河長制河湖調(diào)查信息采集管理系統(tǒng)設(shè)計與應(yīng)用

吳 芮，韓錦琳，宋 廣

（河南省水利勘測有限公司，河南 鄭州 450003）

0 引言

2016 年 12 月，《關(guān)于全面推行河長制的意見》的印發(fā)標(biāo)志著河長制從地方實踐探索正式上升成為國家意志[1]；2017 年 3 月，“全面推行河長制”首次被寫入政府工作報告。其中一河（湖）一策方案編制工作是全面落實推行河長制、加強河湖治理與保護的重要基礎(chǔ)工作與不可或缺的重要環(huán)節(jié)[2]，編制方案的基礎(chǔ)工作是梳理河湖現(xiàn)狀存在的主要問題與原因，因此梳理河湖現(xiàn)狀，進行全面準(zhǔn)確的河湖調(diào)查將為河長制的完善和落實提供強有力的支持。

河湖調(diào)查存在著調(diào)查范圍廣、實地情況復(fù)雜、任務(wù)繁重、時間緊張的新形勢，隨著智慧、信息水利等信息化發(fā)展目標(biāo)的提出[3]，通過先進的信息化技術(shù)，搭建及時高效的河湖現(xiàn)狀信息采集與管理系統(tǒng)，將為河湖調(diào)查工作提供強有力的支持[4]。

1 系統(tǒng)設(shè)計方案

系統(tǒng)在設(shè)計過程中，充分結(jié)合河湖調(diào)查的業(yè)務(wù)操作流程，圍繞信息采集、上傳入庫、管理輸出 3 個環(huán)節(jié)展開，并解決整個業(yè)務(wù)流程中存在問題，簡化調(diào)查流程，提高河湖調(diào)查的自動化、信息化水平。

1.1 整體架構(gòu)

系統(tǒng)采用多層次架構(gòu)設(shè)計模式，分為以下幾個基礎(chǔ)層級：

1）數(shù)據(jù)層。河湖調(diào)查信息數(shù)據(jù)庫包括河湖、各類調(diào)查要素、用戶、系統(tǒng)管理及多媒體等信息。

2）服務(wù)層。主要包括天地圖綜合地圖、省市地名、保證數(shù)據(jù)傳輸安全的加密、工作流中間件，以及各應(yīng)用系統(tǒng)的應(yīng)用等服務(wù)。

3）應(yīng)用層。主要包括河湖外業(yè)調(diào)查 App、調(diào)查信息管理、調(diào)查信息報表輸出、調(diào)查信息專題圖出圖等子系統(tǒng)。

4）用戶層。根據(jù)業(yè)務(wù)流程及使用人員，主要分為外業(yè)數(shù)據(jù)采集、調(diào)查信息管理、成果審核等用戶。

1.2 數(shù)據(jù)設(shè)計

根據(jù)河湖調(diào)查業(yè)務(wù)流程及系統(tǒng)功能運行的需求，數(shù)據(jù)庫設(shè)計遵循實用可靠原則。采用 SQL Server 數(shù)據(jù)庫存儲數(shù)據(jù)，各類信息存儲在數(shù)據(jù)表中，同時在數(shù)據(jù)表中以路徑形式存儲照片等多媒體信息，極大地節(jié)省了數(shù)據(jù)庫存儲空間。

整個系統(tǒng)涉及河湖信息采集、調(diào)查信息補充完善、信息審核等多個環(huán)節(jié)，系統(tǒng)中數(shù)據(jù)的流轉(zhuǎn)過程如圖 1 所示。

1.3 功能設(shè)計

河長制河湖現(xiàn)狀調(diào)查信息采集與管理系統(tǒng)平臺與河湖外業(yè)調(diào)查 App 共同構(gòu)成河長制河湖現(xiàn)狀調(diào)查系統(tǒng)，兩者一內(nèi)一外，功能互為補充[5]。

1.3.1 河長制河湖現(xiàn)狀調(diào)查信息采集與管理系統(tǒng)平臺

該平臺屬于 C/S 結(jié)構(gòu)，基于 Windows 系統(tǒng)，布設(shè)在電腦端，主要實現(xiàn)各類調(diào)查要素調(diào)查信息、成果、系統(tǒng)分級等管理，以河流為一個整體，智能化協(xié)助內(nèi)業(yè)人員整理外業(yè)調(diào)查信息，生成調(diào)查成果，為內(nèi)業(yè)人員編寫一河一策方案提供高效的整理手段[6]，具體分為以下幾個管理模塊：

圖 1 系統(tǒng)的數(shù)據(jù)流轉(zhuǎn)

