全国水土保持规划实施情况协同复核系统设计与实践

王永胜,张 超,王治国,王永信,樊 华,李小芳,许永利,雷 章

(1.水利部水利水电规划设计总院,北京 100120; 2.北京地拓科技发展有限公司,北京 100084)

《全国水土保持规划(2015—2030年)》在水土保持区划基础上,明确了我国水土保持发展的目标任务、布局及重点项目,是指导今后一个时期我国水土保持工作的纲领性文件。规划实施情况考核评估是依据《国务院关于全国水土保持规划(2015—2030年)的批复》(国函〔2015〕160号)要求,由发展改革委等七部委联合开展的一项重要工作,是落实党中央生态文明建设考核的必然要求,是压实地方政府主体责任、落实相关部门职责的有效手段,是践行新时期水土保持高质量发展的重要途径。2018年8月,水利部、发展改革委等七部委联合发布的《关于开展全国水土保持规划实施情况考核评估工作的通知》(水保〔2018〕192号),明确了规划考核评估包括总体目标任务、综合治理、预防保护、综合监管和其他共5部分内容,其中综合治理分值占比最大,国家级评估复核主要基于遥感和无人机影像对抽查复核县主要措施图斑进行抽查复核。随着规划考核评估工作的持续推进,抽查复核图斑比例由2018年度的1%提升到2020年度的10%,按照规划实施情况考核评估工作安排,抽查图斑复核单位需要在较短时间内完成各省抽查图斑核查前期准备、现场核查、核查数据信息整理、核查成果总结汇报等多项工作内容,抽查图斑现场复核工作面临严峻挑战。为支撑2018年度全国水土保持规划实施情况评估工作开展,王永胜等[1]设计开发了全国水土保持规划实施情况信息管理系统,系统开发过程中预留了第三方应用(如APP)集成接口。在前期工作基础上,充分利用现代化技术手段,设计开发全国水土保持规划设计实施情况协同复核系统,优化复核技术手段和方法,对于进一步提升现场复核工作效率,支撑规划实施情况考核评估工作按时、高质量完成具有重要意义。

1 系统建设目标

根据全国水土保持规划综合治理目标任务完成情况核查工作流程和业务需求,基于全国水土保持规划实施情况信息管理系统,综合运用计算机网络技术、空间数据库技术、“3S”技术开发全国水土保持规划实施情况协同复核系统,实现治理措施现场信息采集及信息远程传输,提升治理措施协同核查工作效率和信息化水平,为全国水土保持规划实施情况考核评估提供技术支撑。

2 系统设计原则

根据全国水土保持规划实施情况考核评估工作内容及要求,系统设计主要遵循以下原则:

1)实用性原则。系统开发目的是为治理措施核查提供技术支撑,提高核查效率,因此系统设计要与措施图斑核查工作紧密衔接,要能支撑核查各个环节的工作内容,做到功能全面、界面简洁、操作方便流畅。

2)稳定性原则。治理措施核查工作时间紧、任务重,稳定的系统运行状态是工作顺利开展的根本保障,因此系统要做到对硬件设备具有广泛的兼容性,具备稳定的运行环境和数据传输特性。

3)协同性原则。治理措施核查是规划实施情况评估的一项工作内容,因此系统设计在业务流程方面,治理措施核查要与规划评估整体工作相衔接,与规划评估其他工作环节相协调;在技术实现方面,应支持多人协同作业,APP应与信息管理系统协同互通。

