高芳琴，潘崇倫，邱紹偉

（上海市水務信息中心，上海 200050）

0 引言

上海市濱江沿海，地處長江河口，同時位于太湖流域下游，得益于豐沛的過境水資源，水資源總量巨大，2008 年長江徐六涇水文站年平均流量為 26500 m3/s，折合年入海水量為 8381 億 m3。但河網(wǎng)水質污染較為嚴重，全市水環(huán)境質量不容樂觀[1]。作為水質型缺水的特大城市，上海實行嚴格水資源管理制度。

為提升城市水資源行政管理能力，優(yōu)化社會服務水平和應急處置能力，實現(xiàn)城市水資源管理向動態(tài)管理、定量管理、精細管理和科學管理的轉變，水利部從 2004 年起逐步安排了部分試點城市開展城市水資源實時監(jiān)控與管理信息系統(tǒng)建設。作為“城市水資源實時監(jiān)控與管理系統(tǒng)”建設試點城市之一，上海市于 2005 年起啟動了水資源管理應用系統(tǒng)相關建設。充分利用現(xiàn)有信息化基礎設施，綜合應用統(tǒng)一數(shù)據(jù)交換、網(wǎng)絡地理信息系統(tǒng)、集成發(fā)布等技術，梳理匯聚、整合了水資源管理的基礎信息、管理信息、監(jiān)測信息和統(tǒng)計報表，實現(xiàn)了水資源信息的交換共享、統(tǒng)計分析，構建了基于 1 張電子地圖和 1 個門戶網(wǎng)站的水資源綜合管理系統(tǒng)。本文圍繞水資源管理系統(tǒng)的總體設計和系統(tǒng)實現(xiàn)，對系統(tǒng)應用需求、建設目標和主要功能進行分析，并對水資源管理中的信息整合和應用集成進行了初步探討。

1 系統(tǒng)設計

1.1 應用需求分析

上海市水資源管理分為市、區(qū)（縣）2 級水行政主管，并實施市、區(qū)（縣）、鄉(xiāng)鎮(zhèn)（街道）3 級管理，同時市、區(qū)（縣）2 級的水資源管理均分為水利、供水、排水等多行業(yè)，各級管理單位的業(yè)務各有側重分工[2]。

從水資源管理業(yè)務需求來說，系統(tǒng)應用覆蓋行業(yè)基礎管理、業(yè)務流轉應用、綜合管理決策和信息服務門戶 4 個層面。其業(yè)務應用覆蓋從基礎水資源管理、水源地管理到取水管理、供水管理、用水管理、排水管理、水資源調度管理統(tǒng)計管理、應急管理等各個過程，其用戶包括市、區(qū)縣 2 級水行政主管部門、行業(yè)管理單位、供排水企業(yè)、設施養(yǎng)護單位、相關政府部門、取用水資源的單位和個人、社會公眾等各個層面。

從水資源管理的信息需求來說，系統(tǒng)既需要水務行業(yè)中水資源現(xiàn)狀、開發(fā)利用狀況，又和社會經(jīng)濟、基礎地理、環(huán)境氣象、國土資源等多領域的信息相關，數(shù)據(jù)來源涉及到水務行業(yè)內部及水務系統(tǒng)外相關部門，如降雨量、河道湖泊水位、上游來水量等水資源量信息；水源地、原水、取水、供水、用水、排水等水資源開發(fā)利用過程信息；河道重要斷面、水功能區(qū)、邊界控制斷面水質等水環(huán)境信息；水利、供水、排水工程設施信息；管理單位及取用水用戶信息；基礎地圖、生態(tài)環(huán)境、國土資源、社會經(jīng)濟等其他相關信息[3]。

從信息共享和統(tǒng)籌建設的需求來說，系統(tǒng)需要實現(xiàn)多源、異構采集數(shù)據(jù)的匯聚整合，在行業(yè)數(shù)據(jù)庫、核心數(shù)據(jù)庫之間提供數(shù)據(jù)交換應用，同時，在技術架構的設計上，要充分考慮與水務電子政務系統(tǒng)、防汛指揮系統(tǒng)之間的一致性，以及與其他應用系統(tǒng)的集約建設，盡量利用原有的數(shù)據(jù)資源和軟件資源。

1.2 總體架構設計

根據(jù)上海市水資源管理特點，設計了市、區(qū)縣 2 級聯(lián)動及水利、供水、排水各行業(yè)集成的水資源綜合管理系統(tǒng)，通過多級、多行業(yè)信息的匯聚整合和交換共享，建立統(tǒng)一的水務數(shù)據(jù)中心和覆蓋全市水資源管理的監(jiān)管定量、信息共享、業(yè)務協(xié)同和輔助決策的水資源綜合管理平臺，拓展信息化在水資源管理中的應用深度，推進水資源行政許可、行業(yè)監(jiān)管、行政執(zhí)法、應急管理、建設規(guī)劃等業(yè)務的協(xié)同管理。系統(tǒng)總體架構如圖 1 所示。

