臧東亮，王永桂，齊 航

（1.安徽省水利廳，230022，合肥；2.中國地質(zhì)大學(xué)（武漢）地球科學(xué)學(xué)院，430074，武漢；3.安徽四創(chuàng)電子股份有限公司，230000，合肥）

建設(shè)河長制管理信息系統(tǒng)是全國推行河長制，以互聯(lián)網(wǎng)+技術(shù)體系支撐河長工作的重要手段。河長制湖長制（以下簡稱河湖長制）是一項(xiàng)制度創(chuàng)新，各地因地制宜開展河長制管理信息系統(tǒng)建設(shè)，雖能很好地助力河湖長制推行工作，但并沒有體現(xiàn)出有利于全國各地河長制系統(tǒng)信息的互通和共享?，F(xiàn)有大部分系統(tǒng)以數(shù)據(jù)采集、展現(xiàn)以及統(tǒng)計(jì)為主，系統(tǒng)對數(shù)據(jù)的分析功能遠(yuǎn)遠(yuǎn)不夠支撐河長湖長的科學(xué)決策。2018年1月12日水利部印發(fā)了 《河長制湖長制管理信息系統(tǒng)建設(shè)指導(dǎo)意見》和《河長制湖長制管理信息系統(tǒng)建設(shè)技術(shù)指南》明確了河湖長制管理信息系統(tǒng)建設(shè)的總體要求、主要目標(biāo)、主要任務(wù)和保障措施，并確定了技術(shù)要求、業(yè)務(wù)范圍、相關(guān)業(yè)務(wù)協(xié)同工作和信息安全等建設(shè)內(nèi)容，這對統(tǒng)一全國各地河長制管理信息系統(tǒng)的架構(gòu)、數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)以及功能，有著重要的現(xiàn)實(shí)意義和長遠(yuǎn)的指導(dǎo)意義。在此背景下，安徽省結(jié)合實(shí)際探索構(gòu)建互聯(lián)互通、信息共享、運(yùn)轉(zhuǎn)高效和輔助決策的智能化管理平臺，以全面提升安徽省河湖長制工作的信息化水平。

一、系統(tǒng)建設(shè)理念

安徽省河長制決策支持系統(tǒng)（以下簡稱“系統(tǒng)”）的建設(shè)，采取“先調(diào)研、再設(shè)計(jì)、后開發(fā)”的三步走方式，力求做到設(shè)計(jì)開發(fā)的系統(tǒng)在滿足各地推行河湖長制工作的實(shí)際需求基礎(chǔ)上，實(shí)現(xiàn)各級推行河湖長制相關(guān)單位信息系統(tǒng)數(shù)據(jù)共享和信息互通，同時(shí)兼具一定的技術(shù)先進(jìn)性。自2017年11月至2018年6月，在調(diào)研和吸收兄弟省份先進(jìn)經(jīng)驗(yàn)基礎(chǔ)上，確定了“依托地理信息系統(tǒng)、云計(jì)算、物聯(lián)網(wǎng)、大數(shù)據(jù)、移動通信網(wǎng)等領(lǐng)域的先進(jìn)技術(shù)，構(gòu)建河長制決策支持系統(tǒng)，滿足河湖長制工作信息管理、問題處理、巡河管理、監(jiān)督監(jiān)控和調(diào)度決策等業(yè)務(wù)需求，為河長湖長決策提供信息化支撐的建設(shè)目標(biāo)和任務(wù)。系統(tǒng)以“一級部署、三級貫通、五級應(yīng)用”的方式進(jìn)行架構(gòu)。系統(tǒng)集中部署在省水利廳，通過政務(wù)專網(wǎng)和公網(wǎng)實(shí)現(xiàn)省、市、縣三級河長辦和三級河長會議成員單位間的互聯(lián)互通、實(shí)現(xiàn)信息共享和對三級河湖長制的業(yè)務(wù)支撐，確保省、市、縣、鄉(xiāng)、村五級河長湖長及有關(guān)人員能通過系統(tǒng)開展相關(guān)工作。系統(tǒng)建成后，將實(shí)時(shí)連通安徽省水環(huán)境監(jiān)控物聯(lián)網(wǎng)，自動獲取水文、水質(zhì)、遙感、視頻監(jiān)視等監(jiān)測信息，并進(jìn)行河湖水質(zhì)、水生態(tài)狀況和發(fā)展態(tài)勢的智能分析，按需為不同層次的用戶提供信息服務(wù)。為保障系統(tǒng)建成后能高效運(yùn)行，還設(shè)計(jì)了河長制信息化工作管理、信息共享、監(jiān)測監(jiān)控（含視頻監(jiān)控和遙感等）和考核問責(zé)等制度保障體系。

