生态环境保护“十四五”规划信息化平台构建与初步设计

董凯辉 张宏锋 叶晓颖 廖宝淦 向男

摘要：为探索环境规划领域信息化方向，有效支撑环境保护、环境研究、科学决策相关工作，以湛江市为例，基于前后端分离技术，采用Python的Flask框架厦Javascript的Vue.js框架技术，开发部署了稳定高教的后端服务器、数据库厦前端应用展示界面，通过数据资源数字化、可视化等方式，实现了湛江市生态环境保护“十四五”规划信息化平台。该平台可实现环境规划中的规划目标、任务、重点工程的实时调度、数据更新、标准化处理以厦统计分析等功能，同时针对地理空间数据提供了三维可视化地图展示功能，可对空间数据的分布、属性进行深度挖掘分析，为环境规划提供智慧决策支持。

关键词：环境规划；湛江市；信息化；Python；Vue.js

中图分类号：X32 文献标志码：A

前言

随着信息化技术与计算机模拟技术的发展，生态环境保护正在逐渐朝着更加科学化、精准化、智能化发展，各类辅助决策工具使得环境管理和治理工作更科学有效，从而带动了整个生态环境保护的转型以及效率的提升。文献分别利用WebGIS、ArcEngine、GeoProcessing等技术构建了环境大数据平台。虽然越来越多的信息化技术手段应用到环境监测、环境影响评价、环境地理信息中，但在环境规划领域中的应用却少之又少。

以湛江市生态环境保护“十四五”规划信息化建设为例，充分运用计算机网络、数据库、地理信息系统等技术，开发了湛江市生态环境保护“十四五”规划信息化平台，全面管理和展现规划的要求、目标、任务、工程等内容，为环境管理决策人员、公众提供一个规划信息获取与共享的平台。

1系统设计

1.1总体架构

为提升开发效率，避免传统开发模式中前后端耦合度高的问题，平台采用SPA（Single-pageappli-cation）前后端分离技术，前端主要以Vue.js为框架，采用HTML、CSS、Javascript开发。Vue.js是一套构建用户界面的渐进式框架，基于MWM的前端开发的架构模式，采用自底向上增量开发的设计。Vue允许采用简洁的模板语法来声明式地数据渲染进DOM，并且能够组件化开发，允许使用小型、独立、可复用的组件构建大型项目。后端采用基于Python的Flask框架，Flask是一个使用Python编写的轻量级Web应用框架，基于Werkzeug WSGI工具包和Jinja2模板引擎，可以快速开发Web项目。数据库采用PostgreSQL，PostgreSQL是一种特性非常齐全的自由软件的对象一关系型数据库管理系统，与PostGIS结合后，在地理信息行业发挥了重大作用，能够存取点、线、面多种格式的矢量数据。采用GeoServer实现空间地理信息的展示和发布，利用GeoServer可以方便的发布地图数据，允许用户对特征数据进行更新、删除、插入操作，支持PostgreSQL、Shapefile、ArcSDE、Oracle、VPF、MySQL、Maplnfo，支持上百种投影，能够将网络地图输出为JPG、GIF、PNG、SVG、KML等格式。

平台架构主要包括用户层、应用层、数据层、基础设施共四个组成部分，平台架构见图1。

1.2开发及运行环境

本平台的开发环境为Visual Studio Code 2021，服务器操作系统采用Iinux的CentOS7.6系统，系统运行的硬件环境不低于2GHZ单核CPU或1.5GHz核CPU、不低于2 GB可用内存空间、不低于100 GB可用磁盘空间。

1.3数据库设计

根据平台需求，数据库设计为主数据库和空间数据库。主数据库主要负责基础数据的增、删、改、查，包含若干专题数据库，如规划目标数据库、规划任务数据库、规划工程数据库等；空间数据库，负责地理空间数据的存储，存储点、线、面多种矢量数据。后端接口通过空间数据库引擎和各类专题数据库中的数据进行对接转换处理，经过处理和分析后的二次数据传给前端调用渲染。

数据库格式设计严格按照《环境信息元数据规范》（HJ 720-2017）、《环境信息数据字典规范》（HJ723-2014）、《环境数据库设计与运行管理规范》（HJ/T 419-2007）等标准规范执行。各个数据表字段类型结合湛江市生态环境数据规范设计，对涉及到的水、大气、土壤、污染源、社会经济、空间数据等信息进行规范编码，提高平台的扩展性和稳定性。

2功能设计

本平台共设计了7大功能模块，涵盖数据查询、展示、填报、编辑等多种功能，功能模块包括规划编制思路、规划目标、规划任务、重点工程、进度填报、指标管理及统计分析模块，平台功能结构如下：

（1）规划编制思路模块。在规划编制思路方面，主要对湛江市生态环境保护“十四五”规划编制思路进行展示，展示方式分为视频介绍和文字介绍。其中文字介绍主要由编制进程、十三五规划成效、十四五面临形势三部分组成。

（2）规划目标模块。规划目标模块主要针对湛江市21项生态环境指标进行可视化分析展示，按照指标类型分为环境治理类（12项）、应对气候变化类（1项）、环境风险防控类（4项）及生态保护类（4项）四类指标。平台提供对时间和空间两个纬度的钻取分析功能，统计分析目标的级别、基准值、规划值、范围、现状值、属性及进度。平台数据库中存储的信息涵盖湛江市及各个区县目标的历史数据，可对历史数据进行再现，体现“十四五”规划的历史进程和卓越成果；通过目标值的长时间序列变化，发掘生态环境的变化趋势，并对不利情况的潜在性发出预警。