1）地圖管理模塊。地圖管理包括地圖的基本操作，地圖上直接進行調(diào)查信息查看、編輯及地理信息錄入等，同時還可在地圖上自動編號。

2）數(shù)據(jù)管理模塊。數(shù)據(jù)管理主要針對于調(diào)查信息的基礎(chǔ)數(shù)據(jù)管理操作，包括調(diào)查信息和數(shù)據(jù)庫維護的管理[7]。a. 調(diào)查信息管理。包括對 15 類調(diào)查信息的增刪改查，同時提供自檢、審核和自動及手動編號。滿足外業(yè)調(diào)查人員對已調(diào)查的河湖信息的自檢和內(nèi)業(yè)整理人員對外業(yè)調(diào)查信息的補充、修改、審核、編號調(diào)整等需求，為成果導(dǎo)出奠定數(shù)據(jù)基礎(chǔ)。b. 數(shù)據(jù)庫維護管理。包括數(shù)據(jù)庫備份、日志監(jiān)控和系統(tǒng)恢復(fù)等管理。出現(xiàn)意外時，可以完整地恢復(fù)數(shù)據(jù)庫。

3）成果管理模塊。成果管理主要針對于整理后的調(diào)查信息成果批量導(dǎo)出，包括圖片、表格數(shù)據(jù)、地理信息導(dǎo)出。在確定河流后，以 SHP 格式導(dǎo)出該河流所有調(diào)查點的地理位置、名稱及編號，方便疊加地形圖，完成出圖工作。

4）系統(tǒng)管理模塊。對政區(qū)、河流、用戶、系統(tǒng)設(shè)置進行統(tǒng)一管理，并提供相應(yīng)的管理維護界面，同時對手機端和電腦進行統(tǒng)一的用戶和角色判斷。

1.3.2 河湖調(diào)查 App

河湖調(diào)查 App 應(yīng)用于手機終端，基于 Android Studio 環(huán)境進行開發(fā)，數(shù)據(jù)采用自定義的文件格式在移動終端設(shè)備上存儲，主要實現(xiàn)各類調(diào)查要素的定位、取景、暫存、上傳、查看、統(tǒng)計等功能，依照一河一策編制大綱設(shè)計調(diào)查要素，方便外業(yè)人員在復(fù)雜的調(diào)查環(huán)境下使用。主要模塊如下：

1）地圖定位模塊?；?GIS 平臺，運用全球衛(wèi)星定位、移動互聯(lián)網(wǎng)等技術(shù)手段，定位用戶當(dāng)前位置，方便用戶確認(rèn)調(diào)查點位置，進行定位采集。

2）數(shù)據(jù)上傳模塊。實現(xiàn)調(diào)查點的上傳，同時根據(jù)移動流量限制和復(fù)雜的外業(yè)調(diào)查環(huán)境，提供暫存功能，在網(wǎng)絡(luò)環(huán)境較差的情況下可使用該功能暫存調(diào)查信息，待網(wǎng)絡(luò)環(huán)境恢復(fù)再進行上傳。

3）數(shù)據(jù)管理模塊。可對信息進行刪除、修改、上傳和重新上傳操作。對于暫存信息，提供單個和批量上傳功能。

4）系統(tǒng)管理模塊。包括外業(yè)前基本信息和個人設(shè)置，外業(yè)前信息設(shè)置可在調(diào)查前設(shè)置政區(qū)、河流、支流，避免重復(fù)設(shè)置。

2 系統(tǒng)設(shè)計關(guān)鍵內(nèi)容

2.1 調(diào)查信息內(nèi)容組織形式制定

依照《河南省一河一策報告編制細(xì)則》，對細(xì)則內(nèi)容及一河一策編制附表進行研究，規(guī)劃設(shè)計調(diào)查信息要素；并實時跟進細(xì)則，對相應(yīng)修改做出及時調(diào)整；同時與客戶溝通，增加部分大綱上沒有但用戶需要參考的調(diào)查信息，以直接產(chǎn)出符合一河一策報告編制細(xì)則成果為目標(biāo)，最終研發(fā)出符合用戶使用習(xí)慣的調(diào)查列表。

15 類調(diào)查信息包括：取水口、排水口、排污口、沿河工業(yè)企業(yè)、沿河養(yǎng)殖場、沿河垃圾、居民聚居區(qū)、河道內(nèi)采砂、涉水建筑物、橋梁、攔河閘壩、生產(chǎn)生活污染、農(nóng)田侵占、河湖現(xiàn)狀及用于補充的其他類型。在這 15 類基礎(chǔ)上，提取相同屬性與必填信息，主要包以下幾點：

1）外業(yè)前設(shè)置信息。采用外業(yè)調(diào)查前即可設(shè)置信息內(nèi)容，只需設(shè)置 1 次，不必重復(fù)選擇。

2）固定信息的選擇項。通過采集用戶會用到的屬性內(nèi)容，提煉出相應(yīng)的選項內(nèi)容，使用戶在外業(yè)調(diào)查過程中不需再進行文字輸入，只需點擊選擇即可，如排水口中取水類型包括明渠、泵站、涵閘、管道、其他等選項。

