安徽河长制决策支持系统理念与设计

臧东亮，王永桂，齐 航

（1.安徽省水利厅，230022，合肥；2.中国地质大学（武汉）地球科学学院，430074，武汉；3.安徽四创电子股份有限公司，230000，合肥）

建设河长制管理信息系统是全国推行河长制，以互联网+技术体系支撑河长工作的重要手段。河长制湖长制（以下简称河湖长制）是一项制度创新，各地因地制宜开展河长制管理信息系统建设，虽能很好地助力河湖长制推行工作，但并没有体现出有利于全国各地河长制系统信息的互通和共享。现有大部分系统以数据采集、展现以及统计为主，系统对数据的分析功能远远不够支撑河长湖长的科学决策。2018年1月12日水利部印发了 《河长制湖长制管理信息系统建设指导意见》和《河长制湖长制管理信息系统建设技术指南》明确了河湖长制管理信息系统建设的总体要求、主要目标、主要任务和保障措施，并确定了技术要求、业务范围、相关业务协同工作和信息安全等建设内容，这对统一全国各地河长制管理信息系统的架构、数据结构以及功能，有着重要的现实意义和长远的指导意义。在此背景下，安徽省结合实际探索构建互联互通、信息共享、运转高效和辅助决策的智能化管理平台，以全面提升安徽省河湖长制工作的信息化水平。

一、系统建设理念

安徽省河长制决策支持系统（以下简称“系统”）的建设，采取“先调研、再设计、后开发”的三步走方式，力求做到设计开发的系统在满足各地推行河湖长制工作的实际需求基础上，实现各级推行河湖长制相关单位信息系统数据共享和信息互通，同时兼具一定的技术先进性。自2017年11月至2018年6月，在调研和吸收兄弟省份先进经验基础上，确定了“依托地理信息系统、云计算、物联网、大数据、移动通信网等领域的先进技术，构建河长制决策支持系统，满足河湖长制工作信息管理、问题处理、巡河管理、监督监控和调度决策等业务需求，为河长湖长决策提供信息化支撑的建设目标和任务。系统以“一级部署、三级贯通、五级应用”的方式进行架构。系统集中部署在省水利厅，通过政务专网和公网实现省、市、县三级河长办和三级河长会议成员单位间的互联互通、实现信息共享和对三级河湖长制的业务支撑，确保省、市、县、乡、村五级河长湖长及有关人员能通过系统开展相关工作。系统建成后，将实时连通安徽省水环境监控物联网，自动获取水文、水质、遥感、视频监视等监测信息，并进行河湖水质、水生态状况和发展态势的智能分析，按需为不同层次的用户提供信息服务。为保障系统建成后能高效运行，还设计了河长制信息化工作管理、信息共享、监测监控（含视频监控和遥感等）和考核问责等制度保障体系。

二、系统总体架构

根据系统的建设理念，从数据整合共享、业务支撑等需求出发，构建包括采集层、数据层、支撑层、应用层与访问层等五层的系统架构，如图1所示。

①采集层：负责系统数据的采集工作，通过监测站、遥感、视频摄像等数据采集终端，实现对水文、水质、污染源、视频、巡查等数据的采集，并以统一的格式存储到对应的数据库中。

②数据层：负责系统数据的管理，实现数据的分类、组织、纠偏、编码、存储和维护。数据层数据类型主要包括空间数据库、水文数据库、水质数据库、影像数据库和巡查数据库等。

③支撑层：为系统应用提供信息及软件资源支撑服务，构成数据服务体系，对下汇集数据资源，对上支撑应用服务。支撑层的服务包括统一用户管理、统一地图服务、大数据分析、环境数值模拟、云计算和云直播等。

④应用层：立足于信息平台的数据资源，以服务于河湖长制各项任务的开展和业务的执行为目标，为用户提供五套应用平台，包括数据管理、河湖地理空间信息展现、河湖健康分析和预测以及河长决策支撑等应用功能。

⑤访问层：通过用户统一认证手段，自动判断用户类型，为不同用户分配不同权限并提供不同网络路径（政务专网内网、互联网）和不同应用终端（PC电脑、笔记本电脑、平板电脑、手机）的平台访问接口。

