王兰冰，刘 勇，孙雪文，卢 彦，周振超

(黑龙江省水利科学研究院，黑龙江 哈尔滨 150080)

为全面摸清水利发展状况，提高水利服务经济社会发展的能力,实现水资源可持续开发、利用和保护，黑龙江省于2010-2012年开展第一次水利普查，全面摸清我省各类水利对象详细底数，系统掌握各类水利工程对象的数量、结构及分布，取得宝贵的普查成果[1]。将数据管起来、用起来、活起来，让水利普查数据不断更新、服务和支撑决策，这是数字化、现代化水利必不可少的重要内容。水利大数据具有数据体量大、数据类型繁多、价值密度高、处理速度快的特点。因此，需要构建水利行业的大数据平台。目前水利行业系统众多且部署独立，各系统数据标准、接口不一致、系统功能不尽相同，相互关联度不够，造成水利工作精确分析和预测的工作差异。通过黑龙江省第一次全国水利普查基础数据库和空间数据库两大成果，开发黑龙江省水利普查数据应用平台，并分析关键技术，提供规范、统一、高效的水利基础数据资源服务和地理信息资源服务，促进全省水利数据资源的共享与应用。

1 水利普查数据平台架构设计

黑龙江省水利普查数据应用平台是以水利数据“一张图”集成展示的中心思想，构建了平台整体要求，系统总架构划分为“四横两纵”。四横为应用层、服务层、数据层、基础设施层，两纵为标准规范体系和运维保障体系(见图1)。

1.1 基础设施层

基础设施层为支撑上层数据、服务与应用的基础软硬件设施，主要指GIS平台、数据库平台、操作系统等基础软件，以及网络设备、安全设备以及主机设备等基础硬件平台。

1.2 数据层

系统支持能够发布二维矢量、三维遥感影像、无人机倾斜摄影模型等地理信息数据，包括数据层由多比例尺的基础地理数据库、影像数据库、DEM数据库、水利专题数据库、元数据库、水利业务数据库等数据库组成，并在数据基础上完成面向水利应用多级比例尺多专题的水利应用地图分层表达、符号化和地图配置。倾斜摄影测量技术目前已广泛应用于生产实践，通过同一飞行平台搭载多台传感器，从一个垂直、四个倾斜等五个不同的角度采集影像[2]。

图1 平台架构

1.3 服务层

服务层由Web服务层和应用服务层组成。Web服务层为空间门户和业务系统提供统一的访问接口方式。应用服务层为Web服务层提供具体的实现逻辑。

1.4 应用层

应用层分为客户端控件层和应用系统层。客户端控件层包括AJAX控件、Flex控件、三维控件等开发控件。应用系统层面向本级业务应用及与上下级部门的交互应用需求，提供服务与应用展示、信息资源门户、接口定制、服务管理、数据资源管理和运行维护管理等系统功能。

2 功能设计

2.1 信息资源门户网站

主要功能包括资源展示、查询检索、用户注册与单点登录、资源申请、审批信息反馈等。通过以上功能用户可快速查找地图、服务、场景、应用等 GIS资源，同时协助用户方便、快捷地定位所需GIS资源，进行在线制图、创建地图、添加地图，可按照地图分类或标签查找地图资源并以缩略图形式显示地图信息，可直接浏览具体的地图资源。同时还支持用户输入地图名称或地图创建者等信息查找地图资源。用户可通过注册服务链接，直接进行在线注册GIS服务。还支持用户输入服务名称、服务地址或者服务创建者等信息查找具体的服务资源。用户还可以从三维场景中快速添加场景功能及通过输入场景名称或场景创建者等信息查找具体的场景资源。

2.2 服务与应用展示子系统

服务与应用展示子系统主要功能包括地图基本操作、流域水系定位、数据查询、统计图表、数据汇总、专题图、二三维测量、通视分析、可视域分析、等高线分析、坡度分析、淹没分析、标绘工具、二三维联动浏览等。用户可对所浏览的地图进行放大或缩小、定位、打印、距离或面积的量算、流域水系的定位；对河湖水系、水利工程、水资源管理与保护、农业灌溉和行业能力等数据进行查询，并将查询结果在地图中显示，并对查询数据的统计、汇总、导出、打印等；为用户提供多种专题图样式，将地图与业务数据关联，在地图空间地理位置上直观、形象地查看专题要素指标在空间范围内的分布和规律，提供空间距离、空间面积、高程、水平距离的测算；在三维视图中，用户可进行可视域分析、阴影分析、等高线分析、淹没分析、坡度分析等；实现在系统中二维视图与三维视图的联动显示，二维、三维视图中的水利普查数据及专题图详情信息能够联动显示河流、湖泊、灌区、大型水库等水利数据从二维视图切换到三维视图同时显示对应数据的名称信息。用户还可将传统的水利文本预案图形化，为决策者提供直观具体的辅助信息，方便应急救援决策[2](见图2)。

