CN113593029A - 基于大数据和三维技术的水利工程信息管理系统 - Google Patents

Abstract

基于大数据和三维技术的水利工程信息管理系统，包括数据库，为系统功能模块提供数据支持，由基础地理数据库、水利专题数据库两个子库构成；系统功能模块包括：三维场景显示模块、防汛决策支持模块、水利工程标准化模块、河长制模块。本发明通过结合GIS、VR以及RS等相关技术的综合应用方面，构建真实的三维立体系统，用计算机实现对真实环境或者物体的仿真和模拟，并在系统中模拟和演练变化的过程，为决策者提供更好的支持；拥有真实的三维场景信息，能够全面展示各类空间信息及其属性信息，真正实现了信息化技术从二维平面信息平台到三维空间立体信息平台的质的飞跃。

Description

基于大数据和三维技术的水利工程信息管理系统

技术领域

本发明涉及水利工程系统领域，具体涉及基于大数据和三维技术的水利工程信息管理系统。

背景技术

按照标准化管理、水利部水利现代化指导意见以及河长制等要求，目前各地管理处存在缺乏规划统筹、管理范围界定不明、管理理念和手段有待提升、管理经费不足等薄弱环节。具体体现在：1、管理工作缺乏统筹，尚未编制过水利管理相关规划，没有全面系统梳理过辖区内的水系、水利工程情况，水利家底不清；同时，由于缺乏规划指引，无法从区域全局和战略高度统筹协调水利管理各项工作，形成防汛排涝建设与管理、水环境监管和治理等水利工作“一盘棋”；2、管理范围界定不明，当前大量水利工程的管理范围与沿线交通道路、市政设施、公共建筑及居民设施等之间没有划定明确的管理界线，给水利工程日常管理带来了不便；3、标准化管理理念与能力不足，当前水利行业正处于传统水利向现代水利转型的过渡时期，原有的水利工程管理理念已不能满足水利现代化的发展要求，目前从国家层面到地方层面均出台了水利工程标准化管理的相关文件，标准化管理理念已成为水利工程管理行业的发展趋势；4、管理手段亟需升级，由于历史因素，历史上所建的水利工程往往规模小且位于老城区，例如江西省昌南管理处，辖区襟江带湖，河湖水系交织，区域外受鄱阳湖和赣江洪水威胁，内受降雨形成的涝灾困扰，辖区内的电排站承担了老城区约80％的排水任务，区域内防汛排涝压力大，昌南管理处负责管理1座一等防洪堤(长17.88km)、5座排涝站(总装机20740kW)及临赣江近20个排污口等，管理任务艰巨，昌南管理处水利管理现代化水平较低，信息技术应用中不足，水利管理精准化、高效化、智能化程度不足，无法实现精细化、痕迹化和溯源化管理，无法实时监控各排污口运行状况，水污染防控能力有限，无法满足水利工程标准化管理、水利现代化发展及“河长制”工作要求，亟需通过信息化技术手段，整合现有信息资源，建设水利工程标准化运行管理平台等，全面提升管理能力和管理效率。

发明内容

根据背景技术提出的问题，本发明提供基于大数据和三维技术的水利工程信息管理系统来解决，接下来对本发明做进一步地阐述。

基于大数据和三维技术的水利工程信息管理系统，包括：

数据库，为系统功能模块提供数据支持，由基础地理数据库、水利专题数据库两个子库构成；基础地理数据库，对数字地形图、航拍相片、数字地形模型数据进行信息化集中管理；水利专题数据库，涵盖水利空间地理及属性，包括关联的空间地理数据库以及水利专题属性数据库；

系统功能模块包括：三维场景显示模块，通过三维模型准确反映现状，集成到三维GIS 平台建设区域三维场景，根据数据的情况展示重点河段以及水利工程、防涝工程的三维场景；防汛决策支持模块，以洪水预报与调度实现可视化展示，支撑会商指挥，为防汛抗旱的管理和决策提供信息化支撑；水利工程标准化模块，包括标准化管理平台桌面端及标准化管理平台移动端；河长制模块，包括河长制移动端行政版、河长制移动端公众版及河长制河湖管理信息平台三大相互融合的模块，为巡查员、河长办和公众提供交互。