（3）规划任务模块。在规划任务方面，主要展示湛江市的11项主要任务，基于任务涉及的数据包含空间和非空间属性，表达方式具有较多的类型，比如柱状图、折线图、热力图、地图等。空间属性的数据存储在地理空间数据库中，通过GeoSe Iver服务器调用并发布瓦片图层。

（4）重点工程模块。在重点工程方面，主要包含对重点工程的实施进度、空间分布、建设内容等指标进行统计展示。

（5）指标管理模块。指标管理模块主要针对目标和工程的管理，该模块在登录角色为管理者角色时显示。前端应用层可根据规划需要发布目标和工程，并可及时根据规划进程进行修改调整。

（6）进度填报模块。进度填报主要针对目标和工程的数据填报，这一模块根据登录用户的所属区域显示对应的需要填报的工程和目标。用户角色分为湛江市、赤坎区、麻章区、霞山区、坡头区、吴川市、雷州市、遂溪县、廉江市、徐闻县10种。

（7）统计分析模块。在统计分析方面，主要包括规划目标进度总览、规划目标汇总统计、重点工程实施进度总览、重点工程汇总统计等功能。

3平台展示及应用

根据平台架构设计和功能设计的相关要求，按照“系统化、流程化、自动化”的建设思路，采用基于Python的Flask框架及JavaScript的Vue.js框架的前后端分离相关技术进行平台的设计开发，实现了湛江市生态环境保护“十四五”规划信息化平台中规划编制思路、规划目标、规划任务、重点工程、进度填报、指标管理、统计分析等功能，具体描述如下。

3.1规划编制思路

规划编制思路模块主要分为视频和文字两部分，主要包含对“十四五”规划思路、“十三五”规划成效、“十四五”面临形势三部分的展示。用户可点击上方tab标签切换规划思路的展现形式，见图2。

3.2规划目标

规划目标涉及的目标较多，主要分为环境治理、应对气候变化、环境风险防控、生态保护四种类型的目标。

模块基本操作包括点击上方tab标签，切换显示的目标指标类型，如图3所示。通过点击二级指标，可显示该目标的历史指标数据图表的弹窗；通过点击表格中的范围，可显示该指标对应的湛江市各区县的目标指标数据的弹窗。

3.3规划任务

规划任务模块的查询功能主要分为地理空间信息展示和常规图表展示两种方式，以任务1（空间管控）为例，如图4所示，用户点击相应图层可展示图层的相关空间属性信息。地理空间信息的图层数据量丰富，涵盖重大产业合作与创新平台分布、“三线一单”生态环境空间分区管控、森林资源分布、重要海洋生态系统分布、大气功能区分布、大气污染源分布、水资源利用分布、水环境治理工程分布、人河排污口、美丽海湾、畜禽养殖场、生态保护红线、生活垃圾处理点、危废处理点等图层。

3.4重点工程

重点工程模块主要从空间和时间两个维度对湛江市生态环境保护“十四五”规划中的重点工程进行可视化分析。界面左侧为重点工程的空间分布，并且根据工程的实施进度划分为立项、审批、实施、验收四个阶段，在地图中以不同颜色区分进度，如图5所示。

其中重点工程详细信息以表格弹窗形式展现，重点展示工程名称、工程所属地、起始时间、结束时间、最近填报时间、阶段、进度及建设内容等信息。

3.5进度填报

进度填报模块主要针对目标数据和工程数据，不同所属地的用户登录后显示其对应的填报任务。如图6所示，填报任务的完成状态通过不同颜色区分，用户可对任务状态进行筛选，点击填报任务右侧的编辑按钮可进行信息填报，并且针对已填报数据设置了更新填报、撤销填报的功能，方便用户进行填报数据的更新操作。

3.6指标管理

指标管理模块主要针对规划目标、重点工程两个模块的目标、工程信息管理。在目标管理界面中，用户对市范围及区县范围发布目标任务，发布目标的信息有一级指标、二级指标、发布范围、基准值、目标值、指标属性等。为方便后续管理，平台还设计了发布目标的更改、删除、导出及重新调度的功能；工程管理界面中，用户对市范围及区县范围发布工程任务，发布工程的信息有工程名称、范围、起始时间、结束时间、调度时间、资金需求、建设内容等。与目标管理界面一样，工程管理同样提供了工程任务的新建、删除、更改、导出及重新调度的功能，为工程任务的后续更新维护提供可行性操作。

3.7统计分析

统计分析模块主要有进度总览、目标进度、工程进度三个功能。进度总览界面统计分析展示目标及工程的完成情况，统计信息细分到区县维度。目标进度和工程进度分别是对规划目标和重点工程的汇总统计分析。

3.8平台应用与验证

将平台部署应用至湛江市，试运行期间完成录入环境数据数千条，其中包括有关环境的空间数据、时序数据和社会统计数据等，高效支撑了平台的运行及应用。

在上述条件下，平台发布完善湛江市生态环境保护“十四五”规划21项规划目标、11项规划任务及60余项重点工程。环保部门及时跟进相关规划任务的落实情况，针对进度落后的规划目标及重点工程重点督促和管理，有效落实了生态环境保护“十四五”规划。

4结论

生态环境规划信息化是中国生态环境大数据未来的发展趋势，是环境可持续发展的重要战略部署。随着生态环境保护“十四五”规划进程的展开，现代环境正向着数据化、信息化的方向迈进，关于生态环境规划信息化技术的研究意义重大。以湛江市生态环境保护“十四五”规划调度平台为例，通过数据资源数字化、可视化，从时间、空间多维度对生态环境规划数据进行深度挖掘分析展示。平台特点如下：解决了规划目标、重点工程的实时调度、更新，展示等问题；提供了地理空间数据的三维可视化分析功能，可以直观地查看地理空间数据地空间分布、属性等信息；用户分层次管理数据填报任务，有效避免数据上传混乱、不准确等情况出现。