智慧水務框架下北京市水務規劃綜合管控平臺建設

李玉超，郝仲勇，高天牧，張 穎，董海天，李文格

(北京市水務規劃研究院，北京 100048)

在推進生態文明和數字社會建設的大背景下，2019年水利部印發《加快推進智慧水利的指導意見和智慧水利總體方案的通知》，提出要充分利用新一代信息技術推動水利場景數字化、模擬精準化和決策智慧化，構建智慧水利體系。《北京城市總體規劃(2016—2035年)》《北京市“十四五”時期智慧城市發展行動綱要》提出將北京建設成為全球新型智慧城市標桿，明確了城市感知體系、城市數字底座、數據治理能力、全域場景應用智慧化水平大幅躍升等核心目標，水務屬于重點建設領域。2021年8月印發的《北京市智慧水務1.0總體規劃方案》中提出要構建與北京市時空一張圖進行充分共享和融合的水務專業圖，支撐水務規劃、設計、建設、運行、管理與為民服務。2022年8月《北京市“十四五”時期水務科技和智慧水務規劃》中也明確提出在十四五期間要加快提升水務空間綜合管控基礎，重點聚焦管理需求，完善更新水務現有專題對象數據信息，水務規劃綜合管控已成為推進首都水務高質量發展的重要抓手。

1 平臺建設的必要性

1.1 融合治理水務規劃數據的需要

現有水務規劃數據離散、不成體系、“孤島現象”嚴重，數據一數多源且未經標準化，缺乏專業有效的管理，導致水務規劃業務缺少統一準確、動態更新的數據底板，且規劃成果缺乏信息化的集中管理，難以對水務規劃業務提供有效支撐。

需要對現有水務規劃數據進行融合治理，形成覆蓋全市、動態更新、權威統一的北京市水務規劃數據底座，確保數據的空間關系正確、邏輯關系清晰且成果規范。

1.2 順應推進智慧水務發展的需要

美國管理思想家羅素·艾可夫提出了DIKW體系，即“數據(Data)→信息(Information)→知識(Knowledge)→智慧(Wisdom)”體系。其中，數據是指原始數據；信息表示對原始數據整合后得出的具有邏輯的數據；知識指將信息與實際情況結合起來，使提取的信息可以應用于業務或研究；智慧是指用技術手段盡可能地提取了數據的價值，并根據提取的內容預測未來的情況。這與北京市智慧水務的建設思路是一致的。

為強化信息技術與水利業務的深度融合，順應和推進北京市智慧水務的發展，構建基于DIKW體系的水務規劃綜合管控平臺是十分必要的。

1.3 建立健全水務規劃體系的需要

參考北京市國土空間規劃總體框架，結合水務規劃相關政策，北京市謀劃構建“三級三類四體系”的水務規劃體系，即市級、流域級、區級三級，綜合規劃、專業規劃、專項規劃三類，并統籌規劃編制、規劃實施、規劃保障和規劃監督四個子體系，形成水務規劃業務的全流程閉環管理。

水務規劃的編制、審批、評估及監管尚未形成標準體系，管控途徑單一，缺少信息化、智能化管控手段，水務規劃在水務行業建設、運行、管控過程中的引領作用有待進一步加強，亟需建設一套完善的水務規劃管控平臺，作為水務規劃履職的支撐保障，實現“規劃管理更直觀、空間管控更精準、政務服務更高效”之目的。

2 系統設計

2.1 建設目標

以第三次全國國土調查、北京市第一次水務普查成果等為基礎，整合北京市智慧水務數據底座和水務規劃業務形成的各類空間關聯數據，形成覆蓋全市、動態更新、權威統一的北京市水務規劃數據底座，并開發水務規劃應用場景，為北京市水務規劃編制、審查、實施、評估、監管等全流程閉環管理提供技術支撐，保證北京市水務規劃的高質量發展。

2.2 系統架構

系統以涉水空間數據匯聚整治為基礎，以水務規劃應用開發為核心，實現業務流的銜接和數據流的流轉。平臺基于B/S模式，采用結構化、模塊化的分層體系架構，面向服務(SOA)的總體設計，自下而上依次為設施層、數據層、服務層和應用層，如圖1所示。

圖1 水務規劃綜合管控平臺系統架構

(1)設施層。基于水務規劃業務需求，主要提供平臺建設中所需的軟硬件支持，包含計算、存儲、網絡資源及服務器、GeoScene Pro等。

(2)數據層。將法律法規規范、涉水空間數據、規劃業務數據、項目信息臺賬整合治理，形成規劃依據、現狀信息、規劃實施3個數據庫，并建立與水務規劃體系相適應的管控指標和數據模型。

(3)服務層。將各類數據和功能以服務接口的方式提供給平臺，供應用層使用和調用。

(4)應用層。作為平臺的功能展示窗口，面向水務規劃的編制、審查、評估和監管全過程，提供規劃輔助及技術支撐。

2.3 網絡拓撲

平臺的網絡建設要以資源共享為宗旨，對外通過政務網與北京市智慧水務大數據中心對接融合，納入北京市智慧水務及智慧城市系統，實現信息交互和數據共享。

網絡劃分為業務內網和業務外網，二者之間利用網絡安全設備進行邏輯隔離。業務內網承載規劃業務服務，其中保密機內數據成果實現脫敏處理后導入，實現對規劃業務數據的調用；而數據服務器、管理服務器與備份服務器實現治理數據資源的存儲、應用和備份。業務外網承載政務網，實現規劃數據的動態更新和規劃成果的發布，網絡架構如圖2所示。

圖2 水務規劃綜合管控平臺網絡拓撲

2.4 平臺開發環境

平臺開發基于微服務架構，保障平臺的先進性和延續性，便于進行系統的擴展和再開發。數據庫采用支持空間數據結構較好的PostGIS，二維空間數據入庫治理及標準化入庫采用GeoScene Pro企業版進行支撐。

