智慧水务框架下北京市水务规划综合管控平台建设

李玉超，郝仲勇，高天牧，张 颖，董海天，李文格

(北京市水务规划研究院，北京 100048)

在推进生态文明和数字社会建设的大背景下，2019年水利部印发《加快推进智慧水利的指导意见和智慧水利总体方案的通知》，提出要充分利用新一代信息技术推动水利场景数字化、模拟精准化和决策智慧化，构建智慧水利体系。《北京城市总体规划(2016—2035年)》《北京市“十四五”时期智慧城市发展行动纲要》提出将北京建设成为全球新型智慧城市标杆，明确了城市感知体系、城市数字底座、数据治理能力、全域场景应用智慧化水平大幅跃升等核心目标，水务属于重点建设领域。2021年8月印发的《北京市智慧水务1.0总体规划方案》中提出要构建与北京市时空一张图进行充分共享和融合的水务专业图，支撑水务规划、设计、建设、运行、管理与为民服务。2022年8月《北京市“十四五”时期水务科技和智慧水务规划》中也明确提出在十四五期间要加快提升水务空间综合管控基础，重点聚焦管理需求，完善更新水务现有专题对象数据信息，水务规划综合管控已成为推进首都水务高质量发展的重要抓手。

1 平台建设的必要性

1.1 融合治理水务规划数据的需要

现有水务规划数据离散、不成体系、“孤岛现象”严重，数据一数多源且未经标准化，缺乏专业有效的管理，导致水务规划业务缺少统一准确、动态更新的数据底板，且规划成果缺乏信息化的集中管理，难以对水务规划业务提供有效支撑。

需要对现有水务规划数据进行融合治理，形成覆盖全市、动态更新、权威统一的北京市水务规划数据底座，确保数据的空间关系正确、逻辑关系清晰且成果规范。

1.2 顺应推进智慧水务发展的需要

美国管理思想家罗素·艾可夫提出了DIKW体系，即“数据(Data)→信息(Information)→知识(Knowledge)→智慧(Wisdom)”体系。其中，数据是指原始数据；信息表示对原始数据整合后得出的具有逻辑的数据；知识指将信息与实际情况结合起来，使提取的信息可以应用于业务或研究；智慧是指用技术手段尽可能地提取了数据的价值，并根据提取的内容预测未来的情况。这与北京市智慧水务的建设思路是一致的。

为强化信息技术与水利业务的深度融合，顺应和推进北京市智慧水务的发展，构建基于DIKW体系的水务规划综合管控平台是十分必要的。

1.3 建立健全水务规划体系的需要

参考北京市国土空间规划总体框架，结合水务规划相关政策，北京市谋划构建“三级三类四体系”的水务规划体系，即市级、流域级、区级三级，综合规划、专业规划、专项规划三类，并统筹规划编制、规划实施、规划保障和规划监督四个子体系，形成水务规划业务的全流程闭环管理。

水务规划的编制、审批、评估及监管尚未形成标准体系，管控途径单一，缺少信息化、智能化管控手段，水务规划在水务行业建设、运行、管控过程中的引领作用有待进一步加强，亟需建设一套完善的水务规划管控平台，作为水务规划履职的支撑保障，实现“规划管理更直观、空间管控更精准、政务服务更高效”之目的。

2 系统设计

2.1 建设目标

以第三次全国国土调查、北京市第一次水务普查成果等为基础，整合北京市智慧水务数据底座和水务规划业务形成的各类空间关联数据，形成覆盖全市、动态更新、权威统一的北京市水务规划数据底座，并开发水务规划应用场景，为北京市水务规划编制、审查、实施、评估、监管等全流程闭环管理提供技术支撑，保证北京市水务规划的高质量发展。

2.2 系统架构

系统以涉水空间数据汇聚整治为基础，以水务规划应用开发为核心，实现业务流的衔接和数据流的流转。平台基于B/S模式，采用结构化、模块化的分层体系架构，面向服务(SOA)的总体设计，自下而上依次为设施层、数据层、服务层和应用层，如图1所示。

图1 水务规划综合管控平台系统架构

(1)设施层。基于水务规划业务需求，主要提供平台建设中所需的软硬件支持，包含计算、存储、网络资源及服务器、GeoScene Pro等。

(2)数据层。将法律法规规范、涉水空间数据、规划业务数据、项目信息台账整合治理，形成规划依据、现状信息、规划实施3个数据库，并建立与水务规划体系相适应的管控指标和数据模型。

(3)服务层。将各类数据和功能以服务接口的方式提供给平台，供应用层使用和调用。

(4)应用层。作为平台的功能展示窗口，面向水务规划的编制、审查、评估和监管全过程，提供规划辅助及技术支撑。

2.3 网络拓扑

平台的网络建设要以资源共享为宗旨，对外通过政务网与北京市智慧水务大数据中心对接融合，纳入北京市智慧水务及智慧城市系统，实现信息交互和数据共享。

网络划分为业务内网和业务外网，二者之间利用网络安全设备进行逻辑隔离。业务内网承载规划业务服务，其中保密机内数据成果实现脱敏处理后导入，实现对规划业务数据的调用；而数据服务器、管理服务器与备份服务器实现治理数据资源的存储、应用和备份。业务外网承载政务网，实现规划数据的动态更新和规划成果的发布，网络架构如图2所示。

