“一张图”水务信息整合共享实践

郑晓阳，胡传廉，李 佼，吕文斌

（上海市水务信息中心，上海 200050）

0 前言

水务信息化是一个覆盖多行业、多层面、多应用的庞大系统工程，覆盖水文、水利、供水、排水等行业，贯穿省、地市、区县等层面，支撑防汛保安、水资源管理、水环境整治、水土保持、政务办公等应用。北京、上海、深圳等城市成立了水务局，为从根本上结束“多龙管水”的局面奠定良好的体制基础。水务一体化管理对信息整合共享，有效支撑基础管理和公共服务提出新的需求。水务（利）部门陆续开展了信息化建设工作，取得了丰硕的成果[1～5]。随着管理内涵的扩大、需求的增加及技术的进步，涉及的问题多，难度也大。防汛抗旱指挥系统、水资源管理系统、水环境治理系统、水务工程管理系统、数据中心等项目大多分头建设，标准不一，系统多而分散，未能很好地做到集约建设、资源整合和信息共享；普遍缺乏准确、及时、全面的数据支撑及切实可行的更新维护机制；系统功能多局限于资料管理、查询统计和图表展示。基于一张电子地图汇聚整合多源多类信息，满足多目标、多任务和多层次应用的综合信息平台尚不多见。

上海市水务局是集水利、供水和排水于一体，在全国第一家实现水务统一管理的省级水行政主管部门。2004 年提出了水务公共信息平台的理念，将在建和拟建的重点项目看作是一个有机整体，不断充实数据和深化应用。按照“顶层设计、统一标准、资源整合、系统集成、共建共享、分级维护”等原则，基于“一张图”汇聚整合了水利、供水、排水、水文、气象、海洋、海事等相关部门的信息，开发了支撑防汛保安、水资源管理、水环境整治、电子政务等应用的水务公共信息平台，对水务信息整合共享进行了有益的实践。

1 信息平台架构设计

1.1 总体架构

总体设计包括信息采集层、网络层、数据层和应用层等设计，还包括标准规范和安全保障等保障措施。总体架构见图1。

1.2 数据架构

数据架构采取“集中为主、集中与分布相结合”的方式设计，包括以下 3 层：

（1）行业基础数据库，存贮在水利、供水、排水等行业管理单位，汇聚和管理本行业的数据，支撑行业调度和精细化管理。

图1 总体架构图（虚线框内为本文研究重点）

（2）水务数据中心，在市水务信息中心，是相关单位提供的各类数据整合后的合集，是决策支持和跨行业管理的数据，并采用数据挖掘技术形成支撑多个专题应用的数据仓库。

（3）数据交换系统，在水务数据中心与各行业基础数据库之间，通过数据抽取、异构处理和数据归并，提供基于统一平台的双向数据交换服务。

1.3 应用架构

应用架构设计分为以下 3 个层次：

（1）模块层。设计了若干个可一源多用、功能复用的模块。如：防汛专栏中的气象、水情、雨情、工情、灾情等监测模块，封装后可应用于水资源和水环境专栏。

（2）业务层。对多个模块组合封装，形成对监测监控、规划管理、行政许可、行业监管、行政执法、应急管理等业务管理应用的逻辑实现。

（3）门户层。基于一个门户、一个平台和一张地图，综合展示防汛保安、水资源管理、水环境整治、政务办公等应用，可支撑区域或个性定制的专题应用。

2 数据汇聚整合

基于消息中间件技术，开发了具有易扩展性、高可用性和可移植性的数据交换平台，在不改变原有系统的情况下，实现对多源异构数据的集中、路由、交换与同步。目前已按照统一标准，汇聚整合了 25 个实时系统的数据。包括上海市水闸泵站计算机自动监测系统（市水利处）、堤防巡查管理系统（市堤防处）、市水情信息采集系统（市水文总站）、原水供水信息监测系统（市供水调度监测中心）、太湖流域水情信息采集系统（太湖局）、气象数据（市气象局）、近海水情数据（市海事局、海洋局东海分局）、市污水厂在线监测系统（市环保局）、市区排水信息监测系统（市排水公司）、城市网格化管理系统水务数据（市城市发展信息研究中心）、市政务外网视频监控管理平台（市政府公众信息网管理中心）等。

目前，已基本建成包括基础类、实时类、业务类、政务类、元数据类信息的数据中心。基础地理数据涵盖了 1998 年以来的多比例尺、多时相、数据量超过 1TB 的数字地形图和遥感影像等；设施数据涵盖了河道水系、海塘堤防、城镇排水、区域除涝、供水设施等；实时数据涵盖了 30 个气象站、165 个水位监测点、190 个雨量监测点、118 个水闸泵站监测点、1500 个视频监测点、31 个积水监测点等；形成了切实可行的数据更新维护机制。

