張亞飛，張 棟，余紅兵，趙彥斌，杜子文

(1.慶陽市水土保持生態(tài)環(huán)境監(jiān)測分站，甘肅 慶陽 745000；2.武漢卓興創(chuàng)信息技術有限公司，湖北 武漢 430000)

當今全球信息化飛速發(fā)展，信息化水平已成為衡量一個國家和地區(qū)現(xiàn)代化水平的重要標志。黨的十八大報告中明確提出堅持走中國特色新型工業(yè)化、信息化、城鎮(zhèn)化、農(nóng)業(yè)現(xiàn)代化道路，要求實現(xiàn)信息化與新型工業(yè)化、城鎮(zhèn)化和農(nóng)業(yè)現(xiàn)代化的深度融合。黨的十九大報告中進一步提出推動新型工業(yè)化、信息化、城鎮(zhèn)化、農(nóng)業(yè)現(xiàn)代化同步發(fā)展，主動參與和推動經(jīng)濟全球化進程，發(fā)展更高層次的開放型經(jīng)濟，不斷壯大我國經(jīng)濟實力和綜合國力。信息化已成為全面建成小康社會和全面深化改革開放總目標的新“四化”之一。2008年以來，水利部先后印發(fā)了《全國水土保持信息化發(fā)展綱要(2008—2020年)》《全國水土保持信息化規(guī)劃(2013—2020年)》《全國水土保持信息化實施方案》《全國水土保持信息化工作2015—2016年實施計劃》《全國水土保持信息化工作2017—2018年實施計劃》，明確了水土保持信息化工作的實施目標、主要任務和進度要求等[1-2]，水土保持信息化工作正在全面快速發(fā)展。

目前，依托全國水土保持監(jiān)測網(wǎng)絡和信息系統(tǒng)建設一、二期工程，水利部建成了全國水土保持信息管理系統(tǒng)，長江水利委員會、黃河水利委員會等流域機構和北京、湖北、貴州等省(市)建成了各自的專業(yè)信息化管理系統(tǒng)[3-4]。為了提高慶陽市水土保持信息化管理水平和信息化程度，2015年慶陽市水土保持管理局及時進行安排部署，慶陽市水土保持生態(tài)環(huán)境監(jiān)測分站與合作單位武漢卓興創(chuàng)信息技術有限公司進行了大量調(diào)查研究，討論制訂了《慶陽市水土保持信息化工作實施計劃》。2016年，慶陽市水土保持信息化智能管理平臺初步建成，該系統(tǒng)由首頁、自然環(huán)境、社會經(jīng)濟、土地利用、監(jiān)測評價、綜合治理、監(jiān)督執(zhí)法、淤地壩建管、機構建設和系統(tǒng)管理等10個模塊構成，隨著模塊不斷優(yōu)化、系統(tǒng)不斷升級、功能不斷開發(fā)，平臺的使用價值將逐步得到體現(xiàn)。

1 應用平臺

慶陽市水土保持信息化智能管理平臺基于Java開發(fā)的Web系統(tǒng)，以計算機、前端采集專用設備、智能終端設備為硬件平臺，后臺部署于數(shù)據(jù)庫服務器和發(fā)布服務器上，運行環(huán)境為Windows Server版服務器系統(tǒng)。平臺采用B/S架構的方式進行搭建，通過網(wǎng)頁的形式訪問系統(tǒng)[5]。技術路線上采用了界面表示層、業(yè)務邏輯層、數(shù)據(jù)訪問層的三層結構實現(xiàn)業(yè)務操作的交互。

