水利普查信息系统建设管理与应用：关于第一次全国水利普查空间数据采集处理系统

王爱莉 ，于 哲 ，项彩虹 ，王晓岭

（1. 水利部水利信息中心，北京 100053；2. 北京万博智业股份有限公司，北京 100084；3. 北京超图软件股份有限公司，北京 100015；4. 北京东方道迩信息技术股份有限公司，北京 100080）

0 引言

水利普查是一项重大的国情国力调查，是国家水资源环境调查的重要组成部分，是国家基础水信息的基准性调查[1]。根据《国务院关于开展第一次全国水利普查的通知》（国发[2010]4 号）（以下简称“通知”），第一次全国水利普查主要包括 7 项任务，包括全面查清我国江河湖泊和水利工程基本情况及经济社会用水状况，查清河流湖泊开发治理保护、水土保持和水利行业能力建设情况和建立国家基础水信息平台。为贯彻落实通知精神，初步建立国家基础水信息平台，根据《第一次全国水利普查总体方案》（国水普办[2010]16 号）关于建立水利普查空间数据库的要求，制定了《第一次全国水利普查空间数据采集与处理实施方案》，作为该项任务的实施指南。

空间数据采集处理系统主要用于县、地市级、省、流域和国家级普查机构对本级水利普查对象进行空间数字化采集与处理，是水利普查数据处理系统不可缺少的一部分，是最终在省、流域和国家级分别建立水利普查空间数据库，形成普查综合成果数据库的重要技术工具[2]。

普查空间数据库建设要求在县/地市级完成本级空间数据采集，在省级完成汇总接边，在流域和国家级完成空间数据接边、转换、入库、空间属性关联映射等建库程序，并最终按省分切与分发。

由于县/地市级与其他级对软件功能要求与运行环境完全不一样，故此空间数据采集处理系统分采集版与处理版。采集版部署在县/地市级，采用文件型空间数据库，在涉密单机上运行；处理版部署在省、流域和国家级，采用基于大型关系数据库的空间数据库和客户端/服务器（C/S）模式，在涉密网络环境中运行。

1 第一次全国水利普查空间数据采集处理系统设计

1.1 采集版软件系统设计架构

基于单机使用环境和后台数据，以文件方式管理的数据录入、编辑子系统，可满足数据录入、编辑、规则符合性检查等基本功能，使用单位无需另购 GIS 和数据库管理系统等软件环境。软件架构如图1 所示。

图1 空间数据采集处理系统（采集版）软件架构示意图

1.2 处理版软件系统设计架构

基于客户端/服务器（C/S）或浏览器/服务器（B/S）、局域网环境的多用户协同应用模式，该系统不仅能完成数据录入、编辑等基本功能，还具备数据审核、汇总、入库、元数据著录等功能，该应用子系统需要部署在该级普查机构购买或自行搭建的与厂家所提配置相一致的 GIS 服务器和桌面套件、支持空间数据管理要求的大型关系型数据库管理系统环境。

为满足省级空间数据汇总建库要求，在省级普查机构要求按第 2 种配置标准自行准备相应的软硬件环境，在部分经济条件较好的地市也可比照该标准自行搭建相应的软硬件环境加快数据建库速度，提高后续自行维护、使用数据的便捷性，但不作为硬性要求强制统一贯彻。软件架构如图2 所示。

2 水利普查空间数据采集处理技术路线与方法

2.1 总体技术路线 [3]

水利普查空间数据采集与处理系统严格遵循国务院第一次全国水利普查领导小组办公室编制印发的《第一次全国水利普查空间数据采集与处理技术规定》，以县级水利普查区划为基本工作单元，进行水利普查对象空间数据的采集与处理，逐级汇交水利普查空间数据成果。主要采用内业标绘（利用电子工作底图）为主，外业采集（利用 GPS 坐标采集设备）为辅的工作方法进行。

2.2 采集方法

2.2.1 内业标绘

利用水利普查电子工作底图，判别水利普查对象，通过选取电子工作底图中相应图层要素，完成该对象在电子工作底图上的位置、形态特征的采集。

图2 空间数据采集处理系统（处理版）软件架构示意图

2.2.2 外业采集

对于水利普查中规模以上河湖取水口、入河湖排污口、地下水取水井、农村供水工程 4 类对象和其他无法在工作底图上清晰辨识的普查对象，需通过现场勘查，利用 GPS 坐标采集设备，获取位置信息，再经内业编辑进行标绘。