3 应用系统集成

采用 WebGIS 作为应用集成的主要技术手段，搭建了基于“一张图”的水务公共信息平台。WebGIS软件的选型将决定系统整体技术架构、应用深度和可扩展性，对于该平台 ArcGIS Server 9.31 是一个理想的开发软件。考虑到行业特点、用户对象、系统易用性和建设运维成本，开发中主要采用 REST API模式。这种轻量级开发模式具有丰富的客户端展示功能和令人期待的发展潜力，只要熟悉业务，通过客户端脚本技术调用相应的 GIS 功能，就可以满足功能需求[6]。

3.1 防汛保安应用

3.1.1 监测监控

（1）气象模块

包括天气预报、卫星云图、雷达云图、风速风向、台风路径等子模块。如雷达云图将 1 幅/ 6 min的多普勒雷达云图自动矢量化，能与其它图层进行精准化叠加分析；台风路径具有路径自动生成、多预报路径分析、与卫星云图和雷达云图叠加分析、与 Google Map 数据熔享、动态告警、风圈影响分析、相似路径查找等功能。台风路径模块见图2。

（2）水情模块，集成了上海、流域和近海等处水情的 165 个监测点的实时水位数据。

（3）雨情模块，集成了来自市水文总站、市排水公司的 190 个监测点的实时雨量数据，能以点雨量和等值线（面）方式显示、查询、统计及分析。

（4）工情模块，集成了由上海市水利处、堤防处建设的水闸泵站自动监测系统的实时工情信息；集成了由市防汛信息中心、市政府公众网管理中心建设的 1500 个监测点的视频信息。

（5）灾情模块，集成了由上海市排水公司建设的 31 个道路积水监测信息，直观显示积水退水过程；集成了“水务热线”、“110”、“城建热线”等来源的防汛灾情信息，具有灾情接报、信息录入、地图定位、处理过程监控、统计分析等功能，具体模块见图3。

图2 台风路径模块

图3 灾情模块

3.1.2 行业监管

（1）河道水系模块，集成了河流、湖泊信息，包括市管、区管、镇管、村级河流和湖泊；

（2）海塘堤防模块，集成了海塘护堤工程、海塘里程桩，以及黄浦江苏州河防汛墙、防汛墙里程桩、一线水闸、防汛闸门等信息；

（3）城镇排水模块，集成了排水系统、泵站和管网等信息；

（4）区域除涝模块，集成了水利分片、水闸、排涝泵站、圩区等信息。

3.1.3 应急管理

（1）防汛工作联络网模块，集成了各级防汛单位的信息，可进行地图定位、查询统计等。

（2）基础资料信息库模块，对水务工程基本信息、险工险段信息、地下空间信息、历史灾情信息，进行地图定位、查询统计、专题地图制作等。

（3）防汛专家资源库模块，集成了综合管理、水利、排水、气象、水文、建筑、港口等类别的专家资料，为突发事件应急处置提供专业技术咨询。

（4）预警预案管理库模块，集成了各类预警预案文档资料，提供分权限的网上浏览和下载功能；重点探索了人员撤离预案的地图化，直观显示撤离点、安置点和撤离路线等，以应对突发情况下的人员安全、快速、有序撤离。

（5）抢险队伍物资库模块，对不同级别和类型的防汛物资、抢险队伍，进行地图定位、查询统计、专题地图制作等。

（6）防汛风险图发布模块，集成防汛风险图模型，可对市区暴雨积水风险、沿海区域风暴潮淹水、黄浦江沿线堤防溃决风险进行模拟，分析和发布。

（7）短信传真集群发送模块，对防汛相关人员、撤离点和安置点人员信息分组管理，集群发送短信和传真，及时获取防汛预警信号等。

3.1.4 行政许可

对《填堵河道的审批》等与防汛相关的行政许可信息进行数据上图。

3.2 水资源管理应用

3.2.1 监测监控

（1）原水信息监测模块，集成了长江和黄浦江2 大原水系统的实时监测信息，包括长江原水的氯化物浓度、原水厂流量、压力监测等信息，黄浦江原水的潮位、氨氮、溶解氧、浊度、流量等信息。

（2）供水信息监测模块，集成了供水水厂、泵站、管网的实时监测信息，包括供水水厂的出厂压力、瞬时流量、累计水量、出厂浊度、出厂余氯信息，供水泵站的出站压力信息，供水管网的压力信息等。

