河长制河湖调查信息采集管理系统设计与应用

吴 芮，韩锦琳，宋 广

（河南省水利勘测有限公司，河南 郑州 450003）

0 引言

2016 年 12 月，《关于全面推行河长制的意见》的印发标志着河长制从地方实践探索正式上升成为国家意志[1]；2017 年 3 月，“全面推行河长制”首次被写入政府工作报告。其中一河（湖）一策方案编制工作是全面落实推行河长制、加强河湖治理与保护的重要基础工作与不可或缺的重要环节[2]，编制方案的基础工作是梳理河湖现状存在的主要问题与原因，因此梳理河湖现状，进行全面准确的河湖调查将为河长制的完善和落实提供强有力的支持。

河湖调查存在着调查范围广、实地情况复杂、任务繁重、时间紧张的新形势，随着智慧、信息水利等信息化发展目标的提出[3]，通过先进的信息化技术，搭建及时高效的河湖现状信息采集与管理系统，将为河湖调查工作提供强有力的支持[4]。

1 系统设计方案

系统在设计过程中，充分结合河湖调查的业务操作流程，围绕信息采集、上传入库、管理输出 3 个环节展开，并解决整个业务流程中存在问题，简化调查流程，提高河湖调查的自动化、信息化水平。

1.1 整体架构

系统采用多层次架构设计模式，分为以下几个基础层级：

1）数据层。河湖调查信息数据库包括河湖、各类调查要素、用户、系统管理及多媒体等信息。

2）服务层。主要包括天地图综合地图、省市地名、保证数据传输安全的加密、工作流中间件，以及各应用系统的应用等服务。

3）应用层。主要包括河湖外业调查 App、调查信息管理、调查信息报表输出、调查信息专题图出图等子系统。

4）用户层。根据业务流程及使用人员，主要分为外业数据采集、调查信息管理、成果审核等用户。

1.2 数据设计

根据河湖调查业务流程及系统功能运行的需求，数据库设计遵循实用可靠原则。采用 SQL Server 数据库存储数据，各类信息存储在数据表中，同时在数据表中以路径形式存储照片等多媒体信息，极大地节省了数据库存储空间。

整个系统涉及河湖信息采集、调查信息补充完善、信息审核等多个环节，系统中数据的流转过程如图 1 所示。

1.3 功能设计

河长制河湖现状调查信息采集与管理系统平台与河湖外业调查 App 共同构成河长制河湖现状调查系统，两者一内一外，功能互为补充[5]。

1.3.1 河长制河湖现状调查信息采集与管理系统平台

该平台属于 C/S 结构，基于 Windows 系统，布设在电脑端，主要实现各类调查要素调查信息、成果、系统分级等管理，以河流为一个整体，智能化协助内业人员整理外业调查信息，生成调查成果，为内业人员编写一河一策方案提供高效的整理手段[6]，具体分为以下几个管理模块：

图 1 系统的数据流转

1）地图管理模块。地图管理包括地图的基本操作，地图上直接进行调查信息查看、编辑及地理信息录入等，同时还可在地图上自动编号。

2）数据管理模块。数据管理主要针对于调查信息的基础数据管理操作，包括调查信息和数据库维护的管理[7]。a. 调查信息管理。包括对 15 类调查信息的增删改查，同时提供自检、审核和自动及手动编号。满足外业调查人员对已调查的河湖信息的自检和内业整理人员对外业调查信息的补充、修改、审核、编号调整等需求，为成果导出奠定数据基础。b. 数据库维护管理。包括数据库备份、日志监控和系统恢复等管理。出现意外时，可以完整地恢复数据库。

3）成果管理模块。成果管理主要针对于整理后的调查信息成果批量导出，包括图片、表格数据、地理信息导出。在确定河流后，以 SHP 格式导出该河流所有调查点的地理位置、名称及编号，方便叠加地形图，完成出图工作。

4）系统管理模块。对政区、河流、用户、系统设置进行统一管理，并提供相应的管理维护界面，同时对手机端和电脑进行统一的用户和角色判断。

1.3.2 河湖调查 App

河湖调查 App 应用于手机终端，基于 Android Studio 环境进行开发，数据采用自定义的文件格式在移动终端设备上存储，主要实现各类调查要素的定位、取景、暂存、上传、查看、统计等功能，依照一河一策编制大纲设计调查要素，方便外业人员在复杂的调查环境下使用。主要模块如下：

1）地图定位模块。基于 GIS 平台，运用全球卫星定位、移动互联网等技术手段，定位用户当前位置，方便用户确认调查点位置，进行定位采集。

2）数据上传模块。实现调查点的上传，同时根据移动流量限制和复杂的外业调查环境，提供暂存功能，在网络环境较差的情况下可使用该功能暂存调查信息，待网络环境恢复再进行上传。