二、系統(tǒng)總體架構(gòu)

根據(jù)系統(tǒng)的建設(shè)理念，從數(shù)據(jù)整合共享、業(yè)務(wù)支撐等需求出發(fā)，構(gòu)建包括采集層、數(shù)據(jù)層、支撐層、應(yīng)用層與訪問層等五層的系統(tǒng)架構(gòu)，如圖1所示。

①采集層：負(fù)責(zé)系統(tǒng)數(shù)據(jù)的采集工作，通過監(jiān)測站、遙感、視頻攝像等數(shù)據(jù)采集終端，實(shí)現(xiàn)對水文、水質(zhì)、污染源、視頻、巡查等數(shù)據(jù)的采集，并以統(tǒng)一的格式存儲到對應(yīng)的數(shù)據(jù)庫中。

②數(shù)據(jù)層：負(fù)責(zé)系統(tǒng)數(shù)據(jù)的管理，實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)的分類、組織、糾偏、編碼、存儲和維護(hù)。數(shù)據(jù)層數(shù)據(jù)類型主要包括空間數(shù)據(jù)庫、水文數(shù)據(jù)庫、水質(zhì)數(shù)據(jù)庫、影像數(shù)據(jù)庫和巡查數(shù)據(jù)庫等。

③支撐層：為系統(tǒng)應(yīng)用提供信息及軟件資源支撐服務(wù)，構(gòu)成數(shù)據(jù)服務(wù)體系，對下匯集數(shù)據(jù)資源，對上支撐應(yīng)用服務(wù)。支撐層的服務(wù)包括統(tǒng)一用戶管理、統(tǒng)一地圖服務(wù)、大數(shù)據(jù)分析、環(huán)境數(shù)值模擬、云計(jì)算和云直播等。

④應(yīng)用層：立足于信息平臺的數(shù)據(jù)資源，以服務(wù)于河湖長制各項(xiàng)任務(wù)的開展和業(yè)務(wù)的執(zhí)行為目標(biāo)，為用戶提供五套應(yīng)用平臺，包括數(shù)據(jù)管理、河湖地理空間信息展現(xiàn)、河湖健康分析和預(yù)測以及河長決策支撐等應(yīng)用功能。

⑤訪問層：通過用戶統(tǒng)一認(rèn)證手段，自動判斷用戶類型，為不同用戶分配不同權(quán)限并提供不同網(wǎng)絡(luò)路徑（政務(wù)專網(wǎng)內(nèi)網(wǎng)、互聯(lián)網(wǎng)）和不同應(yīng)用終端（PC電腦、筆記本電腦、平板電腦、手機(jī)）的平臺訪問接口。

⑥兩套保障：包括安全保障和管理規(guī)范保障。其中，安全保障按照三級等保的標(biāo)準(zhǔn)，對系統(tǒng)從邊界防護(hù)、網(wǎng)絡(luò)傳輸、計(jì)算環(huán)境三個(gè)方面進(jìn)行全方位防護(hù)。管理規(guī)范保障是維持系統(tǒng)日常穩(wěn)定運(yùn)行和管理維護(hù)的制度體系，包括信息管理工作、數(shù)據(jù)共享、信息監(jiān)測等體系的建立，以及相應(yīng)的數(shù)據(jù)接口標(biāo)準(zhǔn)和數(shù)據(jù)庫表結(jié)構(gòu)的規(guī)范等內(nèi)容。

圖1 系統(tǒng)整體框架

三、系統(tǒng)實(shí)施重點(diǎn)