图2 水务规划综合管控平台网络拓扑

2.4 平台开发环境

平台开发基于微服务架构，保障平台的先进性和延续性，便于进行系统的扩展和再开发。数据库采用支持空间数据结构较好的PostGIS，二维空间数据入库治理及标准化入库采用GeoScene Pro企业版进行支撑。

2.5 对外接口设计

对外接口主要包括切片服务接口和数据服务接口。切片服务接口用于规划成果的对外发布，只能浏览，不能编辑；数据服务接口整体遵循RESTFUL设计风格，基于HTTP，可以使用XML格式定义或JSON格式定义，与水务局智慧水务管理平台、京办等实现对接。

3 规划数据治理

规划数据治理在汇聚整合的基础上，以业务需求为核心，涵盖水生态空间管控及水资源、水安全、水环境、水生态要素管控，注重规划指标的梳理与管控，将空间管控和要素管控成果纳入平台数据库，构建“汇、析、治、用、管、馈”数据流动态更新机制。其中，“汇”为“汇聚资源、数据整合”；“析”为“数据分析、建立标准”；“治”为“深度治理、数据入库”；“用”为“统一底板、数据业务化”；“管”为“高效应用、闭环管理”；“馈”为“成果发布、数据反馈”。

平台建设数据库主要包括现状信息数据库、规划依据数据库、规划实施数据库和元数据库4个部分，其中现状信息数据库主要存储水利基础数据、数据监测数据、地理空间数据和规划专题数据等，规划依据数据库主要存储法律法规、行业规范、上位规划和规划成果等，规划实施数据库主要存储规划项目的设计资料、审批台账、实施进展及业务管控数据等，元数据主要用于记录上述3个数据库中各类数据的基本描述信息，如来源、时间、精度、版本信息等，数据库建设流程如图3所示。

图3 数据库建设流程

3.1 数据库选型

平台选用对象关系型数据库系统PostgreSQL的一个扩展数据库工具PostGIS，它完全基于OGC标准，可以实现与其他GIS中间件的无缝对接，且支持空间数据、时序数据、图形数据、结构化数据与非结构化数据的存储和使用，支持动态矢量切片技术，可以高效实现规划数据的入库与存储。

3.2 数据标准化

依据水利对象分类与编码总则、北京市水务码编码规则等规范文件，对汇聚整合的规划数据按河流湖泊、水利工程、监测站点、供排水、水土保持、水资源开发利用、水文化遗产、安全监管对象等八大类进行分类编码，解决了实体身份标识不统一、多源数据无法融合的问题。数据编码具有唯一性、稳定性、可读性及识别性，包括水务对象编码、长度编码、行政区划代码、流域代码、身份代码，共计32位字符，编码范式如图4所示。

图4 数据编码范式

3.3 数据坐标转换

依据相关规范和管理办法，将空间数据坐标统一为北京2000坐标系，并进行分级分类。

4 应用场景开发

秉承业务数据化、数据业务化的设计理念，平台建设数字门户、数据底图、规划依据、规划编制、方案审查、体检评估、成果管理、数据维护8个应用模块。

4.1 主要应用模块简介

(1)数据底座。涵盖水务各类基础信息数据。实现基础地理数据的分类，信息查询；各类空间分析，统计指标计算；地图输出、打印；实现量距、面积计算、全局检索定位、图层控制；实现基础底座数据梳理，形成标准规范的信息库表；针对各类空间数据资源，设计数据管理维护更新功能等。

(2)规划依据。主要涵盖综合规划、专项规划、专业规划三类上位规划成果及法律法规、标准规范涉及的经济社会、水资源现状等涉水指标。

(3)规划编制。根据业务需求，利用数据底座中的对比分析、差异分析、统计分析等分析工具，辅助水资源规划、水生态规划、防洪排涝规划及供水排水规划等规划方案的编制。

(4)方案审查。主要涵盖建设项目水影响评价、区域水影响评价、水规划同意书技术审查、多规合一技术审查、水利建设项目技术审查等规划方案的审查，充分利用数据底座中的统计分析、叠图分析、指标比对等技术手段提高审查速度。

(5)体检评估。从规划项目实施的进度、质量等方面出发，评估项目实施效果，持续推进水务规划的动态监测、及时预警、定期体检和专项评估。

4.2 典型业务流程建模

梳理水务规划编制、审查、体检评估流程中的典型业务，如水资源保护与开发利用规划编制、防洪排涝规划编制、区域水影响评价审查、多规合一技术审查、滨水慢行系统规划评估等。将各典型业务流程进行信息化的深化设计，实现业务流的协同衔接，限于篇幅，本文以区域水影响评价审查和滨水慢行系统规划评估为例，对典型业务流程进行数字建模，如图5—6所示。

图5 区域水影响评价审查业务流程建模

图6 滨水慢行系统规划评估业务流程建模

5 结语

水务规划综合管控平台建设是北京市智慧水务、智慧城市建设的一部分，实现了数据的共享和业务的协同，其规划数据治理及场景应用开发具有一定的技术指导意义。平台通过典型业务流程梳理、指标抽取、数据计算、可视化配置等，为科学编制规划、高效审查规划、客观评估规划提供权威的技术支撑和智能化手段，努力打造水务规划的DIKW体系，使得北京市水务规划的业务数据化、数据业务化。

随着深化数据整合、丰富应用场景的持续推进，反复迭代、久久为功，不断完善“现状底图、规划蓝图、实施动图”三图合一的水务规划综合管控体系，维护规划的权威性和严肃性，定能将北京市水务规划的一张蓝图描绘好、落实好。