级河长数据、管理考核性数据和污染源数据等；河长制主题空间数据库包括河段等矢量数据和专题图件。河长制业务主题库将纳入水务综合库，河长制主题空间数据库将纳入水务综合库中的空间库。河长制配套标准规范建设河长制空间数据加工河长制信息分类与编码。

（1）河长制静态数据与综合库动态数据关联

将河长制静态数据与综合库中已有动态实时数据进行关联，就是综合库中基础库和监测库实现数据的映射关系，二者合一共同构成业务数据。需要通过河长制静态数据的唯一编码与监测库的对象编码一一对应，形成对应表完成关联。

（2）河长制静态数据与空间数据挂接

北京市河长制管理空间数据主要包括区县河段矢量数据、乡镇河段矢量数据、行政区划矢量数据、地图数据、12大片区矢量数据，425条河流矢量数据、水库矢量数据、湖泊矢量数据、遥感监测矢量数据。专题图件制作包括用于河长制日常业务管理和系统中断面、污染源、治理项目等专题图件的制作。为便于信息共享和应用服务，需要以空间库中的河长制专题空间数据的空间要素为基础，建立与综合库中的河长制业务主题库中的基础属性数据的关联表，从而实现图表互动与关联分析。

2.地图开发接口集成

基础水信息平台作为应用支撑，系统管理及地图功能定制等功能均通过标准的数据接口发布并调用，并能对外提供统一、规范的数据与业务功能服务接口，实现与基层水信息平台以及相关业务单位的其他业务管理系统的数据获取或交换的接口，在保证基础信息及时准确的基础上实现有效的数据交换与共享。根据水务空间信息共享服务系统提供的 《水务空间库及共享服务系统服务接口说明》调用基础水信息平台的空间数据服务，以及功能服务接口，开发完成河长制信息管理的GIS相关功能。

河长制管理系统的地图展示部分，通过二次开发数据接口API,直接调用空间库原有的水资源、国土、DEM、基础测绘和航片等基础图层。按照河长制展示内容和展现要求，制作了各类专题图层。系统进行GIS展示时，按照业务主题要求，进行二次开发，使其具备图层管理、切换、地图基本操作和空间地理统计等功能。 ■