1.數(shù)據(jù)整合與集成

涉及河湖管理保護(hù)的相關(guān)信息分布在諸多部門，如何有效共享各部門現(xiàn)有資源，是河長制信息化建設(shè)的重要內(nèi)容。安徽省河長制決策支持系統(tǒng)建設(shè)采用基于SOA的整合方式，從橫向和縱向兩個(gè)方面開展數(shù)據(jù)集成，實(shí)現(xiàn)對相關(guān)部門和各市現(xiàn)有相關(guān)數(shù)據(jù)的集成，滿足多源異構(gòu)數(shù)據(jù)集成的需要，確保一數(shù)一源，實(shí)現(xiàn)有數(shù)可用、有數(shù)可查、有數(shù)可看和有數(shù)能算的“四有”數(shù)據(jù)集成目標(biāo)。

（1）橫向數(shù)據(jù)集成

橫向主要是以“指標(biāo)互補(bǔ)、空間互補(bǔ)、信息互補(bǔ)”為原則，集成共享省水利廳、生態(tài)環(huán)境廳、住房建設(shè)廳、農(nóng)業(yè)農(nóng)村廳等省級河長會議成員單位的相關(guān)數(shù)據(jù)。河長會議成員單位將有關(guān)數(shù)據(jù)庫 （靜態(tài)數(shù)據(jù)一次性導(dǎo)入同步，其余監(jiān)測性動態(tài)數(shù)據(jù)實(shí)時(shí)同步）發(fā)送并通過數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換后，根據(jù)需求同步到本系統(tǒng)的數(shù)據(jù)資源池中進(jìn)行存儲和管理。

（2）縱向數(shù)據(jù)集成

縱向主要是以“分級上報(bào)、逐級匯總”的方式集成共享各市、縣、鄉(xiāng)、村相關(guān)的河湖長制工作數(shù)據(jù)，縣級及以下的相關(guān)數(shù)據(jù)由縣級負(fù)責(zé)填報(bào)。省、市、縣三級河長直接向平臺填報(bào)或貢獻(xiàn)數(shù)據(jù)，以此實(shí)現(xiàn)全省各級河湖長制工作相關(guān)數(shù)據(jù)的統(tǒng)一管理。已開發(fā)河湖長制信息系統(tǒng)的市縣，可通過通用接口，按照統(tǒng)一格式要求，向省河長制決策支持系統(tǒng)同步共享相關(guān)數(shù)據(jù)。

2.河湖長制數(shù)據(jù)庫構(gòu)建

河湖長制相關(guān)數(shù)據(jù)橫向涉及各級河長會議成員單位相關(guān)信息，縱向涉及各級河長湖長巡河信息、河長辦工作信息，相關(guān)自動監(jiān)測系統(tǒng)獲取的實(shí)時(shí)信息，以及社會公眾的意見建議和投訴信息等，數(shù)據(jù)覆蓋面廣、類型多樣、結(jié)構(gòu)復(fù)雜，需構(gòu)建統(tǒng)一的數(shù)據(jù)入庫標(biāo)準(zhǔn)對數(shù)據(jù)進(jìn)行標(biāo)準(zhǔn)化處理。數(shù)據(jù)庫構(gòu)建主要包括系統(tǒng)涉及的所有數(shù)據(jù)的數(shù)據(jù)目錄、標(biāo)準(zhǔn)化接口、規(guī)范化表結(jié)構(gòu)以及統(tǒng)一入庫方式等方面。

（1）數(shù)據(jù)庫架構(gòu)

以數(shù)據(jù)整合為基礎(chǔ)，輔助決策支撐為目的的原則，形成統(tǒng)一的河湖長制數(shù)據(jù)庫，數(shù)據(jù)庫分為靜態(tài)數(shù)據(jù)庫和動態(tài)數(shù)據(jù)庫兩大類。靜態(tài)數(shù)據(jù)庫主要包括基礎(chǔ)數(shù)據(jù)庫、屬性數(shù)據(jù)庫和空間數(shù)據(jù)庫，動態(tài)數(shù)據(jù)庫主要包括巡河數(shù)據(jù)庫、監(jiān)測數(shù)據(jù)庫和業(yè)務(wù)數(shù)據(jù)庫。

（2）統(tǒng)一數(shù)據(jù)訪問

為確保系統(tǒng)數(shù)據(jù)的安全和一致性，系統(tǒng)采用統(tǒng)一數(shù)據(jù)訪問方式。數(shù)據(jù)訪問的流程是：用戶端基于用戶需求向系統(tǒng)應(yīng)用服務(wù)發(fā)送數(shù)據(jù)訪問請求，應(yīng)用服務(wù)響應(yīng)用戶請求，并采用mybatis數(shù)據(jù)庫框架構(gòu)建數(shù)據(jù)持久層進(jìn)行數(shù)據(jù)庫的讀寫操作，返回結(jié)果。