4)安全性原则。系统应具有良好的应用安全、数据安全及备份恢复体系,保证用户身份鉴别、访问控制、通信完整性、软件容错,以及数据完整性、保密性、备份恢复等符合要求。

3 系统建设框架

全国水土保持规划实施情况协同复核系统由移动端(APP)、国家级用户管理端和抽查复核单位管理端组成。APP基于全国水土保持规划实施情况信息管理系统开发,通过第三方应用接口与信息管理系统中的第三方核查子系统进行数据传输与交换,抽查复核单位登录管理端(第三方核查子系统)可实现与APP数据信息交换和共享[1]。APP以JAVA作为开发语言,主要包括数据现场采集及展现、上传、查询、统计及相关管理等功能。APP底层框架及数据组织方面的设计基于前期需求调研和采集,通过基于业务逻辑的提炼和合理重构,搭建了高复用性的数据组织框架。为了适应复杂网络环境下的操作,提升操作便利性和可靠性,APP在客户端一侧设计了独立的数据缓存机制,通过对必要数据的提取和缓存,实现了“离线操作—在线上传”的操作模式。通信方面,各接口在设计之初充分考虑安全性,对于关键接口采用SSL加密,同时对所有接口均添加了参数校验,从而有效避免了信息篡改和信息伪造等网络攻击。APP采用Android系统架构,包括应用层、框架层、硬件抽象层和Linux内核层4层架构。APP框架结构见图1。

图1 移动端(APP)框架结构

4 系统功能模块

4.1 移动端功能模块

根据规划实施情况考核评估工作要求,移动端主要包括任务下载及成果上传模块、措施图斑现场核查功能模块、基础支撑功能模块等。

1)任务下载及成果上传模块。该模块为连接移动端(APP)和管理端的桥梁,通过该模块可实现对管理端分配核查任务的下载与更新,将外业现场核查采集的资料通过互联网上传至管理端。

2)措施图斑现场核查功能模块。该模块为现场核查信息采集模块,通过该模块可选取待核查图斑,支持查看图斑编码、措施名称、措施类型、实施部门、措施面积等措施图斑基本信息,可自动获取核查图斑地址,并基于现场核查情况记录图斑实施情况以及核查人员联系电话等信息,采集图斑实施情况现场照片,录制核查工作情况视频,相关核查信息、照片和视频与图斑自动关联,支持对已完成核查措施图斑核查信息的查询与编辑。

3)基础支撑功能模块。该模块可为措施图斑现场核查提供个性化支撑,如:导航模块可将图斑位置直接发送给第三方导航软件(如高德导航、百度导航等),提高了工作效率,为评估单位路线规划提供重要支撑;工作日志模块可实现对每日工作开展图斑核查情况的自动总结,并按照既定模板自动生成日志,方便评估机构开展工作情况整理及总结;数据备份模块可实现图斑核查数据自动备份,避免因硬件设备断电或者故障造成数据丢失;图层控制模块内置谷歌地图、高德地图、天地图、高分辨率卫星遥感图等多期多源遥感影像底图,可辅助开展图斑核查工作;地图测量模块支持图斑面积、跨度(长度)测量,为初步估算措施图斑实施情况提供参考;用户管理模块支持对用户基本信息进行维护与管理,如修改登录密码等。

4.2 管理端功能模块

4.2.1 国家级用户管理端

国家级用户管理端包括抽查复核单位管理、复核任务管理、复核进度展示、复核成果管理4个模块。

1)抽查复核单位管理模块。通过该模块可实现对抽查复核单位的管理,如抽查复核单位的增加和删减,以及抽查复核单位名称、地址、相关人员联系方式等基本情况的管理。

2)复核任务管理模块。该模块与全国水土保持规划实施情况考核信息管理系统的核查任务抽样子系统相关联,可直接调取核查任务抽样子系统随机抽样确定的复核县和复核措施图斑信息,还可上传复核图斑矢量数据及遥感影像底图等相关资料,并将核查任务分配给确定的抽查复核单位,即直接推送至该抽查复核单位管理端,任务分配完成后可查看不同抽查复核单位的任务分配情况。

3)复核进度展示模块。抽查复核单位开展措施图斑现场复核,将采集的措施实施情况信息、照片和视频等资料通过移动端(APP)上传后,国家级用户登录复核进度模块可根据不同抽查复核单位的任务分配及完成情况自动计算任务进度,并以进度条和数字形式展示,同时复核任务总体完成情况以地图形式直观展示。国家级用户通过复核进度展示模块,可及时掌握抽查复核工作整体进度情况,以及每个抽查复核单位工作开展情况,为规划考核评估工作统筹协调及整体调度提供重要支撑。

