楊 郡，尹曉楠

（1.中能電力科技開發(fā)有限公司，100034，北京；2.北京市水務(wù)信息管理中心，100038，北京）

依照《國務(wù)院關(guān)于開展第一次全國水利普查的通知》決定，北京市完成了第一次水務(wù)普查工作，在對水務(wù)家底數(shù)據(jù)全面摸清的過程中共清查出13萬余水務(wù)對象，形成豐富的數(shù)據(jù)成果。基礎(chǔ)水信息平臺作為發(fā)揮水務(wù)普查成果效用的重要手段，將海量數(shù)據(jù)成果按照水務(wù)信息化建設(shè)的總體要求進行資源梳理，在“一張圖”上實現(xiàn)水普靜態(tài)成果、綜合庫實時監(jiān)測數(shù)據(jù)、空間矢量數(shù)據(jù)以及歷史業(yè)務(wù)數(shù)據(jù)的綜合展示與分析；形成統(tǒng)一的、標準化的數(shù)據(jù)管理體系以及應(yīng)用、發(fā)布和共享模式，為局領(lǐng)導、局機關(guān)處室、局屬單位、區(qū)縣水務(wù)局及社會公眾提供水務(wù)信息服務(wù)，真正把水務(wù)普查成果融入水務(wù)信息資源體系中，發(fā)揮出普查工作的效益。

2016年北京開始推行河長制，全面加強河湖管理保護工作，為改善首都水環(huán)境、保障首都水安全提供了有力支撐。北京市于2017年7月由市委辦公廳、市政府辦公廳印發(fā)了《北京市進一步全面推進河長制工作方案》（京辦字〔2017〕12 號），提出要健全市、區(qū)、鄉(xiāng)鎮(zhèn)（街道）、村四級河長組織體系和監(jiān)督考核等管理制度，全面實行河長制。為順利貫徹落實河長制工作，有效支撐河長制具體工作的開展，在充分利用水普成果的基礎(chǔ)上，北京市建設(shè)了河長制管理信息系統(tǒng)。

一、水普成果的開發(fā)

為充分發(fā)揮水務(wù)普查成果應(yīng)用績效,更好地與原有水務(wù)綜合庫進行融合，北京市建設(shè)了基礎(chǔ)水信息平臺，在對13萬個普查對象成果梳理的基礎(chǔ)上實現(xiàn)了8萬余個對象上圖與發(fā)布和11個專項、54個主題的普查靜態(tài)數(shù)據(jù)資源化管理。平臺設(shè)計了業(yè)務(wù)邏輯層等六層程序框架結(jié)構(gòu)；重新梳理和搭建了綜合庫，構(gòu)造了平臺自身項目庫，利用地圖API接口調(diào)用水普空間地圖服務(wù)，將屬性數(shù)據(jù)、動態(tài)數(shù)據(jù)和空間數(shù)據(jù)三者有效關(guān)聯(lián)。從而實現(xiàn)了全市水務(wù)一張圖“5+4+N”統(tǒng)一服務(wù)，支撐了“四個服務(wù)”和“水務(wù)百度”應(yīng)用要求，對局屬單位和各區(qū)縣水務(wù)局具有重要的推廣和應(yīng)用價值。

1.水普成果入庫

水務(wù)普查11個專項中的表格數(shù)據(jù)是利用國家統(tǒng)一的普查格式進行存儲，與現(xiàn)有水務(wù)綜合庫中在八大類數(shù)據(jù)庫表在結(jié)構(gòu)設(shè)計、語義規(guī)則存在差異，需要將水普表格數(shù)據(jù)進行整合，為今后業(yè)務(wù)系統(tǒng)調(diào)用提供完整的數(shù)據(jù)內(nèi)容。主要技術(shù)路線：先建立十一大類專題的普查數(shù)據(jù)庫表文檔，然后按照水利標準及業(yè)務(wù)邏輯進行優(yōu)化、入庫，形成新的綜合庫。

