基于智慧宁波时空信息云平台水利一张图的建设与应用

叶 勇，方佳琳，胡 波

（宁波弘泰水利信息科技有限公司，浙江 宁波 315000）

1 问题的提出

宁波市经过多年的水利信息化工作，在水旱灾害防御、水资源管理、河湖管理、水利工程管理、水文监测等方面建设了一批业务系统。这些系统由不同处室、不同县区单位建设，系统之间相对独立，系统使用的地图数据和地图服务标准不统一，数据不一致且分散，更新困难，存在“数据孤岛”和“业务孤岛”现象。这种分建专用的模式带来了“技术标准缺乏、设施利用低效、数据共享困难、业务应用割据、信息更新滞后和安全体系薄弱”等一系列问题[1]。为此，《宁波智慧水利建设实施方案（2019—2021）》要求建设宁波市智慧水利“一张图”地理信息平台（以下简称“水利一张图”），构建统一的水利地理信息服务，实现水利地理信息资源共享、使用、管理和更新，为水利信息综合展示提供可视化地图支撑[2]。

2019 年，智慧宁波时空信息云平台（以下简称“时空云平台”）国家试点项目通过自然资源部验收。时空云平台是“智慧宁波”建设的三大基础设施之一[3]，与政务云环境无缝融合，实现基础设施资源转化，统一对外提供计算服务、存储服务和弹性分配服务。水利一张图基于时空云平台建设，充分利用时空云平台的基础设施、基础地理信息服务以及水利相关地理信息服务，避免基础平台重复建设，实现时空云平台资源共享。

2 水利一张图建设目标与内容

2.1 建设目标

充分利用时空云平台资源，通过云GIS 服务门户申请各类基础地理数据和基础GIS 功能服务，实现影像、电子地图的实时调用和水利信息资源整合分发，并进一步扩展地理信息服务能力，实现水利数据动态更新和个性化定制服务，实现以图说数据、以图管业务和以图看分析，并将各种地图服务和水利专题地图服务统一汇聚至水利一张图，支撑宁波市水利业务的“市县两级一体化”应用，为宁波智慧水利各业务应用系统提供统一的基础空间服务，开创宁波市水利信息化建设和服务的新模式。

2.2 建设内容

按照《宁波智慧水利建设实施方案（2019—2021）》的要求，宁波水利一张图建设内容包括基础设施层、数据层、服务层、应用层以及政策法规与标准规范体系、安全保障体系等。总体架构见图1。

图1 宁波水利一张图地理信息平台总体架构图

（1）基础设施层：依托时空云平台的基础设施即服务搭建，由时空云平台负责安全保障体系、存储、GIS 平台、网络等。主要功能有：提高资源利用率，实现生态转型；降低系统的管理维护成本；实现应用的高灵活性、高可用性和高可扩展性。

（2）数据层：一方面，利用时空云平台大数据管理系统的基础地理数据、影像数据、三维数据、社会基础数据以及与水利相关的环保、海洋方面数据，以标准地图服务形式集成到一张图；另一方面，基于基础地理底图，结合各类水利专题数据，通过制定统一的空间数据入库标准规范，对各类水利数据进行标准化入库，由时空云平台大数据管理系统统一管理。根据水利业务具体需求，将水利要素空间数据按照水利基础数据、水利业务数据和水利元数据整理入库。

（3）服务层：为上层应用系统提供数据与功能服务，服务是功能和数据的标准化“包装”，用户不用关注功能如何实现、数据如何存储，只需要按照“包装”说明，开发适配接口进行对接，就能轻松调用各种数据及功能[4]。各项服务均按照标准规范以接口形式供业务系统调用，地图服务主要有按OGC 标准封装的WMS、WMTS、WFS、WCS、REST 等接口。时空云平台统一提供地图服务和应用服务，应用服务包括服务管理、资源中心、资源申请和资源监控等。

（4）应用层：主要由宁波智慧水利平台构成，包括水利一张图和其支撑的水利业务系统。水利一张图提供水利信息多视角展示和查询、个人中心和资源中心、二维三维水利一体化、水利数据动态维护更新。水利一张图作为宁波智慧水利平台的基础支撑系统，为以下12 个业务系统提供水利地理信息服务：水资源管理模块的水资源业务系统、供水系统，水利工程管理模块的工程运行管理、排水管网管理，河湖管理模块的河湖长制、河湖信息管理、城区内河、标准化管理，水旱灾害管理模块的洪水风险图、防汛抗旱指挥、城区内涝监测，水文管理模块的站网综合管理系统等。

3 时空信息云平台的功能

时空云平台在宁波市自然资源和空间地理数据库建设成果基础上，结合宁波智慧城市建设需求，实现向智慧城市时空基准、时空信息大数据和时空信息云平台的提升，建成智慧宁波时空信息基础设施、时空大数据、时空信息云平台，并接入典型示范应用，总体架构见图2。

图2 智慧宁波时空信息云平台总体架构图

时空云平台为水利一张图提供基础设施、云GIS 平台、基础地理数据和功能服务，水利一张图为时空云平台补充水利水务专题数据，丰富时空云平台数据和服务，水利一张图统一为宁波智慧水利业务系统提供水利地理信息服务，三者协同支撑宁波智慧水利建设。

