基于WebGIS的水庫移民信息系統設計與實現

趙朝彬，羅天文，徐 銳，郭亮亮，李 萌，李 意

（貴州省水利水電勘測設計研究院有限公司，貴州 貴陽 550001）

1 引言

“水利工程補短板、水利行業強監管”是我國現階段治水工作的重點，而水利信息化則是重點需要補好的短板之一。水利水電工程移民指的是由于新建水利水電工程而導致的大規模的、由政府主導的人口轉移和財產搬遷等活動。移民工作是一項龐大的系統工程，涉及多個部門、包含的專業廣、移民周期長、參與群體復雜是水利水電工程移民的特點。隨著水利水電工程移民投資的不斷加大，傳統的移民工作模式已經不再能滿足當前的工作需要，近幾年來計算機、互聯網技術的快速發展使得人們逐漸開始將信息化引入到水利水電工程移民工作中，越來越多的信息系統被應用到水利水電移民工作中，現階段的信息化應用主要包括三個方面：（1）水利水電工程移民信息系統開發[1～2]；（2）水庫后期扶持管理信息開發[3～5]；（3）結合GIS的信息系統應用[6～7]。水利水電工程移民是一項全局性的系統工作，構建一套實用的移民信息系統將能有效提升移民工作的效率，減少人力資源的投入，使得移民工作從業者可以科學安排和全面地開展移民工作。本文根據已有的水利水電工程移民信息系統開發經驗，從移民工作實際需求出發，介紹水利水電工程移民信息系統設計與實現過程，結合WebGIS開發基本原理，設計并開發了一套基于B/S架構的移民信息系統。

2 平臺建設需求

2.1 系統建設必要性

隨著近年來我國對水利水電工程建設投入力度加大，對移民工作的提出了許多新的需求，水利水電工程移民工作是一個龐大的系統工程，具有涉及面廣、跨專業、跨行業、周期長、數據量大且復雜等特點。水庫移民信息化可以提升數據信息收集、共享、查詢、匯總的時效性、準確性。為了實現移民工作的高效管理，需要將計算機等技術應用到水利工程移民管理中來，建設水庫移民信息系統對于移民工作來說十分必要。

2.2 系統建設面臨的挑戰

（1）移民數據量大。水利水電工程移民涉及到人口、土地、GIS圖斑、資金、檔案、后期扶持等各種數據，涵蓋了表格、文字、圖片、視頻、設計圖紙、音頻等各種類型，在系統建設中需要針對數據的不同類型和格式來進行存儲，大量數據存儲和數據傳輸給系統建設提出考驗。移民數據格式不統一、數據不規范是常見的數據問題，在系統建設過程中數據格式統一化、標準化是系統開發需要面對的問題。

（2）用戶群體眾多。水利水電工程移民是龐大的系統工程，整個過程中有地方政府、項目業主、設計單位、施工單位、監理、移民公眾等各方參與。不同的群體在移民工程中扮演的角色不同，不同角色的用戶在系統中應具有不同的功能和權限，在移民信息系統建設過程中，應考慮到系統權限設置問題。

（3）數據安全保護。移民數據是保密數據，不能對外開放，移民系統應對傳輸過程中的信息進行加密處理，對信息進行保護，防止數據泄露。

2.3 移民信息系統安全

水利水電工程移民數據是保密的資料，不能對系統用戶以外的人進行開放，在互聯網環境下，數據的安全是系統開發過程中必須要考慮的問題，移民信息系統設計需要考慮到以下兩個方面的問題。

（1）權限控制。只有經過管理員授權的用戶才能登陸系統，需要防止系統數據、信息的非法泄露，對于不同角色的用戶具有不同的訪問權限。通過信息加密、權限控制、訪問密鑰等方式來實現。

（2）日志管理。系統需要具備記錄日常使用的日志記錄功能，日志記錄包含兩個方面：①操作日志。系統使用情況操作日志記錄，系統需要對用戶的重要操作如修改、刪除進行日志記錄，系統管理員可以通過后臺對日志進行查詢和管理，對于一些誤刪、誤編輯操作，能通過系統操作日志找回原數據進行恢復。②登陸日志。在用戶登陸系統時間，要對訪問用戶登陸信息進行日志記錄，包括用戶登陸名、登陸IP地址、登陸時間、登陸瀏覽器等信息。

3 系統設計

3.1 總體架構

圖1 系統框架圖

3.2 開發技術簡介

（1）Spring Boot簡介。Spring Boot是一個由Pivotal團隊研發的開源輕量級快速開發的框架，基于Spring4.0設計，不僅繼承了Spring框架的優秀特性，相比于傳統的Spring框架，Spring Boot全部采用注解形式，簡化了XML文件配置和應用搭建和開發過程，并且SpringBoot內置了tomcat、undertow、jetty等服務器容器，能幫助開發者實現快速開發，Spring Boot通過集成大量的框架使得依賴包的版本沖突，以及引用的不穩定性等問題得到了很好的解決[8]。