⑥两套保障：包括安全保障和管理规范保障。其中，安全保障按照三级等保的标准，对系统从边界防护、网络传输、计算环境三个方面进行全方位防护。管理规范保障是维持系统日常稳定运行和管理维护的制度体系，包括信息管理工作、数据共享、信息监测等体系的建立，以及相应的数据接口标准和数据库表结构的规范等内容。

图1 系统整体框架

三、系统实施重点

1.数据整合与集成

涉及河湖管理保护的相关信息分布在诸多部门，如何有效共享各部门现有资源，是河长制信息化建设的重要内容。安徽省河长制决策支持系统建设采用基于SOA的整合方式，从横向和纵向两个方面开展数据集成，实现对相关部门和各市现有相关数据的集成，满足多源异构数据集成的需要，确保一数一源，实现有数可用、有数可查、有数可看和有数能算的“四有”数据集成目标。

（1）横向数据集成

横向主要是以“指标互补、空间互补、信息互补”为原则，集成共享省水利厅、生态环境厅、住房建设厅、农业农村厅等省级河长会议成员单位的相关数据。河长会议成员单位将有关数据库 （静态数据一次性导入同步，其余监测性动态数据实时同步）发送并通过数据转换后，根据需求同步到本系统的数据资源池中进行存储和管理。

（2）纵向数据集成

纵向主要是以“分级上报、逐级汇总”的方式集成共享各市、县、乡、村相关的河湖长制工作数据，县级及以下的相关数据由县级负责填报。省、市、县三级河长直接向平台填报或贡献数据，以此实现全省各级河湖长制工作相关数据的统一管理。已开发河湖长制信息系统的市县，可通过通用接口，按照统一格式要求，向省河长制决策支持系统同步共享相关数据。

2.河湖长制数据库构建

河湖长制相关数据横向涉及各级河长会议成员单位相关信息，纵向涉及各级河长湖长巡河信息、河长办工作信息，相关自动监测系统获取的实时信息，以及社会公众的意见建议和投诉信息等，数据覆盖面广、类型多样、结构复杂，需构建统一的数据入库标准对数据进行标准化处理。数据库构建主要包括系统涉及的所有数据的数据目录、标准化接口、规范化表结构以及统一入库方式等方面。

（1）数据库架构

以数据整合为基础，辅助决策支撑为目的的原则，形成统一的河湖长制数据库，数据库分为静态数据库和动态数据库两大类。静态数据库主要包括基础数据库、属性数据库和空间数据库，动态数据库主要包括巡河数据库、监测数据库和业务数据库。

（2）统一数据访问

为确保系统数据的安全和一致性，系统采用统一数据访问方式。数据访问的流程是：用户端基于用户需求向系统应用服务发送数据访问请求，应用服务响应用户请求，并采用mybatis数据库框架构建数据持久层进行数据库的读写操作，返回结果。

图2 五套平台架构

（3）数据标准化入库

通过整合、集成、导入、填写等各种方式获得的数据，在统一数据接口、自动化引擎以及资源管理引擎的数据接入、转换和入库等操作的基础上，形成标准化入库的数据资源。

3.系统功能设计

（1）系统用户与功能需求

安徽省河长制决策支持系统的用户包括五级河长、河长办、河长会议成员单位、社会公众等，其中包括16个省辖市、7个县级市、54个县的河长制办公室以及省、市、县河长会议成员单位和5.27万名河湖长。不同类型的用户对系统有不同的需求，系统需全面满足河长制工作中的信息管理、信息服务、巡河管理、事件处理、抽查督导、考核评估、展示发布、统计分析、决策分析以及移动服务等需求。

（2）系统功能架构

根据安徽省河长制决策支持系统的用户类型和用户需求，建设满足不同用户和不同业务需求的五套平台，为河长制日常工作、河长湖长决策调度等提供支撑。五套平台的相互关系如图2所示。