2.水普成果資源化

在水普空間數(shù)據(jù)采集過程中，通過與市規(guī)委、市經(jīng)信委、國土資源局協(xié)調(diào)，獲取了多套基礎(chǔ)數(shù)據(jù)底圖。為方便用戶對普查成果和空間數(shù)據(jù)有清晰的認識，需要對現(xiàn)有數(shù)據(jù)建立資源化管理概念。結(jié)合水務(wù)普查制作的水務(wù)基礎(chǔ)數(shù)據(jù)以及采集的普查對象空間數(shù)據(jù)成果，形成了“5+4+N”的水務(wù)空間數(shù)據(jù)格局，具體包括：

（1）“5”套基礎(chǔ)底圖

①基礎(chǔ)測繪數(shù)據(jù)；

②北京市0.5 m分辨率的航片；

③國土二調(diào)土地利用數(shù)據(jù)；

④全市DEM數(shù)據(jù)；

⑤行政區(qū)劃數(shù)據(jù)。

（2）“4”套水務(wù)基礎(chǔ)數(shù)據(jù)

①全市425條河流；

②地下水分區(qū)；

③水資源三級分區(qū)；

④全市流域及1085個小流域。

（3）“N”類水普專題圖

采集了11類水普空間數(shù)據(jù)，包括水庫、水閘、水電站、河湖取水口、排污口等54類專題空間數(shù)據(jù)。這11類水普專項數(shù)據(jù)是平臺展現(xiàn)的核心內(nèi)容。在普查過程中，11類專題中共形成成果對象類別57個，成果要素13萬余個，形成成果、專項、對象、要素間層次結(jié)構(gòu)關(guān)系。其中大部分成果要素完成了空間數(shù)據(jù)采集。在對普查成果資源化的過程中，經(jīng)整理合并后，形成了專題矢量圖層，以對象進行元數(shù)據(jù)管理，形成 54個管理單元，每個對象管理若干個普查空間要素，總計8萬余個。

3.基礎(chǔ)水信息平臺

通過建設(shè)基礎(chǔ)水信息平臺，實現(xiàn)對普查成果的各類指標數(shù)據(jù)、圖表、影像數(shù)據(jù)進行更便捷的查詢?yōu)g覽。在“5+4+N”空間圖層的基礎(chǔ)上，將普查對象數(shù)據(jù)和業(yè)務(wù)數(shù)據(jù)的空間地理化展示，支撐多維度的聯(lián)合查詢、模糊查詢功能，實現(xiàn)“水務(wù)百度”功能。實現(xiàn)“四個服務(wù)”的查詢統(tǒng)計功能，數(shù)據(jù)可基于行政、流域、對象和規(guī)劃四種維度統(tǒng)計、對實時動態(tài)數(shù)據(jù)進行關(guān)聯(lián)展示和過程分析。

（1）功能框架

在水普成果展示需求的基礎(chǔ)上，從邏輯視圖角度對四大功能重新抽象化封裝，將水普成果資源化內(nèi)容填充至專項菜單、水務(wù)百度、詳細信息和地圖展示四大功能中。平臺縱向延伸至四個層級，橫向支撐四大類功能。各欄目的功能說明如下：

①專項菜單

包含了河湖、水利工程、經(jīng)濟社會用水等11個一級欄目，每個欄目中包含多個二級欄目。通過菜單的選擇，展示水普專項成果中各個對象成果。當用戶選擇欄目時，將在水務(wù)百度上顯示此專項的行政、流域分類統(tǒng)計信息，在地圖展示中，將變換展示相應(yīng)的專題圖層，方便用戶利用圖表查看關(guān)聯(lián)數(shù)據(jù)。

②水務(wù)百度

綜合了“四個服務(wù)”的統(tǒng)計理念和自身的查詢理念，使水普靜態(tài)數(shù)據(jù)能夠按照對象、流域、行政三種維度進行限定性查詢，查詢結(jié)果可以在一張GIS地圖上顯示，并以統(tǒng)計圖表的形式進行三種維度組合的數(shù)據(jù)分析。