2 平臺建設

2.1 平臺框架結構

(1)平臺部署架構。系統(tǒng)平臺采用B/S架構進行搭建，部署架構見圖1。系統(tǒng)部署要求一套發(fā)布服務器和一臺數(shù)據(jù)庫服務器。發(fā)布服務器用于存放發(fā)布應用程序，為用戶提供應用服務；數(shù)據(jù)庫服務器用于存放數(shù)據(jù)及相關資料，為用戶提供項目數(shù)據(jù)和相關資料。從系統(tǒng)部署成本角度考慮，發(fā)布服務器和數(shù)據(jù)庫服務器可以同時部署在一個服務器上，但是需要做好數(shù)據(jù)外部設備的備份工作。服務器部署與機房所在的網(wǎng)絡環(huán)境一般處于同一個內(nèi)部網(wǎng)絡，即所謂的內(nèi)網(wǎng)。在內(nèi)網(wǎng)訪問系統(tǒng)可以直接通過交換機訪問系統(tǒng)。網(wǎng)絡之外的用戶，則必須經(jīng)互聯(lián)網(wǎng)通過地址映射訪問到內(nèi)部局域網(wǎng)的發(fā)布服務器來訪問系統(tǒng)。

圖1 平臺部署架構

(2)平臺結構框架。平臺組成主要包括服務器設備、平臺數(shù)據(jù)管理、平臺應用系統(tǒng)、信息查詢管理、外業(yè)采集系統(tǒng)和智能移動終端等六大部分。服務器設備部分是平臺建設的基礎，是平臺數(shù)據(jù)資料存儲和運行的依托，主要由數(shù)據(jù)庫服務器和發(fā)布服務器兩部分組成。用戶通過平臺的數(shù)據(jù)管理部分對服務器上的數(shù)據(jù)資料進行集中化管理，在此基礎上用戶可以通過平臺應用系統(tǒng)進行相應業(yè)務的分析和應用，一般用戶可以通過信息查詢管理部分訪問系統(tǒng)并進行數(shù)據(jù)資料查詢。外業(yè)采集人員通過外業(yè)采集系統(tǒng)部分進行信息的采集和上報，并將數(shù)據(jù)提交到服務器上進行存儲，決策管理的用戶隨時可以通過智能移動終端設備瀏覽、查詢系統(tǒng)數(shù)據(jù)。

(3)平臺功能架構。平臺的搭建分為數(shù)據(jù)庫服務、權限分級控制、業(yè)務應用服務、數(shù)據(jù)信息管理、數(shù)據(jù)備份管理、系統(tǒng)信息管理、數(shù)據(jù)查詢統(tǒng)計、數(shù)據(jù)表樣輸出、數(shù)據(jù)分析應用、數(shù)據(jù)資源共享、外業(yè)現(xiàn)場采集和智能移動應用等12個功能應用部分。

2.2 技術難點

平臺建設技術難點：一是現(xiàn)代信息技術與水土保持業(yè)務的有效集成，平臺程序設計與水保業(yè)務數(shù)據(jù)的有機融合；二是不同縣(區(qū))用戶通過無償共享和有償共享兩種模式實現(xiàn)對水土保持數(shù)據(jù)的共享交互；三是移動終端設備的信息采集技術、GPS定位技術、移動終端設備與服務器的通信技術、移動終端設備之間數(shù)據(jù)實時通信和交換共享技術、離線數(shù)據(jù)的壓縮和組織管理等。

2.3 建設目標

(1)通過信息技術與水土保持業(yè)務的研究開發(fā)和有機融合，建立慶陽市水土保持信息化智能管理平臺，實現(xiàn)各縣(區(qū))水土保持數(shù)據(jù)集中存儲、統(tǒng)一管理、高效應用，解決因時間久遠造成數(shù)據(jù)資料丟失或保存不全、各類數(shù)據(jù)資料存放分散、查找使用不方便的問題。

(2)通過建立平臺實現(xiàn)縣(區(qū))用戶數(shù)據(jù)的快速統(tǒng)計分析匯總，報表及時定制輸出，解決統(tǒng)計口徑不一、工作效率低下、準確率不高、成果分析匯總緩慢的問題。

(3)利用平臺高效強大的功能，通過建立數(shù)據(jù)資源共享機制，實現(xiàn)各縣(區(qū))用戶之間數(shù)據(jù)資源共享交互。解決各縣(區(qū))之間整體工作掌握不夠、信息交流不暢、資源不能共享、造成重復工作等問題。