圖1 上海市水資源管理系統(tǒng)總體架構

1）信息門戶服務包括對外信息門戶和對內信息門戶?；诨ヂ?lián)網(wǎng)建立面向社會公眾的公共信息門戶，及時發(fā)布水資源管理動態(tài)信息，提供水資源相關辦事服務受理窗口，提供公共參與、監(jiān)督水資源管理的渠道；基于內網(wǎng)電子政務系統(tǒng)建立面向各級水務管理部門的內部信息門戶，通過單點登錄和統(tǒng)一權限管理，提供個性化的業(yè)務界面和結構清晰、內容可定制的水資源相關信息的發(fā)布和共享。

2）水資源綜合管理應用以水務公共信息平臺為基礎建立基于 1 張電子地圖的水資源綜合管理應用，在信息統(tǒng)計、評價相結合的基礎上，為決策者在水資源規(guī)劃配置、綜合調度及應急處置等方面提供全面、直觀的信息支撐。

3）水資源綜合數(shù)據(jù)庫對市、區(qū)縣 2 級水利、供水、排水、水文、灘涂等各行業(yè)的基礎信息、實時監(jiān)測信息、政務信息、行業(yè)管理信息，以及元數(shù)據(jù)進行匯聚整合、集中存儲。對于水務系統(tǒng)外部的基礎管理信息，如基礎地理數(shù)據(jù)、社會經(jīng)濟數(shù)據(jù)、海事、氣象等在線監(jiān)測和人工采集信息，直接進入水資源綜合數(shù)據(jù)庫，并通過數(shù)據(jù)交換層為各級應用提供數(shù)據(jù)共享。

1.3 系統(tǒng)技術路線

系統(tǒng)設計了“統(tǒng)一門戶登陸+統(tǒng)一平臺應用+統(tǒng)一數(shù)據(jù)交換集成”的 3 層架構，綜合利用信息門戶、網(wǎng)絡地理信息系統(tǒng)、數(shù)據(jù)交換等技術，以實現(xiàn)水資源相關信息的交換整合和集成發(fā)布，各級用戶既是系統(tǒng)數(shù)據(jù)的來源者，又是系統(tǒng)應用的使用者。

1）基于數(shù)據(jù)交換中心模式的信息整合。水資源信息可分為自動監(jiān)測數(shù)據(jù)、統(tǒng)計報送數(shù)據(jù)、人工觀測數(shù)據(jù)、外部交換數(shù)據(jù)和系統(tǒng)生成數(shù)據(jù)，其主要來源于各類信息采集系統(tǒng)和業(yè)務應用系統(tǒng)。上海市水務局從 2008 年開始逐步建立了基于數(shù)據(jù)交換中心模式的數(shù)據(jù)交換平臺，代替了傳統(tǒng)的“點對點”數(shù)據(jù)交換模式[4]。基于數(shù)據(jù)交換中心模式，各類信息采集系統(tǒng)和業(yè)務應用系統(tǒng)都連向統(tǒng)一的數(shù)據(jù)交換中心，各類信息通過數(shù)據(jù)交換平臺匯集到水資源綜合數(shù)據(jù)庫中，實現(xiàn)數(shù)據(jù)的集中、發(fā)布、路由、交換與同步。

2）基于統(tǒng)一門戶的單點登錄和權限管理。門戶是新一代桌面，通過網(wǎng)絡把各類信息和應用連接起來，為用戶提供多種類型的信息服務和應用程序的單點訪問。建立統(tǒng)一信息門戶，包括單點登錄、安全認證與授權管理、個性化定制服務、內容搜索、應用系統(tǒng)集成、內容管理，個性信息服務等模塊，提供一致界面風格、統(tǒng)一訪問路徑的單一入口，以及用戶層面的訪問控制、服務定制等功能。

3）基于網(wǎng)絡地理信息系統(tǒng)的統(tǒng)一平臺信息集成發(fā)布。網(wǎng)絡地理信息系統(tǒng)（WebGIS）是 Internet/Intranet 環(huán)境下的一種存儲、處理、分析、顯示、應用地理信息的計算機信息系統(tǒng)。通過 WebGIS 可以將后臺數(shù)據(jù)庫存儲的各類信息進行定制后發(fā)布為地圖服務，通過地圖服務在客戶端之間共享資源。所有的客戶端并不需要安裝單獨的 GIS 軟件，用普通的 Web 瀏覽器即可訪問到同樣的資源，就好像地圖文檔和數(shù)據(jù)存儲在本地一樣。這種模式下，水資源管理的各級部門與單位通過計算機網(wǎng)絡共享各類數(shù)據(jù)和應用資源，以實現(xiàn)深層次的數(shù)據(jù)整合和綜合管理應用[5]。