③地圖展示

以三個功能模塊的展示為基底，地圖內(nèi)容包括三大部分：專題圖層與專項相呼應(yīng)；基礎(chǔ)底圖實現(xiàn)七種維度的空間切換；統(tǒng)計圖層與水務(wù)百度行政和流域相呼應(yīng)。在此模塊中，一方面具備GIS地圖默認的常規(guī)操作功能，放大、縮小、圖層切換，空間拉框選擇分析（四個服務(wù)）等；另一方面配合其他三個模塊實現(xiàn)專題圖展示、統(tǒng)計圖分析以及要素定位等功能。

④詳細信息

在用戶選擇了單個要素后，查看關(guān)于此要素的相關(guān)全部關(guān)聯(lián)數(shù)據(jù)，主要包括：概要信息、圖片信息、動態(tài)數(shù)據(jù)、關(guān)聯(lián)信息和詳細指標。

（2）程序架構(gòu)

從編程人員開發(fā)視圖的角度上，將各類數(shù)據(jù)和功能拆分、提取、整合成小的單元，按照軟件模塊的方式進行組織和管理。本著松耦合、高內(nèi)聚的宗旨，為提高開發(fā)效率、降低費用以及易維護的實際需要，選取了SSH輕量級的技術(shù)架構(gòu)，程序按照MVC模式進行分層。分別為：客戶層、表示層、業(yè)務(wù)邏輯層、集成層、資源層、基礎(chǔ)設(shè)施層。

①基礎(chǔ)設(shè)施層

基礎(chǔ)設(shè)施層是平臺建設(shè)必要支撐與保障。根據(jù)平臺建設(shè)需求，利用北京市水務(wù)局現(xiàn)有網(wǎng)絡(luò)以及安全體系環(huán)境，本次工程建設(shè)其他標段采購了軟硬件設(shè)備，用來支持該平臺建設(shè)。

②資源層

重新構(gòu)建新綜合庫。在新綜合庫中增加元數(shù)據(jù)庫、空間數(shù)據(jù)庫、基礎(chǔ)庫、圖片庫，這些數(shù)據(jù)構(gòu)成靜態(tài)數(shù)據(jù)，與已有的動態(tài)監(jiān)測數(shù)據(jù)構(gòu)成的監(jiān)測庫和經(jīng)過業(yè)務(wù)統(tǒng)計整編后的歷史數(shù)據(jù)生成的業(yè)務(wù)庫共同支撐北京市水務(wù)局的數(shù)據(jù)服務(wù)。建立基礎(chǔ)水信息庫（項目庫），支撐平臺業(yè)務(wù)應(yīng)用。

③集成層

承擔著建立和維護與數(shù)據(jù)源連接職責。該層指導數(shù)據(jù)庫通過Java數(shù)據(jù)庫連接（JDBC）進行通信。本層將利用綜合庫數(shù)據(jù)，建立數(shù)據(jù)之間的關(guān)聯(lián)關(guān)系，建立數(shù)據(jù)索引，數(shù)據(jù)檢索等多種數(shù)據(jù)服務(wù)。完成CA認證、空間共享服務(wù)平臺等系統(tǒng)的接口配置工作，為業(yè)務(wù)邏輯層提供數(shù)據(jù)支撐。

④業(yè)務(wù)邏輯層

業(yè)務(wù)邏輯層是架構(gòu)的核心價值部分，包含控制器構(gòu)件中應(yīng)用邏輯部分。此部分集中在業(yè)務(wù)規(guī)則的制定、業(yè)務(wù)流程的實現(xiàn)等與業(yè)務(wù)需求有關(guān)的系統(tǒng)設(shè)計，主要負責業(yè)務(wù)領(lǐng)域的處理，負責邏輯性數(shù)據(jù)的生成、處理及轉(zhuǎn)換等業(yè)務(wù)邏輯相關(guān)內(nèi)容。此層負責實現(xiàn)地圖模型的操作、統(tǒng)計模型的計算、目錄模型的搭建、檢索模型的查找等，接收表示層的請求，并將結(jié)果輸出給表示層。

