南水北调水源地保护专项行动系统设计与应用

2023-03-22任威振孔卫瑞

河南水利与南水北调 2023年1期

任威振，孔卫瑞

（河南省水利勘测有限公司，河南郑州 450003）

0 引言

南水北调中线工程是一项特大型利民调水工程，解决了沿线城市生活用水问题。为摸底和整治水源地范围内问题风险，加强对水源地污染防治，落实生态保护、风险管控、绿色发展等各项任务，迫切需要对丹江口库区、南水北调总干渠保护区内排污口、固体废物、农业面源、居民建筑等13 种类别的问题进行拉网式排查。

南水北调中线工程水源地环境问题排查面临排查范围广、实地情况复杂、问题点位隐蔽难以发现、时间紧任务重等形势，使用常规方式进行排查，会花费很多人力物力，而且耗时长、容易遗漏问题，因此急需数字化、信息化、现代化管理手段来支撑排查工作的进行。通过使用GIS 平台、遥感解译、移动端APP 等先进的信息化技术，搭建及应用南水北调水源地保护专项行动系统，可以为水源地排查工作提供有力的帮助和支持。

1 系统设计

1.1 系统总体结构

南水北调水源地保护专项行动系统分为Web管理后台和移动APP排查端，同时使用B/S与C/S模式，采用面向服务的三层架构，基于MSSQL 数据库，使用Entity Framework 提供数据库到模型之间的映射，依托ArcGIS地理信息平台及Android移动端开发，总体结构如图1所示。

图1 系统总体结构图

系统后端采用Restful API接口、前后端之间通过Json数据交互技术实现数据流转，运用统一的后端平台，解决信息服务多元化、Web 管理后台和移动APP 端信息共享、数据一致性问题。

1.2 功能模块

系统采用Web 管理后台和移动APP 排查端2 个子系统，2个子系统内外结合，数据统一，功能结构如图2所示。

图2 系统功能模块图

1.2.1 Web管理后台

Web 管理后台使用B/S 结构，运行在PC 浏览器上，主要由解译人员、认定及审核人员、问题整改人员和系统维护人员使用，是系统重要的组成部分。Web 管理后台包括一张图、问题列表、统计分析、系统设置等四个功能模块。

一张图：使用ArcGIS 平台，叠加天地图影像、卫星遥感影像、行政区划、问题点位及图斑、南水北调保护区界限等图层，将问题点及图斑根据不同状态分色可视化展示在地图上。通过选择排查整改状态、选择政区、控制图层显隐等方式，过滤相关问题点位。点击具体的某一个点位，系统自动调用ArcGIS API和后端Restful API，获取这一点位信息，并加以展示。一张图同时包含解译功能，通过叠加高分遥感影像，可以让多名解译人员同时以“上帝视角”对问题点位置进行标记，方便排查人员根据定位前往排查。

问题列表：可根据多种条件，过滤出符合要求的疑似问题点位列表，并可以对查询结果导出Excel 表格和问题清单。可对列表中点位信息进行信息修改、认定、审核、填报整改信息等。

统计分析：统计分析模块分为进度统计、区域分类统计、汇总统计3 种功能，可对排查和整改过程中进度把控，统计各个地市、县区内每种类型的问题数量，统计各类型及细分类型的推送数量、已排查数量、属实数量、存在问题数量、已整改数量等信息，并通过表格、统计图等形式展现统计结果。

系统设置：系统设置可对涉及的政区、机构、河流水库、角色权限、用户、系统字典等系统运行过程中必要的基础数据进行维护，提供相应的管理界面和查询接口。通过设置用户及关联的角色，同时对Web 管理后台和移动APP 排查端用户权限进行配置。

1.2.2 移动App排查端

App 排查端使用基于Android 开发的App，采用C/S 架构，主要由现场排查人员使用。App排查端包括一张图、问题点导航、排查结果上报、历史数据查询等4 个功能模块。一张图：App的一张图采用离线ArcGIS地图，避免在野外网络不好的情况下影响排查工作的开展。根据提前在后台设置的人员权限，将有权操作的离线矢量点位数据加载到影像底图上，让排查人员能轻松辨别疑似问题点位所在的位置及排查状态。问题点导航：点击一张图上的疑似问题点，选择导航功能，会自动调取手机上已安装的导航软件，如高德地图、百度地图、腾讯地图，自动规划从当前位置到疑似问题点位置的路线。排查结果上报：排查人员到疑似问题点位置后，根据实际情况在APP上填写此疑似问题点是不是属实，并添加问题描述，可在APP中自动获取或手动填写问题点详细地址，拍摄现场照片，上传到系统。如果野外手机信号不好，数据不能有效上传，可将填写信息、照片等暂存到手机上，回到驻地后统一上传。历史数据查询：通过指定查询条件，查询符合要求的已排查数据，如果发现数据有误，可在此对信息进行更正。