（2）WebGIS簡介。GIS（地理信息系統）是一門由地理學、遙感科學與技術、計算科學交叉形成的新興學科，通常指的是基于地理空間數據庫的基礎，并結合計算機的應用，共同實現對空間數據的處理、空間結構的分析等一系列操作[9]。WebGIS（網絡地理信息系統）是指工作在Web網絡上的GIS，是傳統的GIS在網絡上的延伸和發展，具有傳統GIS的特點，可以實現空間數據的檢索、查詢、制圖輸出、編輯等GIS基本功能，同時也是Internet上地理信息發布、共享和交流協作的基礎[10]。

3.3 數據庫設計

（1）屬性數據庫。本系統中使用SQL Server關系型數據庫，在實際征地移民實施過程中通常采用excel表格記錄保存數據，首先需要將數據進行預處理。將實物指標調查數據、統計數據、初步設計數據、統計數據年鑒等資料進行處理、分類、格式轉換，并利用SQL語句將數據插入到SQL Server數據庫中。

（2）空間數據庫。水利水電工程移民實施過程中涉及到很多空間數據，如土地實物指標分解成果GIS圖斑數據，專業項目數據空間數據?，F階段的測繪成果大多以CAD軟件導出的dwg格式為主，該數據格式不能直接保存到空間數據庫，需要將這些數據轉換成GIS中常用的shape格式，完善對應的屬性數據，將處理完成的空間數據保存到空間數據庫里面。

（3）影像數據庫。在水利水電工程停建令下放之前，需要采集征地紅線范圍內的遙感影像，本系統中使用的遙感影像數據來源于無人機采集地面遙感影像，使用ENVI遙感影像處理軟件對無人機遙感影像進行糾正、裁剪拼接、坐標轉換、影像配準等處理，并利用ArcGIS軟件將處理好之后的影像發布成地圖服務。

4 功能實現

4.1 用戶管理模塊

移民數據是涉密數據，在信息系統設計時需要考慮到數據保密問題。用戶需要通過登陸才能訪問系統內部的數據，因此管理員需要對系統的用戶進行管理。用戶管理模塊能提供對用戶信息的管理，該功能主要針對系統管理員開放，用戶管理模塊包含新增用戶、修改用戶信息、刪除用戶、用戶查詢、用戶角色配置、用戶激活等功能，如圖2所示是用戶管理功能模塊截圖。

圖2 用戶管理

4.2 圖斑數據查詢

將土地圖斑數據轉換成shape格式，利用ArGIS Server發布成地圖服務，通過Esri公司提供ArcGIS API for JavaScript開發接口，將遙感影像和GIS圖斑放在網頁前端進行展示。如圖3所示，將已發布的無人機航飛影像服務和GIS土地圖斑服務調用到前臺進行展示，鼠標點擊每一塊土地圖斑，系統能彈出對應土地圖斑的屬性信息；同時，在屬性列表中點擊每一條屬性數據記錄，系統能根據對應記錄的圖斑號定位到對應的圖斑數據，實現圖表聯動。

圖3 土地圖斑數據查詢

4.3 土地數據查詢

土地數據查詢功能是將實物調查三榜公示的數據進行保存和展示，支持土地數據上傳、數據編輯、數據刪除、數據查詢等操作。數據上傳是指用戶可根據excel格式的數據模板填入相應的土地數據信息，然后將文件上傳到后臺服務器，后臺將讀取和解析excel表格并插入到數據庫中。

圖4 土地數據查詢

4.4 檔案管理模塊

檔案管理模塊支持用戶進行檔案數據管理，檔案管理模塊包含以下幾個功能：①檔案上傳。用戶將紙質的檔案掃描之后，可以將電子檔案上傳到遠程服務器上保存。②屬性編輯和刪除。用戶可以對已經上傳的文件屬性信息進行編輯和修改。③文件下載和預覽。電子檔案上傳之后，用戶能獲取和下載已經上傳的文件。④文件查詢功能。用戶能通過關鍵詞和文件屬性信息查找已上傳的文件。

圖5 檔案管理

5 結語

水利信息化正處于一個快速發展階段，移民信息系統對于移民工作而言是一個重要的工具，能有效地降低人力資源的成本和投入。本文對水利水電工程移民信息系統設計過程中遇到的問題進行了探討和總結，并提出了將WebGIS、Spring Boot等技術應用于水庫移民信息系統建設，設計并開發了一套基于B/S架構的移民信息系統，為水利水電工程移民信息系統開發提供了思路和技術參考。