2.2.3 对象关系建立

水利普查对象空间关系包括空间拓扑和属性关联关系。拓扑关系的建立，主要依据工作底图，利用水利普查空间数据采集处理软件完成；属性关联关系的建立，主要依据清查登记成果，利用水利普查数据处理专用软件完成。

2.3 处理方法

2.3.1 空间数据合并

地、省、国家级水利普查机构逐级接收下一级水利普查机构上报的空间数据，并依据相关规定对上报的空间数据实施合并，做好相邻地区普查对象拼接，形成本辖区完整的空间数据集。

2.3.2 对象归并

地、省、国家级水利普查机构，利用水利普查数据处理专用系统，对堤防、灌区及其渠道、引调水工程等跨区普查对象实施归并，形成归并对象名录，在此基础上，利用空间数据采集处理系统，依据归并对象名录，完成跨区普查对象的标绘工作。

2.4 水利普查空间数据采集处理总体工作流程

水利普查空间数据采集与处理总体上划分为前期准备、采集处理、审核上报、成果发布等 4 个阶段，总体工作流程如图3 所示。

3 项目管理

3.1 空间数据质量监控

为确保第一次全国水利普查空间数据采集与处理工作能够有效、顺畅地开展，保证采集与处理成果质量可靠，项目进度符合全国水利普查总体工作安排，水利部水利信息中心实施开展了“第一次全国水利普查空间数据采集与处理成果数据质量监控项目”（以下简称“空间数据质量监控”）工作，对县、市、省 3 个层级的空间数据采集到入库处理整个过程的质量和进度进行监控，提供相关的技术支持与服务，为后续水利普查成果的应用奠定坚实的基础。

图3 水利普查空间数据采集处理总体工作流程图

通过开展水利普查空间数据采集处理空间数据质量监控工作，统一各级普查机构对《第一次全国水利普查空间数据采集与处理技术规定》和《第一次全国水利普查空间数据采集与处理实施方案》的认识和理解，提升各级普查机构的成果质量意识，保证空间数据采集与处理各阶段的质量与进度要求，为水利普查成果数据库提供内容详实、质量合格、规格统一的空间数据成果。

主要包括以下 3 项工作任务：

1）第一次全国水利普查空间数据成果质量检查第三方软件的采购与定制开发。

a）采购成熟的空间数据质检软件工具。

b）针对空间数据采集与处理实际情况及需求对软件进行定制开发。

2）各阶段、各级水利普查空间数据成果质量的检查和控制。

a）协助省级普查机构对县、地市、省及其技术支撑单位的空间数据采集与处理工作实施全过程的质量检查和控制。

b）对南方片和北方片空间数据采集版与处理版、数据库管理系统、安全控制等软件在使用过程中存在的各种问题提出改进意见，并监督相关供应商实施整改。

c）对空间数据采集处理过程中出现的各种疑难问题直接反馈业主单位，及时协调予以解决。

d）对各级普查机构提交的空间数据采集或处理成果实施合格性检查，并给出批次数据质量检查报告，作为空间数据成果提交逐级验收的依据。

3）对水利普查空间数据采集与处理工作的进度实施监督与管理。

协助省、流域和国家级普查机构，对各层级普查执行或参与单位空间数据的采集与处理工作进度进行协调控制，提出优化流程、提高工作效率和确保成果质量的建议和措施，并予以监督和管理。

空间数据质量监控工作从 2011 年 9 月启动至2012 年 11 月中旬结束，共历时 1 a 多的时间，投入驻省监控师 39 人，专职项目经理 1 人，专职项目专员2 人，技术支持人员 4 人，完成了全国 32 个省、自治区、直辖市（未包括港、澳、台）的水利普查空间数据采集与处理空间数据成果质量监控工作，协助各省顺利提交了最终的空间数据成果。

3.2 项目质量控制

为了规范项目管理，保证项目投资和质量，水利部水利信息中心引入了项目管理第三方监理机制。根据中华人民共和国工业和信息化部《信息系统工程监理暂行规定》，通过政府采购协议供货的方式选定了监理单位，由监理单位协助进行项目建设管理工作，进行项目质量控制。

