水域數字化管理系統設計分析范文

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摘要：為了加強水域保護管理，發揮水域功能和效益，基于面向對象分析方法，將水域對象、管理職責及其行為事件單元化和構件化，提出水域數字化管理模式和總體框架，并設計包括水域一張圖管理、水域動態監管分析、水域開發利用、水域共享服務等數字化業務應用體系，實現水域管理數字化全業務覆蓋、全流程貫通，有效推進水域管理數字化轉型和跨部門、跨層級的協同管理。

關鍵詞：水域管理；數字化管理；數據共享

1問題的提出

隨著社會經濟發展和城市化進程的不斷推進，人口聚集，人水爭地矛盾日益突出，水域管理難度越來越大，而伴隨著社會的進步，人們對美好生活的向往對水域管理提出了更高的要求，水域管理面臨新的機遇和挑戰。長期以來水域數據的管理主要依靠手工作業的方式，由于數字化含量低，很多的資料和數據都是以紙質形式存放在檔案室或個人手里[1]，信息傳遞效率低下，束縛著水利部門管理者與政府決策者的手腳，制約水域管理效能的提升。當前，新一輪信息革命正引領人類從工業文明加速向信息文明轉型，數字化、網絡化、智能化在生產生活領域的深度滲透，深刻改變了水域保護管理的基礎環境，傳統的、手工化的水域管理模式遇到嚴峻的挑戰，已經不能適應水域管理現代化和決策科學化的需要，與時展的要求、改革治理的需要、社會公眾的需求相比，還存在不少差距和短板。在國家加快建設數字中國、發展數字經濟、實施大數據戰略的大背景下，探討水域數字化[2]管理非常必要，具有重要的現實意義。

2水域數字化管理模式

面向對象[3-4]是一種對現實世界理解和抽象的方法，對象不僅能表示具體的事物，還能表示抽象的規則、計劃或事件。因此借用對象的概念來描述水域的狀態和行為更有助于水域的保護管理。為此將水域按其類別、時、空特性進行對象標識、單元化組織和構件化管理，其目標是聚焦管好水域空間及其水域岸線、水體，打造人與自然和諧共生的水域新格局，還水域以美麗健康，主要手段是以信息化、移動通信、大數據等技術來處理、分析和管理水域，促進水域水流、數據流、資產流的通暢與協調，從而實現精確、敏捷、高效、全時段、全方位覆蓋的水域管理模式。水域數字化主要內容包括水域管理對象身份證化、管理職責單元化和管理運行構件化：（1）管理對象身份證化。主要是對水域管理對象進行標識，就是把水域的江河、溪流、湖泊、人工水道、行洪區、水庫、山塘等及其管理范圍、水體岸線、交叉建筑物等水域管理對象都納入水域數字化管理的范疇，給每個管理對象配上一個“數字身份證”進行注冊登記，建立相應的身份名錄，對每個對象上發生的行為（如占用、補償、維修養護等）都定義為事件，通過事件的關聯管理將水域管理責任精準落實到位。如果河道上的水閘壞了，堤防有了隱患，在數字化系統的支撐下，相關責任人和部門就會在第一時間發現并解決問題，從而實現以更先進的技術更快地發現問題、更有效地解決問題、更好地監督考核，更精細的行業監管。（2）管理職責單元化。將水域管理職能、管理機制、運作模式、組織結構等管理基礎全面數字化，以行政區域、小流域或河段區域作為管理單元[5]，將水域空間單元化，在單元內有效整合信息和管理資源，開展信息采集、事件處置、水域服務、政策宣傳等管理服務工作，綜合分析水域管理形勢和精細分析水域管理內容，對水域運行狀態做出預判、預測、預警，實現水域管理運行狀態的全面可視和監測。按照綜合履職的要求，由單元責任人及時采集單元水域動態信息，更新水域各類綜合信息，努力實現信息全掌握、訴求全收集、服務全覆蓋、工作全到位。同時按規定通過單元內巡視，發現水域管理問題后利用無線智能終端進行問題信息的采集并上報至數據中心、對已解決的問題進行檢查確認，并將信息反饋至數據中心，對事件的處置盡可能在本層級處置，責任人自己能解決的要及時處置并留下記錄（如日常類信息，現場處理并上傳登記備案），不能解決的（如協調類信息，現場受理上傳同時將結果反饋給服務管理對象；重點類信息和突發性事件，按層級報告，協助相關部門緊急處理）上報數據中心由數字化平臺推送到相應的部門進行聯動處置并留下記錄，避免推諉扯皮現象和違法、違規行為的發生與事態擴大，真正實現管理責任的區域精細化。（3）管理運行構件化。應用面向對象的分析方法，將水域作為系統進行建模，將每個單元內的水域管理對象，如江河、溪流、湖泊、人工水道、行洪區、水庫、山塘等及其管理范圍物化為單元構件[6]，構件具有屬性、功能、狀態等特征，每個構件可以封裝、繼承，有自己的屬性、功能和方法。對構件上發生的事項定義為事件，如疏浚、保潔、違建、整治、建設等。對事件信息一方采集、多方共用，事件信息可采用包括文字、照片、視頻、音頻等多種信息表達方式，事件采集時在自動獲取事件發生的現場位置地理坐標的同時，對事件現場的地名、特征建筑、事件本身也應進行清楚、準確、完整的描述，其中照片應清晰反映問題的全貌、關鍵性局部特寫，視頻應清晰反映事件經過，問題所在，錄音應語音清晰、語句簡短完整。水域構件化可使水域狀態及其行為精準化，通過構件的組裝、配置和控制可以實現水域動態監管，維護水域公共安全，從而提升水域管理工作的高質量。水域數字化管理模式見圖1。