⑤表示層

包括MVC框架中的視圖和控制器構(gòu)件。在此層，實現(xiàn)用戶所見的功能模塊的搭建，實現(xiàn)基礎(chǔ)水信息服務(wù)功能。實現(xiàn)水普專項成果和水務(wù)數(shù)據(jù)的綜合檢索、瀏覽；重點水務(wù)要素的空間分析、屬性統(tǒng)計等顯示功能。從而實現(xiàn)平臺設(shè)計之初的 “四個服務(wù)”理念。在表示層的模塊設(shè)計中，為降低開發(fā)成本，統(tǒng)一了界面整體風格，采用代碼復用的方式將表示層分解成若干個小模塊，每個模塊只負責一小部分功能，通過對這些模塊的排列和組合實現(xiàn)整個業(yè)務(wù)應(yīng)用功能。表示層主要面向前端頁面展示部分，大部分頁面共用一個基本布局，然后按照功能需求細化出若干個小的模塊，對這些“模塊”進行復用，頁面與頁面之間共用塊可以通過調(diào)用相同的 “模塊”來實現(xiàn)。

⑥客戶層

通過局域網(wǎng)，用戶可以使用web瀏覽器登錄平臺訪問。

4.水務(wù)空間信息共享服務(wù)系統(tǒng)

水務(wù)空間信息共享服務(wù)系統(tǒng)是基礎(chǔ)水信息平臺建設(shè)的一部分內(nèi)容，負責統(tǒng)一管理水務(wù)空間信息資源，對外發(fā)布水務(wù)空間信息服務(wù)，全面支持水務(wù)資源開發(fā)利用類項目建設(shè)。系統(tǒng)主要由水務(wù)空間共享資源服務(wù)、水務(wù)空間資源服務(wù)管理、水務(wù)空間數(shù)據(jù)標準化檢查、水務(wù)空間數(shù)據(jù)庫管理及水務(wù)空間數(shù)據(jù)拷貝共享安全共五部分內(nèi)容組成。系統(tǒng)外發(fā)布水務(wù)空間數(shù)據(jù)共享服務(wù)圖層，包括水務(wù)基礎(chǔ)空間數(shù)據(jù)、水務(wù)專題空間數(shù)據(jù)等內(nèi)容。

（1）空間數(shù)據(jù)開發(fā)接口

水務(wù)空間信息共享服務(wù)系統(tǒng)提供數(shù)據(jù)接口API,實現(xiàn)地圖環(huán)節(jié)的調(diào)用與操作。基礎(chǔ)水信息地圖API是一套由 JavaScript語言編寫的應(yīng)用程序框架接口，它能夠幫助網(wǎng)站中構(gòu)建功能豐富、交互性強的地圖應(yīng)用?；A(chǔ)水信息地圖API具有豐富的地圖接口包括：基礎(chǔ)地圖API、地圖分析API和地圖業(yè)務(wù)API三大模塊，其中基礎(chǔ)地圖API包含地圖漫游、地圖基礎(chǔ)操作、空間數(shù)據(jù)操作、資源疊加API，地圖分析API包含地圖量算、地圖空間查詢、路徑分析和緩沖分析API，地圖業(yè)務(wù)API包含多地圖對比、地圖播放等。