圖2 五套平臺架構(gòu)

（3）數(shù)據(jù)標(biāo)準(zhǔn)化入庫

通過整合、集成、導(dǎo)入、填寫等各種方式獲得的數(shù)據(jù)，在統(tǒng)一數(shù)據(jù)接口、自動化引擎以及資源管理引擎的數(shù)據(jù)接入、轉(zhuǎn)換和入庫等操作的基礎(chǔ)上，形成標(biāo)準(zhǔn)化入庫的數(shù)據(jù)資源。

3.系統(tǒng)功能設(shè)計(jì)

（1）系統(tǒng)用戶與功能需求

安徽省河長制決策支持系統(tǒng)的用戶包括五級河長、河長辦、河長會議成員單位、社會公眾等，其中包括16個(gè)省轄市、7個(gè)縣級市、54個(gè)縣的河長制辦公室以及省、市、縣河長會議成員單位和5.27萬名河湖長。不同類型的用戶對系統(tǒng)有不同的需求，系統(tǒng)需全面滿足河長制工作中的信息管理、信息服務(wù)、巡河管理、事件處理、抽查督導(dǎo)、考核評估、展示發(fā)布、統(tǒng)計(jì)分析、決策分析以及移動服務(wù)等需求。

（2）系統(tǒng)功能架構(gòu)

根據(jù)安徽省河長制決策支持系統(tǒng)的用戶類型和用戶需求，建設(shè)滿足不同用戶和不同業(yè)務(wù)需求的五套平臺，為河長制日常工作、河長湖長決策調(diào)度等提供支撐。五套平臺的相互關(guān)系如圖2所示。

五套平臺中，河長制業(yè)務(wù)管理及信息服務(wù)平臺，主要針對橫、縱向數(shù)據(jù)共享，進(jìn)行數(shù)據(jù)信息的采集和管理，確保不同用戶和不同單位的信息能快速、及時(shí)上傳，并形成全省河長制信息的一數(shù)一源體系，保障橫、縱向數(shù)據(jù)的統(tǒng)一和河長制工作的標(biāo)準(zhǔn)化數(shù)字操作。河長制業(yè)務(wù)移動平臺，面向河長和河長制督查人員，提供河長制移動辦公功能，實(shí)現(xiàn)信息服務(wù)平臺的部分業(yè)務(wù)功能的掌上化辦公。安徽省河長制地理信息系統(tǒng)平臺，利用GIS技術(shù)、3D虛擬地球技術(shù)等先進(jìn)的數(shù)據(jù)展現(xiàn)技術(shù)，結(jié)合“水利一張圖”，全方位展現(xiàn)安徽省河湖的空間數(shù)據(jù)。安徽省河長制省級調(diào)度平臺，以滿足省級河長的決策調(diào)度需求為主要目標(biāo)，通過集成環(huán)境數(shù)值模型、人工智能、大數(shù)據(jù)分析等先進(jìn)的數(shù)據(jù)分析技術(shù)，為河湖水資源水環(huán)境健康評價(jià)、趨勢預(yù)測、應(yīng)急調(diào)度以及決策優(yōu)化提供支撐。河長制信息發(fā)布平臺，則重點(diǎn)面向廣大社會公眾，滿足公眾看水、管水的需要。五套平臺相輔相成、全面覆蓋安徽省河長制參與人 （單位）及其業(yè)務(wù)的各個(gè)方面，共同支撐河長制的開展，實(shí)現(xiàn)安徽河長制的“數(shù)字化、自動化和智能化”。

（3）系統(tǒng)核心功能

①河湖長制日常工作支撐

五套平臺的設(shè)計(jì)和建設(shè)的核心內(nèi)容之一是滿足安徽省全面推行河湖長制過程中，河長湖長、河長辦和河長會議成員單位的日常辦公、巡河、考核以及公眾參與河湖長制等需要。按照工作內(nèi)容和業(yè)務(wù)流程，將河長日常工作分為河長會議、巡河管理、事件處理、抽查督導(dǎo)、考核評估、展示發(fā)布和投訴舉報(bào)等功能模塊，各模塊所涉及的具體業(yè)務(wù)如圖3所示。