(4)通過平臺智能移動終端系統(tǒng)應用，實現(xiàn)水土保持數(shù)據(jù)外業(yè)現(xiàn)場采集、實時上報和應用查詢。

2.4 實施原則

(1)標準化原則。平臺建設的一個主要任務是對慶陽市水土保持各類信息數(shù)據(jù)進行標準化整理和錄入。整理和錄入需按照規(guī)定的格式、標準代碼進行，符合國家標準和業(yè)務需求[6]，尤其必須遵從《水土保持數(shù)據(jù)庫表結構及標識符標準》(SL 513—2011)、《水土保持信息管理技術規(guī)程》(SL 341—2006)等相關規(guī)定。

(2)急用先行原則。由于資金有限，平臺建設不可能一步到位，因此根據(jù)基礎和業(yè)務工作需要，將平臺建設分幾個階段進行。依據(jù)急用先行的原則，第一階段是完成平臺服務器設備的搭建、水土保持各項基礎數(shù)據(jù)的管理、用戶信息的管理、權限的分配控制管理、數(shù)據(jù)的查詢統(tǒng)計及分析輸出等功能，第二階段將對平臺的應用系統(tǒng)、外業(yè)采集、智能移動終端應用進行建設。

(3)實用性原則。平臺建設以服務水土保持信息化管理業(yè)務為根本目的，在操作和使用上必須以實用性和靈活性為原則，讓用戶操作實現(xiàn)可見即可得。

3 數(shù)據(jù)庫設計

水土保持數(shù)據(jù)庫將水土保持信息主要劃分為基礎信息數(shù)據(jù)庫、業(yè)務信息數(shù)據(jù)庫、管理信息數(shù)據(jù)庫、成果數(shù)據(jù)庫。基礎信息數(shù)據(jù)庫主要包括系統(tǒng)應用所涉及的行政區(qū)劃信息、流域信息等；業(yè)務信息數(shù)據(jù)庫主要包括系統(tǒng)中所涉及的各項業(yè)務數(shù)據(jù)信息；管理信息數(shù)據(jù)庫包括系統(tǒng)使用過程中涉及的部門信息、用戶信息、權限信息等；成果數(shù)據(jù)庫主要包括進行年度統(tǒng)計分析匯總的數(shù)據(jù)。

4 功能設計

4.1 權限控制

平臺要能夠體現(xiàn)出權限控制對于組織架構的支撐，提供基于部門、用戶、角色的權限控制及設置。需要提供如下幾點的管理功能。

(1)提供部門管理功能，可以配置部門所管轄的區(qū)域信息和部門下屬的人員信息，通過部門所管轄的區(qū)域，確定部門人員錄入和訪問的數(shù)據(jù)范圍。

(2)提供用戶管理功能，可配置用戶安全性要求，如密碼長度、有效期、用戶狀態(tài)等。根據(jù)需要可配置用戶系統(tǒng)訪問安全級別、用戶基本信息(姓名、地址、電話等)，以及用戶的公司屬性等。

(3)提供基于角色的安全管理。系統(tǒng)需要針對不同登錄用戶的角色進行不同的安全管理，如可使用的模塊、可查看的信息、可操作的功能等。這個管理功能將影響用戶對于系統(tǒng)的操作權限。

4.2 系統(tǒng)配置

系統(tǒng)配置主要包括角色配置、部門配置、用戶配置、權限配置。按照前后順序，首先需要確定的是系統(tǒng)使用中需要配置幾種角色，不同的角色做的事情不同，系統(tǒng)提供的功能模塊也有所不同；其次是確定使用系統(tǒng)的部門，以及部門所涉及的管轄區(qū)域信息，據(jù)此系統(tǒng)可以對部門所訪問的數(shù)據(jù)進行控制；再次配置各部門使用系統(tǒng)的用戶信息，并由管理員把用戶信息錄入到相應的部門下；最后就是給各用戶分配相對應的使用權限，實現(xiàn)不同的用戶完成不同的業(yè)務內(nèi)容。