（2）數(shù)據(jù)資源管理

經(jīng)過水普數(shù)據(jù)梳理入庫工作，普查靜態(tài)數(shù)據(jù)與綜合庫業(yè)務(wù)數(shù)據(jù)實現(xiàn)了規(guī)范統(tǒng)一。綜合庫中的基礎(chǔ)數(shù)據(jù)庫用以存儲水務(wù)管理所需要的各類數(shù)據(jù)相對穩(wěn)定、更新頻率低的基礎(chǔ)信息，在這里主要是指普查成果中屬性數(shù)據(jù)的對象相關(guān)信息。每張對象表存儲所屬要素指標等基礎(chǔ)數(shù)據(jù)信息，在60余類對象表中，存儲了13萬余條要素記錄。在基礎(chǔ)庫中主要存儲包括基礎(chǔ)數(shù)據(jù)、關(guān)系數(shù)據(jù)和字典數(shù)據(jù)三部分內(nèi)容?？臻g庫中存儲北京水務(wù)局涉及的各類空間數(shù)據(jù)資源，包括矢量數(shù)據(jù)、航空影像數(shù)據(jù)和DEM數(shù)據(jù)。包含地圖展示中“5+4+N”類的專題圖、基礎(chǔ)圖和統(tǒng)計圖的現(xiàn)時和歷史數(shù)據(jù)，以及通過數(shù)據(jù)共享，再加工的專題圖成果數(shù)據(jù)。基礎(chǔ)庫中每個對象設(shè)計了圖屬關(guān)聯(lián)表，保證對象一致性。

目前基礎(chǔ)水信息平臺中數(shù)據(jù)展示部分訪問綜合庫中的基礎(chǔ)庫，地圖展示部分則調(diào)用綜合庫中的空間庫。對于同一個對象，通過圖屬關(guān)聯(lián)表，實現(xiàn)對象的屬性數(shù)據(jù)編碼和空間數(shù)據(jù)編碼的一一映射，實現(xiàn)關(guān)聯(lián)。

建設(shè)基于水普數(shù)據(jù)的基礎(chǔ)水信息平臺是水務(wù)數(shù)據(jù)中心核心內(nèi)容?；A(chǔ)水信息平臺作為發(fā)揮水務(wù)普查成果效用的重要手段，將海量數(shù)據(jù)成果按照水務(wù)信息化建設(shè)的總體要求進行資源梳理，形成統(tǒng)一的、標準化的數(shù)據(jù)管理體系以及應(yīng)用、發(fā)布和共享模式。基礎(chǔ)水信息平臺也將依托平臺的共享信息與支撐功能與業(yè)務(wù)相結(jié)合，有針對性的擴展性開發(fā)空間分析、可視化管理、動態(tài)監(jiān)測與評價示范應(yīng)用系統(tǒng)，突出展現(xiàn)平臺信息服務(wù)內(nèi)容以及水普成果的應(yīng)用服務(wù)能力。

二、水普成果在北京市河長制管理中的運用

系統(tǒng)建設(shè)采用 “一圖一庫一平臺”的總體架構(gòu)，面向河長、河長辦、巡查人員和公眾四類用戶，充分利用水普工作成果，借助在線系統(tǒng)、移動APP、微信、智能語音分析、知識圖譜庫等技術(shù)，按照統(tǒng)一規(guī)劃、統(tǒng)一標準、市區(qū)兩級分級建設(shè)的模式，由市級河長辦制定河長制管理信息系統(tǒng)建設(shè)技術(shù)指南和標準規(guī)范，保持市區(qū)兩級系統(tǒng)統(tǒng)一要求、信息共享、互聯(lián)互通。

按照信息化建設(shè)統(tǒng)籌集約與共享的要求，本項目充分利用現(xiàn)有的綜合庫和基礎(chǔ)水信息平臺的地圖資源和地理信息服務(wù)平臺，在此基礎(chǔ)上開發(fā)河長GIS應(yīng)用 （本項目不新采購GIS平臺）?；A(chǔ)水信息平臺是整個項目的資源存儲與應(yīng)用服務(wù)中心，建設(shè)與基礎(chǔ)水信息平臺的數(shù)據(jù)共享與服務(wù)接口，實現(xiàn)資源與服務(wù)的共享。

1.數(shù)據(jù)資源集成

按照現(xiàn)有水務(wù)綜合庫存儲規(guī)范，在原有數(shù)據(jù)庫中建設(shè)河長制主題庫，包括河長制業(yè)務(wù)主題庫和河長制主題空間數(shù)據(jù)庫兩部分。其中河長制業(yè)務(wù)主題庫為各級河長數(shù)據(jù)、管理考核性數(shù)據(jù)和污染源數(shù)據(jù)等；河長制主題空間數(shù)據(jù)庫包括河段等矢量數(shù)據(jù)和專題圖件。河長制業(yè)務(wù)主題庫將納入水務(wù)綜合庫，河長制主題空間數(shù)據(jù)庫將納入水務(wù)綜合庫中的空間庫。河長制配套標準規(guī)范建設(shè)河長制空間數(shù)據(jù)加工河長制信息分類與編碼。