3）数据管理模块。可对信息进行删除、修改、上传和重新上传操作。对于暂存信息，提供单个和批量上传功能。

4）系统管理模块。包括外业前基本信息和个人设置，外业前信息设置可在调查前设置政区、河流、支流，避免重复设置。

2 系统设计关键内容

2.1 调查信息内容组织形式制定

依照《河南省一河一策报告编制细则》，对细则内容及一河一策编制附表进行研究，规划设计调查信息要素；并实时跟进细则，对相应修改做出及时调整；同时与客户沟通，增加部分大纲上没有但用户需要参考的调查信息，以直接产出符合一河一策报告编制细则成果为目标，最终研发出符合用户使用习惯的调查列表。

15 类调查信息包括：取水口、排水口、排污口、沿河工业企业、沿河养殖场、沿河垃圾、居民聚居区、河道内采砂、涉水建筑物、桥梁、拦河闸坝、生产生活污染、农田侵占、河湖现状及用于补充的其他类型。在这 15 类基础上，提取相同属性与必填信息，主要包以下几点：

1）外业前设置信息。采用外业调查前即可设置信息内容，只需设置 1 次，不必重复选择。

2）固定信息的选择项。通过采集用户会用到的属性内容，提炼出相应的选项内容，使用户在外业调查过程中不需再进行文字输入，只需点击选择即可，如排水口中取水类型包括明渠、泵站、涵闸、管道、其他等选项。

3）确保重要信息上传完整的必填项。包含重要信息的同时，以方便外业人员填写为准则，设置名称、左右岸、照片等内容，避免外业复杂环境下的漏填返工情况。

4）手机自动获取项。其为获取用户位置与时间提供了方便，包括：经纬度、具体地址、调查时间及调查员的获取。

2.2 调查信息整合与编号

由于外业采集信息不能满足一河一策方案的编制，仍有大量复杂的审核整理工作待内业完成。为加速整理，减轻内业工作量，设计了自动与手动编号的功能。自动编号可通过设置起始点，计算河流中所有点的经纬度，得出与起始点最近的调查点，按由小到大的顺序进行编号。考虑到河流多变，存在分支、蜿蜒的情况，无法根据经纬度准确 1 次计算，增加了再次自动编号的功能，通过设置起点及起点编号，计算河流中所有大于该编号的调查点，再次进行编号。对于情况特殊的调查点，系统还提供了手动编号，作为补充手段。

3 系统创新与应用

3.1 系统创新点

梳理了河湖调查中调查采集、数据管理、成果输出等流程，将外业调查的流程标准化。在调查过程中，对调查内容的类型、具体内容等进行了规定，从源头保证调查成果的质量。同时，依靠标准化流程，普通外业调查人员在进行简单技术培训后即可完成调查任务。利用数据库技术，能够将调查的多种成果类型进行整合，属性、空间位置、照片等多媒体信息存储在同一个数据库中，节省后期整理需要的大量时间和人力，提高整个调查工作的效率。利用互联网技术，外业调查与内业整理实现数据的互联互通，实时更新汇总，强化内业设计人员对外业调查的指导作用，及时进行更新反馈，保障外业调查成果的质量[8]。

3.2 系统应用

目前，系统已持续运行 18 个月，实际应用在河南省 11 个地市，包括郑州、开封、洛阳、安阳、鹤壁、新乡、许昌、商丘、信阳、周口、驻马店等；同时还在海南省实际运用，总计采集调查数据近 7 万条，为河长制一河一策编制提供了强有力的信息化支撑，为以后河长制信息化中，河湖调查信息大数据入库奠定基础。在系统的运行过程中，从试用到实施阶段，由于用户量的不断增大，存在需求与性能双重提升的要求。深入了解用户的实际需求，实地调研，从整体和细节各方面给出优化。根据调查内容的改变，及时作出调整；将编号功能自动化，进一步缓解业内人员的工作压力。同时，适应各种型号的手机，良好地支撑了系统的运行和实用。

4 结语

以河长制河湖调查为对象，综合利用互联网和GIS 技术设计了河长制河湖现状调查信息采集与管理系统。实现了数据收集的快捷化，数据管理系统化、直观化，空间数据查询的便捷化及统计报表生成自动化，极大地提高了信息采集与管理的效率，更好地为河长制工作的推进奠定了数据基础。系统虽然满足了当前需求，但仍存在改进的地方，主要包括通过完善数据共享机制，实现调查数据与各级河长制信息管理系统的无缝融合，形成数据流转的完整闭环，实现真正意义上的水利智慧化。