1.3 排查工作流程

1.3.1 解译阶段

解译过程是整个排查工作的重点和入口点，使用高分影像，在地图上筛选一遍，直接定位问题的位置，避免排查时在现场毫无根据的寻找。解译人员在系统中打开一张图集成的高分遥感影像，按照解译标准，在丹江口库区、南水北调总干渠保护区内找到可能存在问题的位置，在对应位置添加标记，填写基本信息并截图，保存进数据库完成疑似问题点解译。

1.3.2 排查阶段

因为解译工作是解译人员根据高分影像目视处理的，可能因为遥感影像存在云雾或者解译人主观因素，导致解译不正确，因此需要人工到现场核实一下，确认问题是否属实，并记录问题现场情况。排查人员在移动APP中登录Web管理后台提前分配好的账号，系统根据权限在地图上展示需要排查的疑似问题点位，排查人员选择需要排查的疑似问题点，导航到点位附近，在APP中填报疑似问题点信息，拍照上传。

1.3.3 认定及审核阶段

排查人员在现场记录和上传疑似问题点信息后，Web管理后台自动同步疑似问题点信息到一张图上，县级人员在Web管理后台，根据现场记录的信息，对疑似点进行认定是否存在问题风险，填写认定理由，如果是存在问题风险，需要填写整改措施和整改时限。县级认定结束后，经市级、省级审核通过后进入下一阶段，审核不通过，县级需要重新认定。

1.3.4 整改阶段

如果上一步认定某一个疑似点确实存在问题风险，需要根据认定时填写的整改措施对问题进行整改，整改完成后，整改人员在系统中上传整改结果及整改完成的照片，登记销号。

2 系统创新及应用

2.1 系统创新点

2.1.1 基于遥感影像的解译机制

通过对遥感影像的解译，提取问题点位置，避免排查时在现场漫无目的地寻找问题，节省排查人员工作时间，避免排查时多走冤枉路。系统采用统一的在线解译平台，不同用户之间分权限解译，避免造成任务重叠；解译结果直接入库，避免数据二次加工造成数据错误，保证解译效率和成果质量。

2.1.2 移动APP排查

传统排查需要寻找问题点，找到问题后在纸质表格上登记问题信息，拍摄现场照片，然后回驻地汇总到电脑上，工作繁琐、效率低、错误概率高。使用移动APP排查，可以直接使用地图导航到问题点位置，在手机上记录问题信息、拍摄照片，一键上传到服务器，避免在来回录入过程中出现数据对不上、照片找不到的问题。

2.1.3 更方便的统计方式

系统提供了进度统计、区域分类统计、汇总统计等统计功能。进度统计能自动计算实时排查进度，并对排查进度按百分比排序，方便管理人员及时安排后续排查工作；区域分类统计可按条件以树状形式展现各地市、县区中各种类型问题数量；汇总统计从推送数量、排查数量、属实数量、存在问题数量、已整改数量等方面对各种类型的问题进行分析。三种统计方式各有特点，分别以不同角度为专项行动提供数据支持和决策辅助。

2.1.4 全过程监管

系统保存了从遥感解译发现问题到整改完成销号，整个过程信息的记录，系统中每个问题的状态在地图上一目了然，联合各项统计信息，确保专项行动中排查到位、认定到位、溯源到位、整改到位。

2.2 系统应用

此系统于2021 年9 月11 日正式上线，20 d 内在丹江口库区、南水北调总干渠保护区内完成所有问题的排查工作，目前处于问题整改阶段。系统涵盖了解译、排查、认定、整改一站式操作流程，可保证问题发现、整改的准确性、全面性、高效性。同时，移动APP排查端适应多种品牌型号的手机，很好地支撑了系统的运行与使用。