1.4 軟件開發(fā)平臺

系統(tǒng)的數(shù)據(jù)和應用共享服務通過 ESRI 的 ArcGIS Server 開發(fā)實現(xiàn)。ArcGIS Server 是一個用來構建集中管理、支持多用戶的企業(yè)級 GIS 應用的綜合平臺，其利用服務的理念來對資源進行描述，提供了在 Internet/Intranet 環(huán)境下的一種兼容、存儲、處理、分析、顯示、應用地理信息的計算機信息系統(tǒng)。ArcGIS Server 是一個分布式系統(tǒng)，它由 GIS Server、Web Server、Clients、Data Server 等部分組成，可以分別部署在不同的機器上，在進程的管理及對象運行服務器的負載均衡方面有一定優(yōu)勢，可以有效地減少網(wǎng)絡負載，提高數(shù)據(jù)庫響應速度，便于系統(tǒng)的管理與維護。

系統(tǒng)應用開發(fā)采用了基于 ArcGIS Server 的純?yōu)g覽器、輕量級的 REST API 開發(fā)模式，在客戶端可以輕松地利用 JavaScript API/Flex API 來調用 ArcGIS Server 所提供的服務，實現(xiàn)地圖應用和地理處理功能。

2 系統(tǒng)功能實現(xiàn)及應用實例

上海市水資源綜合管理系統(tǒng)作為全市水資源信息共享和集成應用平臺，不僅對水資源基礎數(shù)據(jù)進行管理，還將水資源數(shù)量、質量及開發(fā)利用過程中的實時監(jiān)測信息、統(tǒng)計流轉信息、行政許可信息等基于 1 張電子地圖進行綜合管理和共享，為各級水資源管理部分提供靈活便捷的在線信息查詢和業(yè)務處理服務。目前在全市水資源普查、供水管網(wǎng)普查、排水管網(wǎng)普查、河道普查、水環(huán)境污染源調查等工作成果的基礎上，匯聚整合了已有的各類實時或定期監(jiān)測信息，重點建設了水資源信息門戶、實時信息服務、基礎信息管理、統(tǒng)計流轉、專題評價、預案預警管理等功能應用。

2.1 水資源信息門戶

電子政務系統(tǒng)即水資源信息內部門戶，用戶通過電子政務系統(tǒng)實現(xiàn)單點登錄和統(tǒng)一權限管理。將水資源管理中的重要信息主動推送到信息門戶，并按照賦予用戶的權限來顯示，如水資源動態(tài)、高峰供水日報、供水水質日報、水資源公報等。各類信息通過電子政務系統(tǒng)中提供的封裝模塊方式，部署在信息門戶中的個人工作平臺上主動進行展示，點擊“更多”即可進入水資源綜合管理 WebGIS 應用，查看該信息的更多相關內容。

水務局政府網(wǎng)站即水資源信息外部門戶，通過水務局域網(wǎng)與互聯(lián)網(wǎng)的內外網(wǎng)信息交換共享，在網(wǎng)站的便民信息模塊將各類水資源管理信息分為水利、供水、排水 3 類，以圖文結合的形式向社會公眾發(fā)布。

2.2 水資源實時信息服務

通過 WebGIS 與水務數(shù)據(jù)中心中的實時類數(shù)據(jù)關聯(lián)，動態(tài)顯示降水量、沿江沿海潮位、河道水位、上游水量等水資源量信息，原水、供水、排水水質水量監(jiān)測信息，重要河流、湖泊的水質信息，水閘泵站的工程監(jiān)測信息等，并實現(xiàn)自動告警、動態(tài)刷新等功能。例如：1）將各測站雨量值在電子地圖上顯示，以不同顏色梯度表示雨量級別，直觀顯示全市雨量空間分布，顯示某一測站在不同時刻的雨量分布，動態(tài)生成指定時段內的雨量等值線、等值面等；2）對水閘泵站的實時監(jiān)測，通過不同顏色實時顯示閘門啟閉情況，并直接顯示閘內外水位，鼠標懸停時顯示該水閘的詳細信息，數(shù)據(jù)刷新頻率為 5 min；3）長江原水水質監(jiān)測情況，通過高亮顯示提示鹽度超標，可能發(fā)生咸潮事件。