（1）河長制靜態(tài)數(shù)據(jù)與綜合庫動態(tài)數(shù)據(jù)關(guān)聯(lián)

將河長制靜態(tài)數(shù)據(jù)與綜合庫中已有動態(tài)實時數(shù)據(jù)進行關(guān)聯(lián)，就是綜合庫中基礎(chǔ)庫和監(jiān)測庫實現(xiàn)數(shù)據(jù)的映射關(guān)系，二者合一共同構(gòu)成業(yè)務(wù)數(shù)據(jù)。需要通過河長制靜態(tài)數(shù)據(jù)的唯一編碼與監(jiān)測庫的對象編碼一一對應(yīng)，形成對應(yīng)表完成關(guān)聯(lián)。

（2）河長制靜態(tài)數(shù)據(jù)與空間數(shù)據(jù)掛接

北京市河長制管理空間數(shù)據(jù)主要包括區(qū)縣河段矢量數(shù)據(jù)、鄉(xiāng)鎮(zhèn)河段矢量數(shù)據(jù)、行政區(qū)劃矢量數(shù)據(jù)、地圖數(shù)據(jù)、12大片區(qū)矢量數(shù)據(jù)，425條河流矢量數(shù)據(jù)、水庫矢量數(shù)據(jù)、湖泊矢量數(shù)據(jù)、遙感監(jiān)測矢量數(shù)據(jù)。專題圖件制作包括用于河長制日常業(yè)務(wù)管理和系統(tǒng)中斷面、污染源、治理項目等專題圖件的制作。為便于信息共享和應(yīng)用服務(wù)，需要以空間庫中的河長制專題空間數(shù)據(jù)的空間要素為基礎(chǔ)，建立與綜合庫中的河長制業(yè)務(wù)主題庫中的基礎(chǔ)屬性數(shù)據(jù)的關(guān)聯(lián)表，從而實現(xiàn)圖表互動與關(guān)聯(lián)分析。

2.地圖開發(fā)接口集成

基礎(chǔ)水信息平臺作為應(yīng)用支撐，系統(tǒng)管理及地圖功能定制等功能均通過標準的數(shù)據(jù)接口發(fā)布并調(diào)用，并能對外提供統(tǒng)一、規(guī)范的數(shù)據(jù)與業(yè)務(wù)功能服務(wù)接口，實現(xiàn)與基層水信息平臺以及相關(guān)業(yè)務(wù)單位的其他業(yè)務(wù)管理系統(tǒng)的數(shù)據(jù)獲取或交換的接口，在保證基礎(chǔ)信息及時準確的基礎(chǔ)上實現(xiàn)有效的數(shù)據(jù)交換與共享。根據(jù)水務(wù)空間信息共享服務(wù)系統(tǒng)提供的 《水務(wù)空間庫及共享服務(wù)系統(tǒng)服務(wù)接口說明》調(diào)用基礎(chǔ)水信息平臺的空間數(shù)據(jù)服務(wù)，以及功能服務(wù)接口，開發(fā)完成河長制信息管理的GIS相關(guān)功能。

河長制管理系統(tǒng)的地圖展示部分，通過二次開發(fā)數(shù)據(jù)接口API,直接調(diào)用空間庫原有的水資源、國土、DEM、基礎(chǔ)測繪和航片等基礎(chǔ)圖層。按照河長制展示內(nèi)容和展現(xiàn)要求，制作了各類專題圖層。系統(tǒng)進行GIS展示時，按照業(yè)務(wù)主題要求，進行二次開發(fā)，使其具備圖層管理、切換、地圖基本操作和空間地理統(tǒng)計等功能。 ■