图2 服务与应用展示

2.3 数据资源管理子系统

数据资源管理子系统主要是对数据资源的全面管理，进行数据资源的上传、编辑、分类组织、审核和查询检索等。主要功能包括数据编辑、数据表结构配置、数据导入导出、空间数据源管理、二维地图制图、三维场景制图等，为保证水利普查空间位置的准确，提供投影坐标系配置、数据配准等功能[3](见图3)。

2.4 服务管理子系统

服务管理子系统主要是对系统中的服务资源进行注册管理、平台服务和服务器最近24小时服务访问量进行监控及统计，方便管理员对信息资源门户的各种事项进行管理和门户运行状态信息的查看；对系统中的地图资源、场景信息及群组进行管理；查看系统公告信息及进行信息门户显示个性化定制和门户提供的各项资源和服务进行管理配置。主要功能包括服务注册、注册审核、服务申请、申请审核、服务管理、服务监控、服务目录、服务查询。

2.5 接口管理子系统

主要包括功能服务接口、地图服务接口、WEB API等，是查询水利要素的属性信息、查看系统发布的地图服务、数据资源进行管理及对系统中的应用进行管理。

2.6 运维管理子系统

运维管理子系统用来维护黑龙江省水利普查数据应用平台各系统的正常运行，通过运维管理系统建立不同的用户权限，增加各类功能服务、各类机构部门等各项功能，各个子系统通过该系统逻辑关联到一起。主要功能包括云平台管理运维、信息资源门户运维、系统配置、用户及机构管理、元数据管理、离线数据包管理、筛选条件设置、书签管理、系统日志等。用户通过平台支撑软件iCloudManger搭建云平台，可以“一键”部署GIS业务环境。还可以实现对整个运维管理系统的功能配置，提高资源信息门户运行维护的效率，通过对系统运行情况进行跟踪，保障系统运行安全。

图3 数据配准

3 应用实例

3.1 平台在哈尔滨市水务局的应用

哈尔市水务局从2018年1月开始运行“黑龙江省水利普查数据应用平台”。“应用平台”的运行极大的提高了工作效率,为哈尔滨市河湖划界确权、河道采砂管理、水量分配方案、最严格水资源管理制度考核、水利工程除险加固规划等工作提供决策支持并根据预测提出指导意见。

3.2 平台在界河调查项目的应用

黑龙江省国境界河水利工程与涉水工程信息动态管理项目在应用平台的基础上建立了黑龙江省国境界河水利工程与涉水工程多种类型数据的资源池，建成了可供平台及各业务系统调用的数据库，“应用平台”的运行极大的提高了工作效率，为全省水域及其岸线国境界河水利工程与涉水工程的管理和保护、国境界河国土防护工程建设等提供决策支持及根据预测提出指导意见。

3.3 平台在黑龙江省防洪工程数据库项目的应用

黑龙江省防洪工程数据库项目在指挥系统一期工程(水利部)防洪工程数据库、第一次全国水利普查与防洪抗旱相关工程信息基础上，建立了可供平台及各业务系统调用的防洪抗旱工程数据库，为国家、流域和省级防汛抗旱业务应用查询、会商和决策支持提供基础数据支持。

4 结 语

(1)黑龙江省第一次全国水利普查历经三年，形成了基础数据库和空间数据库两大成果，全面、准确反映了我省水利发展全局现状和具体指标。要切实把数据管起來、用起来和活起来，让水利普查数据平台不断更新、服务水利和支撑决策，这是数字化、现代化水利必不可少的重要内容。

(2)黑龙江省水利普查数据应用平台通过综合运用地理信息、服务融合技术，对多时空水利数据进行综合管理，为水利业务应用系统提供规范的数据资源共享服务，为水利业务用户提供集浏览、查询、统计、分析于一体的二、三维综合展示数据应用。

(3)平台以水利普查数据和公共基础地理数据为基础，将水利普查、遥感影像、DEM数字高程模型、无人机采集的倾斜模型等数据成果叠加发布，实现水利数据资源整合应用与共享，使之成为水利行业的基础数据资源池，为水利大数据应用提供支撑。