4.3 信息錄入

信息錄入功能包含自然環(huán)境、社會經(jīng)濟、土地利用、監(jiān)測評價、綜合治理、監(jiān)督執(zhí)法和淤地壩建管等模塊中的數(shù)據(jù)信息錄入。

4.4 信息編輯

如果錄入的業(yè)務信息有誤，那么可以通過一定的流程由專人進行信息的編輯和修改，具體操作流程可以進行定制。

4.5 信息查詢統(tǒng)計

統(tǒng)計分析模塊是系統(tǒng)的主要應用模塊，數(shù)據(jù)錄入并編輯無誤后，可以按照行政區(qū)、項目、流域、時間等分別進行數(shù)據(jù)的統(tǒng)計、分析與查詢。查詢過程中查詢字段可以任意選取和組合，以滿足各種查詢要求。

4.6 報表輸出

用戶可以根據(jù)檢索出來的數(shù)據(jù)生成相應格式的報表，如按年份查詢數(shù)據(jù)生成報表功能、按縣(區(qū))查詢生成報表功能、按單項措施查詢生成報表功能等。

4.7 數(shù)據(jù)備份恢復

系統(tǒng)錄入的數(shù)據(jù)必須做到定時備份，以防止因服務器崩潰而造成的數(shù)據(jù)丟失。因為在建設過程中必須充分考慮數(shù)據(jù)的安全性，所以數(shù)據(jù)備份和恢復模塊是系統(tǒng)所必須的。

5 平臺后期建設規(guī)劃目標

平臺第一階段的建設內(nèi)容是搭建慶陽市水土保持信息數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)，完成對開發(fā)的各模塊數(shù)據(jù)庫的建設和管理工作，對數(shù)據(jù)庫中的數(shù)據(jù)按照安全權限分級情況進行錄入、編輯、查詢、統(tǒng)計、輸出等操作，并對數(shù)據(jù)庫中的數(shù)據(jù)進行手動備份。經(jīng)過平臺的試運行和正式發(fā)布使用，第二階段的工作主要有兩部分：一是平臺的運行維護，現(xiàn)有功能的完善升級；二是平臺應用系統(tǒng)的建設。

5.1 平臺運行維護，功能完善升級

在系統(tǒng)平臺運行過程中，需要提供技術支撐、系統(tǒng)運行維護等工作，以確保平臺運行的穩(wěn)定性。在實際應用中，可能存在著實際與設計不相符的情況，需要按照實際業(yè)務需求進行修改和完善，不斷提升系統(tǒng)現(xiàn)有功能的全面性和實用性，確保平臺更好地服務于業(yè)務工作。維護完善升級工作主要包括以下幾個方面：

(1)平臺的技術支持。對平臺在運行過程中出現(xiàn)的各類問題給予技術上的支持。

(2)平臺的運行維護。對平臺在運行中出現(xiàn)的各類問題及時開展相關的運行維護工作，確保平臺運行的穩(wěn)定性。

(3)平臺業(yè)務功能完善。針對平臺中現(xiàn)有業(yè)務功能，在各縣(區(qū))實際數(shù)據(jù)資料錄入過程中發(fā)現(xiàn)的功能不足問題，進行及時的修改完善。

(4)業(yè)務表格數(shù)據(jù)的完善。對業(yè)務表格數(shù)據(jù)中存在的業(yè)務指標項不全、冗余等問題及時進行調(diào)整。

(5)操作界面的優(yōu)化。對系統(tǒng)操作頁面不人性化的地方，或操作不靈活的流程進行進一步的修改和升級。

(6)權限控制的完善。對各縣(區(qū))用戶的權限控制不到位或權限涉及范圍不足的地方進行調(diào)整，以便各縣(區(qū))用戶更靈活地調(diào)取數(shù)據(jù)。