日常工作業(yè)務(wù)中，大部分功能在河長制業(yè)務(wù)管理及信息服務(wù)平臺和河長制業(yè)務(wù)移動平臺實(shí)現(xiàn)。其中，巡河管理通過業(yè)務(wù)移動平臺的專有巡河APP實(shí)現(xiàn)；而時(shí)間處理、抽查督導(dǎo)則通過專有河長通APP實(shí)現(xiàn)；投訴舉報(bào)通過信息發(fā)布平臺實(shí)現(xiàn)。

②河長湖長調(diào)度決策業(yè)務(wù)支撐

安徽省河長制決策支持系統(tǒng)在滿足河湖長制日常工作基礎(chǔ)上，圍繞河長制六大任務(wù)開展，通過各種手段分析功能，著力呈現(xiàn)河長制工作中水資源保護(hù)、水污染防治、水環(huán)境治理、水域岸線管理保護(hù)的核心數(shù)據(jù)分析內(nèi)容，以輔助河湖長決策。系統(tǒng)的決策支持功能主要包括：水資源和水環(huán)境評估與預(yù)警，突發(fā)風(fēng)險(xiǎn)應(yīng)急決策、遙感視頻智能監(jiān)控和河長調(diào)度決策優(yōu)化等功能模塊，業(yè)務(wù)框架如圖4所示。

河長決策支持業(yè)務(wù)中，主要的分析技術(shù)包括流域非點(diǎn)源模型、水體環(huán)境數(shù)值模型、突發(fā)事故模擬預(yù)測模型等數(shù)值模型，遙感視頻智能監(jiān)控采用視頻和遙感影像自動識別技術(shù)、基于tensflow的圖像智能識別技術(shù)等技術(shù)方法，而調(diào)度優(yōu)化決策，則利用專家知識庫、智能優(yōu)化等技術(shù)手段來實(shí)現(xiàn)。河長決策支持業(yè)務(wù)，通過后端服務(wù)的形式，構(gòu)成系統(tǒng)支撐層的核心內(nèi)容，并在安徽省河長制省級調(diào)度平臺和河長制地理信息系統(tǒng)平臺中進(jìn)行呈現(xiàn)。

圖3 河長制日常工作支撐功能

圖4 河長決策支持業(yè)務(wù)架構(gòu)

四、結(jié) 論

安徽省河長制決策支持系統(tǒng)，以實(shí)際需求為導(dǎo)向，在滿足國家河長制及其信息化整體布局要求的前提下，突出對河長湖長履職和決策的支撐。系統(tǒng)設(shè)計(jì)既考慮到橫向和縱向的數(shù)據(jù)整合與集成，又充分考慮了不同部門和不同層級河長湖長履職與考核的需要。安徽省河長制決策支持系統(tǒng)，通過研發(fā)河長決策支持業(yè)務(wù)模塊，突出對河長決策的支持，相比于現(xiàn)有河長制系統(tǒng)具有一定的特色。而這涉及水資源、水環(huán)境和水生態(tài)保護(hù)與治理的各個(gè)方面，是現(xiàn)有河長制系統(tǒng)中較少實(shí)現(xiàn)卻亟須研發(fā)的功能。只有實(shí)現(xiàn)了河長制決策支持業(yè)務(wù)中的相關(guān)分析功能，才能準(zhǔn)確回答河長制推行過程中，水資源、水環(huán)境和水生態(tài)“有什么問題、問題在哪里、如何解決問題”等一系列疑問，這是將監(jiān)測數(shù)據(jù)從靜態(tài)轉(zhuǎn)變?yōu)閯討B(tài)，實(shí)現(xiàn)用數(shù)據(jù)說話的必由之路，也是河湖長制推行過程中的切實(shí)難題?？梢灶A(yù)見，系統(tǒng)建成后能有效提升安徽省河湖長制工作的信息化水平，能準(zhǔn)確回答安徽省水資源環(huán)境的疑難問題，為安徽省全面推行河湖長制提供現(xiàn)代化的信息管理手段，對構(gòu)建安徽省河湖治理保護(hù)長效機(jī)制，具有一定的社會、經(jīng)濟(jì)和生態(tài)效益。