3）確保重要信息上傳完整的必填項。包含重要信息的同時，以方便外業(yè)人員填寫為準(zhǔn)則，設(shè)置名稱、左右岸、照片等內(nèi)容，避免外業(yè)復(fù)雜環(huán)境下的漏填返工情況。

4）手機自動獲取項。其為獲取用戶位置與時間提供了方便，包括：經(jīng)緯度、具體地址、調(diào)查時間及調(diào)查員的獲取。

2.2 調(diào)查信息整合與編號

由于外業(yè)采集信息不能滿足一河一策方案的編制，仍有大量復(fù)雜的審核整理工作待內(nèi)業(yè)完成。為加速整理，減輕內(nèi)業(yè)工作量，設(shè)計了自動與手動編號的功能。自動編號可通過設(shè)置起始點，計算河流中所有點的經(jīng)緯度，得出與起始點最近的調(diào)查點，按由小到大的順序進行編號?？紤]到河流多變，存在分支、蜿蜒的情況，無法根據(jù)經(jīng)緯度準(zhǔn)確 1 次計算，增加了再次自動編號的功能，通過設(shè)置起點及起點編號，計算河流中所有大于該編號的調(diào)查點，再次進行編號。對于情況特殊的調(diào)查點，系統(tǒng)還提供了手動編號，作為補充手段。

3 系統(tǒng)創(chuàng)新與應(yīng)用

3.1 系統(tǒng)創(chuàng)新點

梳理了河湖調(diào)查中調(diào)查采集、數(shù)據(jù)管理、成果輸出等流程，將外業(yè)調(diào)查的流程標(biāo)準(zhǔn)化。在調(diào)查過程中，對調(diào)查內(nèi)容的類型、具體內(nèi)容等進行了規(guī)定，從源頭保證調(diào)查成果的質(zhì)量。同時，依靠標(biāo)準(zhǔn)化流程，普通外業(yè)調(diào)查人員在進行簡單技術(shù)培訓(xùn)后即可完成調(diào)查任務(wù)。利用數(shù)據(jù)庫技術(shù)，能夠?qū)⒄{(diào)查的多種成果類型進行整合，屬性、空間位置、照片等多媒體信息存儲在同一個數(shù)據(jù)庫中，節(jié)省后期整理需要的大量時間和人力，提高整個調(diào)查工作的效率。利用互聯(lián)網(wǎng)技術(shù)，外業(yè)調(diào)查與內(nèi)業(yè)整理實現(xiàn)數(shù)據(jù)的互聯(lián)互通，實時更新匯總，強化內(nèi)業(yè)設(shè)計人員對外業(yè)調(diào)查的指導(dǎo)作用，及時進行更新反饋，保障外業(yè)調(diào)查成果的質(zhì)量[8]。

3.2 系統(tǒng)應(yīng)用

目前，系統(tǒng)已持續(xù)運行 18 個月，實際應(yīng)用在河南省 11 個地市，包括鄭州、開封、洛陽、安陽、鶴壁、新鄉(xiāng)、許昌、商丘、信陽、周口、駐馬店等；同時還在海南省實際運用，總計采集調(diào)查數(shù)據(jù)近 7 萬條，為河長制一河一策編制提供了強有力的信息化支撐，為以后河長制信息化中，河湖調(diào)查信息大數(shù)據(jù)入庫奠定基礎(chǔ)。在系統(tǒng)的運行過程中，從試用到實施階段，由于用戶量的不斷增大，存在需求與性能雙重提升的要求。深入了解用戶的實際需求，實地調(diào)研，從整體和細(xì)節(jié)各方面給出優(yōu)化。根據(jù)調(diào)查內(nèi)容的改變，及時作出調(diào)整；將編號功能自動化，進一步緩解業(yè)內(nèi)人員的工作壓力。同時，適應(yīng)各種型號的手機，良好地支撐了系統(tǒng)的運行和實用。

4 結(jié)語

以河長制河湖調(diào)查為對象，綜合利用互聯(lián)網(wǎng)和GIS 技術(shù)設(shè)計了河長制河湖現(xiàn)狀調(diào)查信息采集與管理系統(tǒng)。實現(xiàn)了數(shù)據(jù)收集的快捷化，數(shù)據(jù)管理系統(tǒng)化、直觀化，空間數(shù)據(jù)查詢的便捷化及統(tǒng)計報表生成自動化，極大地提高了信息采集與管理的效率，更好地為河長制工作的推進奠定了數(shù)據(jù)基礎(chǔ)。系統(tǒng)雖然滿足了當(dāng)前需求，但仍存在改進的地方，主要包括通過完善數(shù)據(jù)共享機制，實現(xiàn)調(diào)查數(shù)據(jù)與各級河長制信息管理系統(tǒng)的無縫融合，形成數(shù)據(jù)流轉(zhuǎn)的完整閉環(huán)，實現(xiàn)真正意義上的水利智慧化。