(7)數(shù)據(jù)輸出的優(yōu)化。隨著業(yè)務工作的不斷變化，不同階段對數(shù)據(jù)輸出的格式有不同要求，這就需要在平臺實際運行中及時調(diào)整，以確保輸出數(shù)據(jù)格式滿足業(yè)務應用的要求。

(8)數(shù)據(jù)庫備份機制的優(yōu)化升級。由于數(shù)據(jù)庫的備份工作采用人工手動配備，因此可能出現(xiàn)數(shù)據(jù)丟失的情況。將數(shù)據(jù)庫的備份機制升級為系統(tǒng)自動定時備份，同時有工作人員采取異地數(shù)據(jù)備份的雙重備份機制。

5.2 平臺應用系統(tǒng)的建設

在平臺基礎數(shù)據(jù)管理的基礎上，第二階段的建設工作將啟動對平臺應用系統(tǒng)的建設，通過平臺的功能架構設計，主要建設內(nèi)容為數(shù)據(jù)應用分析、數(shù)據(jù)資源共享、外業(yè)現(xiàn)場采集、智能移動終端應用。

(1)數(shù)據(jù)應用分析。對系統(tǒng)數(shù)據(jù)資料的統(tǒng)計分析，主要是各縣(區(qū))數(shù)據(jù)資料的匯總分析、各項目指標的統(tǒng)計分析、各年度數(shù)據(jù)的統(tǒng)計分析匯總，以圖表的形式展示，并將分析結果以成果表的形式輸出。

(2)數(shù)據(jù)資源共享。為滿足各縣(區(qū))用戶對系統(tǒng)中各數(shù)據(jù)資源的共享使用，具體操作中可以是有償使用、無償使用兩種模式，同時為了提高用戶的使用積極性，可以對各用戶采用積分獎勵的形式，根據(jù)各自積分獲取相對應的共享數(shù)據(jù)權限。

(3)外業(yè)現(xiàn)場采集。利用移動終端設備的多樣化數(shù)據(jù)采集手段，按照水土保持業(yè)務工作的數(shù)據(jù)采集要求，現(xiàn)場實時采集圖像、坐標位置等信息，繪制區(qū)域形狀并實時錄入調(diào)查信息，在互聯(lián)網(wǎng)暢通的情況下，可隨時將采集的數(shù)據(jù)上傳到后臺系統(tǒng)服務器上。

(4)智能移動終端應用。通過安卓手機端或平板電腦等設備，實時訪問系統(tǒng)中各縣(區(qū))的項目資料信息，并查看項目各項指標的統(tǒng)計匯總信息，為相關人員提供便捷高效的系統(tǒng)訪問形式。

6 結 語

利用互聯(lián)網(wǎng)技術、4G網(wǎng)絡技術、中央存儲技術，結合慶陽市水土保持業(yè)務實際需求，搭建一套適合慶陽市水土保持工作要求的信息化管理平臺，為水土保持規(guī)劃、治理、監(jiān)督和監(jiān)測等提供有力支持，可以形成以下技術成果：①符合水利部、黃河水利委員會水土保持信息化數(shù)據(jù)建庫標準，滿足實際工作需求的慶陽市水土保持數(shù)據(jù)庫；②探索形成慶陽市水土保持信息化平臺數(shù)據(jù)資料收集、整理和錄入的規(guī)范化操作流程；③探索建立一套慶陽市水土保持數(shù)據(jù)資源共享機制，實現(xiàn)各縣(區(qū))用戶之間的數(shù)據(jù)資源共享交互；④通過慶陽市水土保持信息化智能管理平臺建設，利用移動互聯(lián)網(wǎng)技術，實現(xiàn)數(shù)據(jù)標準化錄入、集中統(tǒng)一存儲、高性能應用統(tǒng)計分析、數(shù)據(jù)資源共享使用和移動終端外業(yè)采集系統(tǒng)應用。