由于空间数据采集处理系统要部署到县、地市、省、流域和国家 5 级水利普查机构，系统的技术支持与服务将直接影响各地区普查工作的进度和质量，将关系到普查工作的成败。为此，中心高度重视意见的整理、反馈和回访工作。要求监理单位严格落实质量控制，除了常规的开工报审、方案计划报审、软硬件基础设施到货验收、抽查和功能测试等手段外，还要求承建单位务必做好用户意见反馈工作。各承建单位参与的空间数据采集版和处理版软件部署、加密单机安装部署和 Key 分发、空间数据质量控制等工作均得到了全国各省、各流域水利普查机构的确认，反馈信息中提出的意见都在周监理例会上进行讨论，形成决议后告知各意见提出单位的同时要求承建单位按决议尽快解决，保证了数据采集处理工作顺利开展。

3.3 现场技术支持

为有效支持各省水利普查空间数据采集处理工作，项目采用了驻省工程师现场技术支持的方式，范围包括全国 32 个省、自治区、直辖市（未包括港、澳、台），其中每个省份保证派驻软件系统技术支持工程师 2 名，空间数据质量监控技术支持工程师 1 名。他们的进驻有效地支持了地方，增强了各省空间数据采集处理的技术力量，保证了各省空间数据质量，有效地缩短了各省空间数据采集、处理、汇总、修改、校核的时间，为水利普查按时、保质、保量完成任务争取了时间，做出了贡献。

4 结语

目前第一次全国水利普查工作已经进入验收总结阶段，水利普查空间数据采集处理成果初见成效，已完成水资源环境、水利工程和社会经济用水等水利普查基础数据的集成，建立了水利普查成果综合数据库，最终形成了全国水利普查成果 1 张图，实现了包括河流湖泊、水利工程、经济社会用水、河湖开发治理保护、水土保持和行业能力等水利普查对象的空间位置、形态特征和空间拓扑关系、属性关联关系等内容的空间数据图层，完成了项目建设任务，提高了水利普查成果的技术水平，为初步建立国家基础水信息平台、推进水利信息化和现代化奠定坚实基础。通过此次项目，积累了全国性大型水利信息化项目建设管理经验，培养和锻炼了大批的水利信息化专业人才。项目建设的特点和难点有以下几点：

1）系统复杂程度高。县级水利普查机构是空间数据采集处理的基层单位，水利普查空间数据的清查、数据录入、内业标绘、关系建立、外业采集和数据自检等工作需要县级水利普查机构完成。这项工作录入任务重、强度高、检查难度大、技术复杂、相对于县级水利普查机构人员来说要求很高。

2）建设范围广，协调难度大。项目建设内容覆盖全国省、市、县级水利普查机构及 7 大流域水利普查机构，项目干系部门众多，包括行政管理部门、业务部门、最终用户、参建部门及监管部门，许多参建部门为临时机构，各自独立管理，协调难度大。

3）项目监管难度高。项目涉及承建单位众多，包括各软件开发单位、设备供应商、数据加工生产单位、项目质量保证服务提供单位、设计单位和监理单位等相关干系单位。各方管理模式、工作方式、项目关注点不同，尤其是在空间数据采集与处理软件开发和部署方面，引入竞争机制，委托了 2家承建单位对全国各省数据进行采集和处理，因此监管难度非常高。

4）档案管理要求严格。严格按照国家电子政务工程建设项目档案管理暂行办法（ 档发［2008］3号）和《第一次全国水利普查档案管理办法》的要求完成整理和归档工作。

5）信息安全要求高。第一次全国水利普查是我国一项重大的国情国力调查工作，空间数据采集与处理作为水利普查工作中的重要组成部分，对信息安全方面提出了更高的要求，如何保障涉密数据使用安全，防止涉密信息泄露也是建设的重点之一。

[1]国务院第一次全国水利普查领导小组办公室. 第一次全国水利普查空间数据采集与处理实施方案[R]. 北京，2010:2-9.

[2]水利部水利信息中心. 第一次全国水利普查数据处理系统总体设计[R]. 北京，2010: 129-136.

[3]国务院第一次全国水利普查领导小组办公室. 水利普查空间数据采集与处理[R]. 北京：中国水利水电出版社，2010: 1-10.