3數字水域總體框架

水域數字化管理是依托數字化手段，在現有的信息技術基礎上，對水域管理理念、職能、制度、行為、組織的全方位變革，通過構建一個通用的基礎信息平臺，采用數字化的方式，完善水域信息資料采集、分析、整合等各個環節，對水域管理業務流程進行整體優化再造，促進各類信息的無縫對接，對水域空間進行一體化管理，統籌實施水域空間管控體系，建立更加扁平、高效、靈活、協同的業務流，全面推動水域監管行為數字化，實現跨部門、跨層級的協同管理。在內容架構上，水域數字化主要包括（見圖2）：（1）全面立體的物聯網感知能力。通過物聯網技術對水域管理單元及構件進行監控、傳輸和分析，使水域管理信息平臺具有動態實時的監管能力。（2）全過程的水域保護監管。通過信息資源整合、信息共享，獲取水域運行管理的數據支持，真正形成水域管理的信息監管中心。通過加強水域運行數據的聚合分析能力和必要水域管理運行體征的預警預報和體征分析能力，形成“事前、事中、事后”全程監管機制。（3）多層次的水域開發利用。水域保護開發是數字水域建設的方向，注重從人們對美好生活的向往出發，強化民眾的參與，提供平臺實現民眾與政府的良性互動，讓更多的人參與到水域保護、開發、利用、管理中來，匯聚公眾智慧，不斷推動管理創新、開放創新、大眾創新、協同創新，形成全方位、多層次的水域空間管控體系，這樣使得水域的治理保護更能有序、有效、保值增值，同時也為水域科學、綜合管理提供幫助。（4）全方位的數據共享服務。目前不同管理部門擁有各自分管的水域數據，而數據的權屬和維護工作屬于各管理部門，如河道的歸河道部門、水庫的歸水庫部門、山塘歸農水部門，執法事件又分散到不同部門，水域數字化應向各涉水管理部門提供相應的地理空間信息和屬性信息，讓每個權屬單位更好的了解自己的工作范圍和做好水域的維護工作，水域的保護也由原來的部門分散管理、分別監督轉變為集中維護、協同保護的體制機制，形成多方參與水域保護管理服務體系。

4功能設計

4.1水域一張圖管理

水域一張圖管理，主要是以時間和空間的框架實現水域信息資源的整合（見圖3），將水域基礎數據、專業數據、管理數據、社會人文、地形圖、正射影像圖等相關數據單元化、構件化后落實到不同的地圖圖層上，形成水域一張圖，使水域管理對象在管理區域中的精確定位，構建水域圖文一體化的協同工作環境；同時可根據需要任意組合疊加顯示，實現對水域水域管理全局情況的總體把握，以了解相互之間的關系和規律。在水域數字化管理系統中，水域空間數據采用.shp或.gdb格式，平面坐標系統采用CGCS國家2000坐標系，高程系統采用1985國家高程基準，數據精度要求達到1:2000地圖比例尺以上精度。屬性數據包括河流水系、池塘、水庫、山塘、堤防水閘、湖泊、攔河樞紐、交叉建筑物、視頻監控、社會經濟、遙感影像、全景圖等。通過一張圖整合水域全信息，對水域管理實現圖、文、表、業務管理一體化管理，貫通水域管理業務，支撐水域保護管理協同辦公、信息共享。