3.1 时空云平台为水利一张图提供基础设施

宁波水利一张图支撑宁波智慧水利一期项目5 大业务的12 个系统，水利业务空间数据图层约200 个，业务系统使用频率高，智慧宁波时空信息云平台通过云计算和GIS 技术融合，为宁波水利一张图提供网络资源、计算资源、存储资源、内存资源、GIS 平台等基础软硬件设施以及安全保障体系，确保宁波水利一张图稳定运行。

3.2 时空云平台为水利一张图提供数据

水利业务的河湖、水利工程、水文管理、风险图等数据与地理空间密切相关，时空云平台为水利一张图提供历史与现状地理信息数据、影像数据、社会基础信息数据以及与其他水利相关行业（如环保、海洋、气象等）共享的数据，从而满足水利业务模型计算、综合分析、交换共享等需求。

3.3 时空云平台为水利一张图提供GIS 平台服务

时空云平台GIS 功能完善。水利基础数据和水利业务数据基于时空云平台以标准的OGC 地图服务形式发布，时空云平台提供通用的地图二次开发组件和接口，利用时空云平台提供的各类API进一步拓展封装，辅助水利GIS 专题应用系统的开发建设。

3.4 时空云平台为水利一张图提供功能服务

时空云平台提供空间分析服务、几何服务以及地理编码服务。地理编码服务基于时空云平台地名地址数据，地名地址数据作为最常用的公共信息之一，是专业或社会经济信息与地理空间信息通过地址匹配进行挂接的媒介与桥梁[5]。地理编码服务能够实现各类水利数据在地图上精确定位，非空间数据的空间化。

4 数据库建设

4.1 数据整合

水利一张图业务数据大多依托各业务系统，不同业务系统之间数据存在格式不同、标准不同、数据结构不同、数据重复等问题。通过编码转换、统一时空标准、空间化处理、数据格式转换等操作，根据行业标准和业务需求，建立宁波市水利地理信息数据库。整合后的数据利用时空云平台Oracle+ArcSDE 模式集中存储，实现水利空间数据的高效入库、数据更新、数据备份等管理，实现数据同步更新和共享，成为数据业务之间的枢纽[6]。

4.2 数据内容

数据库建设内容主要包括元数据库、基础地理数据库、水利数据库建设。其中，基础地理数据库主要包括行政区划、地形图、POI 数据以及遥感影像数据、DEM 高程数据；水利数据库包括水资源、水生态、水利工程、水务、水旱灾害防御、水行政及公共服务6 大类。

4.3 数据更新

为确保数据的精度和现势性，数据整合时的水利数据统一更新至2018 年底，基础地理数据由时空云平台维护更新。日常检查维护通过一张图平台基于业务需求动态更新，以及定期展开数据检查更新。

5 地理信息功能开发集成

5.1 水利信息多视角展示

水利专题数据的集中展示和分层管理。通过构建不同专题，满足对水利信息的多样化需求；可通过不同视角切换辅助开展业务工作，包括行政分区展示、流域分区展示、河长用图、历年影像等，辅助水利日常监督工作；对城市内河或水利工程的重点部位（如闸门、水库等）进行多视点、多视角360°全景信息显示。

5.2 二维三维水利一体化展示

提供二维三维水利一体化展示服务，三维服务的水利场景浏览，将二维基础地理要素、水利专题要素和三维地形信息统一集成到真实的球面地理环境中，立体展示河道、水利工程周边地形地貌，支持特定场景的定位、漫游、固定视角、360°旋转等操作。

5.3 水利地理信息资源中心

水利地理信息资源中心模块汇集时空信息云平台所有的地图数据服务，包括电子地图服务、矢量要素服务、影像服务、地名地址服务等。各区县（市）水利管理单位可以根据所辖范围内业务管理需求及业务系统开发需求，申请地图资源，系统通过服务接口的形式向全市水利行业提供地图资源。

5.4 水利动态更新维护

提供水利数据编辑更新功能。各区水利局工作人员依据各自管辖权限对水利要素图形进行修改编辑等操作，实现水利空间数据信息上报纠正、动态更新维护、数据历史回溯、水利数据批量上传等。

6 水利一张图应用情况

宁波水利一张图为宁波智慧水利一期的多个业务系统提供数据服务和功能服务，部分使用情况如下：

（1）宁波洪水风险图系统。提供在线地图打印服务，支撑洪水淹没计算分析，动态淹没成果展示，模拟洪水演进过程，预测暴雨洪水影响。

（2）河湖长制系统。提供河道、水库、湖泊信息查询，统计分析，水利工程所在水系查询等，支撑手机端河湖水库巡查上报。

（3）排水管网系统。基于空间地理信息数据，通过专题地图、图形表格等形式，提供宁波市管网设施的基础信息查询、统计分析，支持排水管网、排污口、电子标签等基础信息的增删改操作。

7 结 语

水利一张图整合各部门分散的水利信息资源，建立统一的水利空间数据标准，支撑各业务系统的应用服务开发，完善信息更新机制，解决技术标准缺乏、数据共享困难、业务应用割据、信息更新滞后和安全体系薄弱等一系列问题，满足多项水利业务对地图应用的迫切需求。目前，水利一张图已在宁波智慧水利一期的多个业务系统应用，之后将根据使用过程中的反馈意见持续优化完善，推进信息技术与水利业务深度融合。