4)复核成果管理模块。各抽查复核单位在完成抽查图斑复核工作,将复核成果通过抽查复核机构管理端上传至信息管理系统后,国家级用户可通过复核成果管理模块查看图斑复核信息(如省名称、县名称、县级行政区划代码、图斑编码、措施类型、措施名称、措施面积、复核措施名称、复核措施面积、作业方式及其他备注信息等),可基于系统内置高分辨率卫星遥感底图查看图斑边界情况、外业现场复核拍摄照片(或录制视频)位置在图斑中分布情况,可查看基于移动端(APP)采集的现场照片和录制的视频,还可对抽查复核单位上传的登记表格、照片、视频、工作日志及成果报告等复核成果进行下载。

4.2.2 抽查复核单位管理端

抽查复核单位管理端包括复核任务管理模块、复核成果管理模块、用户信息维护模块。

1)复核任务管理模块。抽查复核单位通过复核任务管理模块可以查看国家级用户分配的复核任务及复核图斑基本信息(如省名称、县名称、县级行政区划代码、图斑编码、措施类型、措施名称、措施面积及其他备注信息等),下载国家级用户上传的复核图斑矢量数据及遥感影像底图等相关资料。抽查复核单位可根据本单位复核任务分组情况,将国家下达的复核任务以县为单位分配给不同复核小组。

2)复核成果管理模块。移动端(APP)采集措施图斑现场复核信息、照片和视频上传后,抽查复核单位可通过复核成果管理模块进行查阅与管理,查阅并下载工作日志、APP现场核查采集的图斑实施情况说明信息、相关照片和视频等,对外业现场通过APP记录的措施图斑实施情况及存在问题等信息进行整理完善,并根据《全国水土保持规划实施情况考核评估抽样复核技术规定(试行)》有关要求一键生成图斑核查情况信息登记表(包括图斑基本信息、复核结果、复核情况说明、复核人员、复核时间、复核地点等内容)、照片登记表(包括对应图斑编号、拍摄时间、拍摄点经纬度坐标、拍摄方位等内容)和视频登记表(包括对应图斑编号、录制时间、录制点经纬度坐标等内容),有效节省复核人员内业整理时间,提高工作效率。支持将图斑核查情况信息登记表、照片登记表、视频登记表、复核总结报告等成果材料上传至全国水土保持规划实施情况信息管理系统。

3)用户信息维护模块。通过该模块可对用户基本信息进行维护,如修改登录密码、联系方式等。

5 系统应用与实践

全国水土保持规划实施情况协同复核系统开发完成后,首次应用于2019年度全国水土保持规划实施情况考核评估工作中,每年支撑抽查复核单位开展31个省(自治区、直辖市)100余个县的现场复核工作。截至目前,共支撑各抽查复核单位完成抽查措施图斑实施情况、淤地坝(含淤地坝除险加固)建设情况、生态清洁小流域实施情况等现场核查信息录入1 500余条,采集现场照片12 000余张,录制现场核查视频1 000余条,支撑抽查复核单位自动生成核查图斑信息表、核查照片信息登记表、核查视频信息登记表等表格文件1 600余份。系统的应用推动了图斑复核信息、照片和视频的采集、整理全过程信息化管理,与传统复核方法相比极大地减少了内业整理照片、视频和统计制作相关登记表格的工作量,显著提高了复核工作效率和工作质量。在受新冠肺炎疫情影响的情况下,支撑各抽查复核单位在规定的有限时间内圆满完成抽查图斑现场复核工作,为顺利开展全国水土保持规划实施情况考核评估工作提供了重要的技术保障[2]。

该系统的应用推动各抽查复核单位在遵循统一的技术路线和方法的基础上,应用统一的技术手段开展措施实施情况现场核查工作,实现复核任务分发、核查信息采集、核查成果上传等复核工作全流程信息化管理,进一步推动了全国水土保持规划实施情况考核评估工作标准化、信息化进程,提高了规划实施情况考核评估工作效率与质量,保证了抽查复核工作的客观性、公平性与公正性,为开展全国水土保持规划实施情况考核评估工作奠定了重要基础。