五套平台中，河长制业务管理及信息服务平台，主要针对横、纵向数据共享，进行数据信息的采集和管理，确保不同用户和不同单位的信息能快速、及时上传，并形成全省河长制信息的一数一源体系，保障横、纵向数据的统一和河长制工作的标准化数字操作。河长制业务移动平台，面向河长和河长制督查人员，提供河长制移动办公功能，实现信息服务平台的部分业务功能的掌上化办公。安徽省河长制地理信息系统平台，利用GIS技术、3D虚拟地球技术等先进的数据展现技术，结合“水利一张图”，全方位展现安徽省河湖的空间数据。安徽省河长制省级调度平台，以满足省级河长的决策调度需求为主要目标，通过集成环境数值模型、人工智能、大数据分析等先进的数据分析技术，为河湖水资源水环境健康评价、趋势预测、应急调度以及决策优化提供支撑。河长制信息发布平台，则重点面向广大社会公众，满足公众看水、管水的需要。五套平台相辅相成、全面覆盖安徽省河长制参与人 （单位）及其业务的各个方面，共同支撑河长制的开展，实现安徽河长制的“数字化、自动化和智能化”。

（3）系统核心功能

①河湖长制日常工作支撑

五套平台的设计和建设的核心内容之一是满足安徽省全面推行河湖长制过程中，河长湖长、河长办和河长会议成员单位的日常办公、巡河、考核以及公众参与河湖长制等需要。按照工作内容和业务流程，将河长日常工作分为河长会议、巡河管理、事件处理、抽查督导、考核评估、展示发布和投诉举报等功能模块，各模块所涉及的具体业务如图3所示。

日常工作业务中，大部分功能在河长制业务管理及信息服务平台和河长制业务移动平台实现。其中，巡河管理通过业务移动平台的专有巡河APP实现；而时间处理、抽查督导则通过专有河长通APP实现；投诉举报通过信息发布平台实现。

②河长湖长调度决策业务支撑

安徽省河长制决策支持系统在满足河湖长制日常工作基础上，围绕河长制六大任务开展，通过各种手段分析功能，着力呈现河长制工作中水资源保护、水污染防治、水环境治理、水域岸线管理保护的核心数据分析内容，以辅助河湖长决策。系统的决策支持功能主要包括：水资源和水环境评估与预警，突发风险应急决策、遥感视频智能监控和河长调度决策优化等功能模块，业务框架如图4所示。

河长决策支持业务中，主要的分析技术包括流域非点源模型、水体环境数值模型、突发事故模拟预测模型等数值模型，遥感视频智能监控采用视频和遥感影像自动识别技术、基于tensflow的图像智能识别技术等技术方法，而调度优化决策，则利用专家知识库、智能优化等技术手段来实现。河长决策支持业务，通过后端服务的形式，构成系统支撑层的核心内容，并在安徽省河长制省级调度平台和河长制地理信息系统平台中进行呈现。

图3 河长制日常工作支撑功能

图4 河长决策支持业务架构

四、结 论

安徽省河长制决策支持系统，以实际需求为导向，在满足国家河长制及其信息化整体布局要求的前提下，突出对河长湖长履职和决策的支撑。系统设计既考虑到横向和纵向的数据整合与集成，又充分考虑了不同部门和不同层级河长湖长履职与考核的需要。安徽省河长制决策支持系统，通过研发河长决策支持业务模块，突出对河长决策的支持，相比于现有河长制系统具有一定的特色。而这涉及水资源、水环境和水生态保护与治理的各个方面，是现有河长制系统中较少实现却亟须研发的功能。只有实现了河长制决策支持业务中的相关分析功能，才能准确回答河长制推行过程中，水资源、水环境和水生态“有什么问题、问题在哪里、如何解决问题”等一系列疑问，这是将监测数据从静态转变为动态，实现用数据说话的必由之路，也是河湖长制推行过程中的切实难题。可以预见，系统建成后能有效提升安徽省河湖长制工作的信息化水平，能准确回答安徽省水资源环境的疑难问题，为安徽省全面推行河湖长制提供现代化的信息管理手段，对构建安徽省河湖治理保护长效机制，具有一定的社会、经济和生态效益。