4.2水域保護動態監管

基于天空地一體化的水域環境監測網絡對區域內水域面積進行動態監測（見圖4），圍繞基本水面率、水域功能與占補平衡情況等水域保護指標對水域面積、容積、功能、利用狀況等內容進行監測和評價，采用高分辨率遙感影像結合單元實地巡查監管提升天空地一體化監測的頻率與精度，構建水域環境安全體系確保本行政區域內的水域面積不減少、功能不減退，從而創新水域動態監管模式，為水域的科學有效管理提供技術支持。

4.3水域開發利用

水域開發利用主要包括涉水項目審批、涉水項目監管和移動監管等功能。（1）輔助審批：通過GIS空間分析功能，可以對涉水項目空間數據與水域及其管理范圍進行疊置分析，計算涉水項目落入管理范圍或水域范圍的面積，統計線性項目涉及河湖數量，量算點狀項目同岸線或管理范圍之間距離等，輔助判斷涉水項目平面信息是否符合水利相關規定要求。（2）涉水項目監管：主要是對批后項目監管及對監管方監督考核，集“三監”（監測、監視、監管）于一體。系統包括：①監管項目審批信息及監管信息的列表展示：用戶軌跡、監管上報內容與當前位置的實時查看；②監管智能輔助：根據相關法規、條例及項目批文，結合監管情況，自動做出監管參考意見或對問題的處理措施，以輔助監管決策工作。在定期監管與臨時性監管工作過程中，實時記錄監管工作人員的軌跡，并與用戶拍攝的現場圖片、監管頻次、監管時間等內容進行對比分析（如將GPS軌跡與監管任務路線進行對比，避免用戶沒有去現場的隨意填報行為；將現場照片中EXIF信息中經緯度與現場軌跡進行對比，避免用戶隨意拍攝的問題等），作為監管工作考核依據，管理人員實施掌握監管工作人員的工作狀態，提高監管執法在線化水平。（3）移動監管APP：通過移動端APP實現對水域及管理數據展示、查詢、定位等功能，輔助水域管護人員戶外巡河檢查過程中可以實時查看相關信息。監管人員通過移動端APP進行監管項目信息的查詢與監管信息的錄入和上報，核心功能通過后臺服務的形式實現。根據管理員的監管任務，包括根據項目實施進度定期監管工作與因特殊目的臨時性監管工作，通過APP可以導航至監管項目區域，并以任務的形式，提示監管用戶檢查內容，如需要去指定位置拍照，需要查看指定監管內容等，在用戶完成所有任務后，將監管內容提交至后臺系統中。水域移動監管見圖5。

4.4水域共享服務

水域數據共享服務主要包括數據交換、運行管理臺帳（檔案）和績效評估等功能。（1）數據交換。主要是對水域基礎信息、水域管理信息、水域業務信息提供共享和交換，滿足跨部門跨層級的使用要求，提高水域協同管理效能。（2）檔案管理。將對所有留存的檔案資料文件掃描信息化處理，建立電子檔案庫，同時，將檔案所涉及水域內容空間化，形成涉水審批空間數據庫，并完成系統平臺的查詢、調閱與展示功能。對于新立項項目可通過系統直接錄入審批信息并上傳相關附件，形成電子審批檔案。系統提供電子檔案資料的管理，具備權限的用戶，能夠下載、查看相關資料內容。可上傳、編輯、刪除權限的管理員用戶，錄入、上傳、編輯和刪除相應的資料，對資料進行維護。（3）績效評價。績效評價主要是對水域管理的各方面進行考核評價，主要包括水域變化、水域事件、管理過程、工作績效等內容，以水域單元為評價對象，對單元內構件通過對歷史數據的運算統計，生成單元水域管理效果的數據列表，并按不同的顏色直觀地顯示單元區域管理效果和不同構件發生的主要事件，既能監督水域管理中發生的具體問題，又能監督管理和執法質量。

5結語

（1）水域數字化管理模式是基于面向對象的分析建模，通過水域單元化和構件化對水域管理中涉及的人、物、環境、過程等對象數字化，使管理對象一清二楚，同時有效整合基礎數據、管理數據、業務數據，實現水利內部、跨政務部門的互聯互通、信息共享和業務協同。（2）水域數字化業務應用，使傳統的粗放型突擊式管理模式轉為數字化長效化模式，實現水域數據的價值流動，推動政府和社會之間信息高效流通、融合共享，創新水域管護機制，推動水域管理數字化轉型，提高水域管理效率。

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作者：樊青松 單位：溫嶺市水利局