2.5 對外接口設計

對外接口主要包括切片服務接口和數據服務接口。切片服務接口用于規劃成果的對外發布，只能瀏覽，不能編輯；數據服務接口整體遵循RESTFUL設計風格，基于HTTP，可以使用XML格式定義或JSON格式定義，與水務局智慧水務管理平臺、京辦等實現對接。

3 規劃數據治理

規劃數據治理在匯聚整合的基礎上，以業務需求為核心，涵蓋水生態空間管控及水資源、水安全、水環境、水生態要素管控，注重規劃指標的梳理與管控，將空間管控和要素管控成果納入平臺數據庫，構建“匯、析、治、用、管、饋”數據流動態更新機制。其中，“匯”為“匯聚資源、數據整合”；“析”為“數據分析、建立標準”；“治”為“深度治理、數據入庫”；“用”為“統一底板、數據業務化”；“管”為“高效應用、閉環管理”；“饋”為“成果發布、數據反饋”。

平臺建設數據庫主要包括現狀信息數據庫、規劃依據數據庫、規劃實施數據庫和元數據庫4個部分，其中現狀信息數據庫主要存儲水利基礎數據、數據監測數據、地理空間數據和規劃專題數據等，規劃依據數據庫主要存儲法律法規、行業規范、上位規劃和規劃成果等，規劃實施數據庫主要存儲規劃項目的設計資料、審批臺賬、實施進展及業務管控數據等，元數據主要用于記錄上述3個數據庫中各類數據的基本描述信息，如來源、時間、精度、版本信息等，數據庫建設流程如圖3所示。

圖3 數據庫建設流程

3.1 數據庫選型

平臺選用對象關系型數據庫系統PostgreSQL的一個擴展數據庫工具PostGIS，它完全基于OGC標準，可以實現與其他GIS中間件的無縫對接，且支持空間數據、時序數據、圖形數據、結構化數據與非結構化數據的存儲和使用，支持動態矢量切片技術，可以高效實現規劃數據的入庫與存儲。

3.2 數據標準化

依據水利對象分類與編碼總則、北京市水務碼編碼規則等規范文件，對匯聚整合的規劃數據按河流湖泊、水利工程、監測站點、供排水、水土保持、水資源開發利用、水文化遺產、安全監管對象等八大類進行分類編碼，解決了實體身份標識不統一、多源數據無法融合的問題。數據編碼具有唯一性、穩定性、可讀性及識別性，包括水務對象編碼、長度編碼、行政區劃代碼、流域代碼、身份代碼，共計32位字符，編碼范式如圖4所示。

圖4 數據編碼范式

3.3 數據坐標轉換

依據相關規范和管理辦法，將空間數據坐標統一為北京2000坐標系，并進行分級分類。

4 應用場景開發

秉承業務數據化、數據業務化的設計理念，平臺建設數字門戶、數據底圖、規劃依據、規劃編制、方案審查、體檢評估、成果管理、數據維護8個應用模塊。

4.1 主要應用模塊簡介

(1)數據底座。涵蓋水務各類基礎信息數據。實現基礎地理數據的分類，信息查詢；各類空間分析，統計指標計算；地圖輸出、打印；實現量距、面積計算、全局檢索定位、圖層控制；實現基礎底座數據梳理，形成標準規范的信息庫表；針對各類空間數據資源，設計數據管理維護更新功能等。

(2)規劃依據。主要涵蓋綜合規劃、專項規劃、專業規劃三類上位規劃成果及法律法規、標準規范涉及的經濟社會、水資源現狀等涉水指標。

(3)規劃編制。根據業務需求，利用數據底座中的對比分析、差異分析、統計分析等分析工具，輔助水資源規劃、水生態規劃、防洪排澇規劃及供水排水規劃等規劃方案的編制。

(4)方案審查。主要涵蓋建設項目水影響評價、區域水影響評價、水規劃同意書技術審查、多規合一技術審查、水利建設項目技術審查等規劃方案的審查，充分利用數據底座中的統計分析、疊圖分析、指標比對等技術手段提高審查速度。

(5)體檢評估。從規劃項目實施的進度、質量等方面出發，評估項目實施效果，持續推進水務規劃的動態監測、及時預警、定期體檢和專項評估。

4.2 典型業務流程建模

梳理水務規劃編制、審查、體檢評估流程中的典型業務，如水資源保護與開發利用規劃編制、防洪排澇規劃編制、區域水影響評價審查、多規合一技術審查、濱水慢行系統規劃評估等。將各典型業務流程進行信息化的深化設計，實現業務流的協同銜接，限于篇幅，本文以區域水影響評價審查和濱水慢行系統規劃評估為例，對典型業務流程進行數字建模，如圖5—6所示。

圖5 區域水影響評價審查業務流程建模

圖6 濱水慢行系統規劃評估業務流程建模

5 結語

水務規劃綜合管控平臺建設是北京市智慧水務、智慧城市建設的一部分，實現了數據的共享和業務的協同，其規劃數據治理及場景應用開發具有一定的技術指導意義。平臺通過典型業務流程梳理、指標抽取、數據計算、可視化配置等，為科學編制規劃、高效審查規劃、客觀評估規劃提供權威的技術支撐和智能化手段，努力打造水務規劃的DIKW體系，使得北京市水務規劃的業務數據化、數據業務化。

隨著深化數據整合、豐富應用場景的持續推進，反復迭代、久久為功，不斷完善“現狀底圖、規劃藍圖、實施動圖”三圖合一的水務規劃綜合管控體系，維護規劃的權威性和嚴肅性，定能將北京市水務規劃的一張藍圖描繪好、落實好。