3.2.2 行业监管

（1）水资源基础管理模块，集成了水功能区划、水源地、取水口、污染源、排放口等信息；

（2）水资源设施管理模块，集成了原水水厂、供水水厂、原水泵站、供水泵站、原水管网、供水管网等信息；

（3）水资源统计报表模块，设计了 34 张统计报表，通过电子政务系统实现统一权限登陆及网上填报。

3.2.3 应急管理

3.2.3.1 水资源评价

（1）雨量评价模块，以点雨量、等值线（面）方式对场次和时段降雨进行评价。（2）水位水量评价模块，按照“跨区域引清调水实施细则”的标准，结合各水利分片代表站的实时水位，以正常、偏低、偏高 3 种方式实时反映水位评价结果；对长江、黄浦江、苏州河代表站的水位、流量进行评价。（3）河道水质评价模块，以每月监测数据为基础，按水质级别以不同颜色直观反映河道水质情况，查询任意河道在某一时段内的水质变化曲线。（4）水功能区达标评价模块，以每月监测数据为基础，按照水功能区划定义的水质控制标准，直观反映各河段水质是否达到控制标准，并提供查询统计。

3.2.3.2 水资源预警

（1）突发水污染事故应急处置模块，实现了突发污染事故应急处置的填报、地点与范围的查询、结束事件等功能；（2）咸潮预警与处置模块，实现了长江口咸潮事件填报、事件发布、日志管理、结束预警、预警查询等功能；（3）水源地水质预警模块，当水源地水质超标后系统自动报警。

3.2.4 行政许可

对《供水工程建设审批》等与水资源管理相关的行政许可信息进行数据上图。

3.3 专题应用

基于一张地图和一个平台，支撑苏州河区域、世博园区域、区县等区域专题应用。

4 应用效果

4.1 减少了灾害损失

过去，防汛会商通常先找通信录，召集相关人员在各种地图和图纸前开会商量；防汛值班的主要任务是接听电话、收发传真；天气预报、汛情通报是一张张地传真到相关单位，水情、雨情信息的汇总是每天 1 次，根本无法实现信息共享、实时指挥。信息平台实现了资源整合、信息共享、异地会商、动态预警，大大提高了部门工作效率，有效减少了人员疲于奔会的现象。从数据采集和汇集、系统分析到地图发布，整个流程通常只需要5～10 min，加快了信息传递的频次和速度，减少了信息传递环节。该信息平台经受了多次台风、暴雨、水资源突发事件的严峻考验，市委市府领导多次来到市防汛指挥部，根据该平台提供的决策支持进行现场指挥。如在防御 2007 年“韦帕”和“罗莎”2 次超强台风中，及时做出了中小学、幼儿园停课，安全转移 30 万人的决策，确保了城市平稳正常运转和人民群众生命财产安全。

4.2 提高了行业管理和公共服务水平

以该信息平台为抓手，在相关工作中更加重视资源整合和系统集成，提高了行业管理的精细化和数字化程度，加强了部门间的工作协同。面向水务系统、政府部门和社会公众提供准确、及时、全方位、分层次的信息服务，实现了信息和过程的逐步公开，强化了政府的公共服务职能。2007 年该平台接入了由上海市政府公众信息网管理中心建设的服务管理平台，是上海市第一家接入市政务外网的应用系统。据统计，2008～2009 年平台首页访问量达 15 万次，监测监控模块达 22 万次，发送短信 363.8 万次，传真 1.5 万次，成为水务工作中不可或缺的信息窗口。

4.3 降低了信息化建设和运维成本

过去，各部门和单位在信息化建设中分头进行，自成体系，缺乏总体规划和资源整合，信息难以共享。通过该平台使多个相互封闭的信息系统有机关联起来，实现了资源整合和分级共享，初步改变了原来各系统独立运行、数据孤岛、功能重复、效率低下的局面，减少重复建设，降低了建设和运维成本。

5 结语

本文设计了能够一源多用、功能复用，支撑多目标、多任务和多层次应用的，水务公共信息平台的总体、数据和应用等架构；综合应用 WebGIS、中间件等技术，汇聚整合水利、供水、排水、水文、气象、海洋、海事等相关部门的多源异构信息，实现了“一张图”水务信息整合共享，有效支撑了防汛保安、水资源管理、水环境整治和电子政务等工作。目前已在上海市大部分区县及杭州、广州、深圳、佛山、泉州、顺德等城市得到推广应用。研究理念、关键技术和实施措施对其他行业和省市的信息化建设具有借鉴意义。

[1]水利部信息化工作领导小组办公室. 2008年度中国水利信息化发展报告[M]. 北京：中国水利水电出版社，2009.

[2]刘梅，章艳锋. 信息化对北京水务公共管理和综合决策的影响研究[J]. 水文，2008，28 (增刊)： 51～52.

[3]张闻波. 水利信息资源整合的必然性与面临的问题[J]. 水文，2008，28 (增刊)：35～37.

[4]刘建国. 北京水务信息资源共享交换体系的设计与实现[J]. 水文，2008，28 (增刊)：97～101.

[5]林先成，杨武年. WebGIS 在防汛指挥决策支持信息系统中的应用. 人民黄河，2008，30 (3)：15～16.

[6]ESRI 中国(北京)有限公司. GIS水利行业解决方案[R].北京：2009.