2.3 水資源基礎信息管理

基礎信息管理模塊包括基礎管理、取水管理、供水管理、排水管理和專題行動 5 個子模塊，每個子模塊又包括若干個數(shù)據(jù)圖層，如各級河流湖泊、取水口、供水設施、排水設施、污染源、水利設施。通過地圖瀏覽和查詢，可以在電子地圖上方便的查詢到水資源基礎管理相關的各類信息的空間位置及屬性。

例如：顯示全市市管取水口分布圖，包括地下水深井和市屬地表取水口，點擊取水口要素后顯示取水單位詳細信息，包括工程名稱、地址、所屬行業(yè)、審批水量、取水方式、年度實際取水量等；全市水廠分布圖，可查詢水廠地址、類型、所屬公司、清水庫容量、生產(chǎn)能力等各項屬性指標。

2.4 水資源統(tǒng)計流轉

水資源綜合統(tǒng)計是水資源決策和管理的重要支撐，根據(jù)水務行政管理體制改革的新情況和水務局“加強行業(yè)基礎管理”的要求，對水資源行政許可、設施管理、運行監(jiān)管進行流程梳理和相應的表單設計，整理并初步建立了多級水資源信息統(tǒng)計體系，共包含 40 余張基礎調查表、50 余張綜合統(tǒng)計表、10 余張資源核算表及 10 余張附屬信息表，實現(xiàn)了水資源統(tǒng)計報表網(wǎng)上填報流轉和綜合發(fā)布等功能。各級用戶通過水務電子政務系統(tǒng)登陸后可按權限實現(xiàn)報表的網(wǎng)上填報、查詢修改、審核批注和瀏覽打印。上報后的信息按取水、供水、用水、排水和專題報告分類，并按照不同粒度進行分類統(tǒng)計，通過地圖發(fā)布平臺以專題地圖和統(tǒng)計圖表的方式直觀顯示，例如城市供水按照年份、區(qū)縣、供水能力、供水設施量、供水量、售水量等進行綜合統(tǒng)計。

2.5 水資源專題評價

將水資源實時監(jiān)測信息、統(tǒng)計信息與地圖相結合，通過直觀的專題地圖方式顯示各項指標的空間分布及趨勢變化，包括分色渲染、動態(tài)標注、等值線（面）圖等，主要包括水資源數(shù)量評價、河道水質評價、開發(fā)利用評價等子模塊。

例如：對月降雨量進行的等值面方式的基礎評價，用戶可以通過 Web 頁面制作交互式動態(tài)等值線（面），對場次降雨、任意時段降雨進行評價，時間精度為小時；顯示全市骨干河道水質評價結果，其以每月的人工監(jiān)測數(shù)據(jù)為基礎，按不同水質級別以不同顏色直觀反映全市骨干河道的水質情況，給出全市骨干河道水質統(tǒng)計信息。

2.6 預案預警管理

在水資源應急處置管理方面，針對咸潮預警及應急處置、水源地突發(fā)污染事故應急處置、水源地水質預警，系統(tǒng)實現(xiàn)了各類突發(fā)事件的相關指標自動監(jiān)測報警、人工錄入及預警信息的審核、發(fā)布等功能。通過對水資源應急管理的數(shù)字化、地圖化，為水資源應急處置的快速調度決策提供綜合信息支撐。

3 結論及建議

系統(tǒng)基于統(tǒng)一信息門戶與網(wǎng)絡地理信息系統(tǒng)實現(xiàn)了集水資源采集、共享服務、綜合應用于一體的水資源信息管理，為全面掌握上海市水資源狀況及開發(fā)利用提供了信息支撐，在水源地水質監(jiān)測預警、保障原水供水統(tǒng)一調度及水資源日常業(yè)務管理、水環(huán)境整治等工作中得到了較好的應用。

目前上海市水資源管理系統(tǒng)通過試點項目建設，主要實現(xiàn)了水資源管理中各類基礎、監(jiān)測、統(tǒng)計信息的匯聚整合和集成發(fā)布，基本完成水資源管理要素的數(shù)字化。水資源管理系統(tǒng)在下一階段建設中，將重點加強對業(yè)務管理流程數(shù)字化應用建設，使各類水資源信息在實際工作中規(guī)范流轉和充分應用，以實現(xiàn)信息系統(tǒng)對業(yè)務管理流程的重要支撐。同時，信息系統(tǒng)作為業(yè)務管理支撐，其更重要的是系統(tǒng)內的信息本身，這就要求我們從關注信息系統(tǒng)轉移到關注信息本身。從信息鏈的角度來看，進一步探討如何收集數(shù)據(jù)，數(shù)據(jù)如何組織、分類，如何標識、生產(chǎn)、挖掘和表現(xiàn)。

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