优选地，防汛决策支持模块，包括洪水预报调度、防汛会商指挥和应急处置、三维电子物理沙盘三个子模块，洪水预报调度子模块为三维电子物理沙盘实时展示当前水利流域水库水位变化提供数据支持，同时和三维电子物理沙盘进行联动进行展示，为防汛会商指挥和应急处置提供支持。

优选地，所述洪水预报调度子模块还包括预报调度、洪水演进和风险图三大模块；

预报调度模块，以实时雨情、水情、工情等各类实时信息作为输入，通过启动预报模型和方法，对洪峰水位(流量)、洪水过程、洪量等洪水要素进行实时预报；洪水演进模块，动态播放流域的洪水演进效果，以断面形式分段代表，综合形成整个流域的演进过程，同时可查看断面或者附近站点对应的水雨情、预报信息，演进过程中采用不同颜色代表不同级别的水深效果，配以图例进行说明；风险图，风险图通过对洪水风险进行分析，评估洪水造成的损失。

优选地，洪水预报调度子模块实现预报调度的方法如下：

S1，选取河系预报方案，依据河系情况从预报调度模块的河系预报方案列表内选取河系预报方案；

S2，预见期降雨设置，预报调度模块获取数据库内各测站所测得的降雨预报值作为输入的预见期降雨数据，在预报模型的计算下得到预报时间、预报结果初步预报结果；

S3，各断面预报，洪水演进模块依据预报时间、预报结果以断面形式分段代表，综合形成整个流域的演进过程，联合三维电子物理沙盘进行动态播放，在播放的过程中采用不同颜色代表不同级别的水深效果，并配以图例进行说明；

S4，结果显示和分析，风险图模块对洪水风险进行分析，评估洪水造成的损失，作为防汛会商指挥和应急处置的输入以判断是否进行调度。

优选地，洪水预报调度子模块基于洪水预报调度子模块、三维电子物理沙盘的输出结果启动，进行防汛决策的调度，方法如下：

S5，启动调度程序，获取洪水预报调度子模块的输出结果，在结果触及启动调度的条件后启动调度程序；

S6，确定并优化调度，确定一个调度方案，可以是指令调度或优化后的调度；

S7，判断调度结果，对调度方案所对应的结果进行查看，若结果合适，则进入S8，否则，进入S6，对调度方案进行优化或者重新选取指令调度；

S8，保存并预报调度结果；

S9，结果对比，将调度后的结果与未调度前的结果和/或期望结果进行对比，判断结果的差异，反馈至调度方案的优化。

优选地，标准化运行管理平台桌面端，提供综合地图、工程基础信息、设备资产管理、调度运行、检查巡查、监测监控、维修养护、应急管理、达标考核、组织机构、综合首页、管理配置功能；标准化运行管理平台移动端，可以实现基本信息、监测信息、移动巡查、设备巡检、调度运行和维修养护。

优选地，河长制移动端公众版，为公众提供通过微信公众号方式积极参与到工作的渠道，包括微政务、微查询、微服务；河长制移动端行政版，为巡查员提供巡查管理平台以完成巡查任务，实现河湖管理及督办工作的移动办公；河长制河湖管理信息平台，提供河长制一张图，集成河湖基础信息、监测信息、业务信息三类图层，用户可在一张图上直观查看到相应信息，然后通过点击详情后查看到详细信息。

优选地，河长制移动端行政版，提供了办内工作管理模块，包括办内任务的流转，以及待办事项的管理；所述任务流转，包括：对于待办任务，系统需显示所有当前的待办任务，其中包括上级任务安排与本级日常工作安排，系统将用户的所有待办工作分为待办和待阅两大类显示；对于在办任务，系统需将所有在办任务按照是否自己发起分为在办任务和我发起的任务两大类显示；所述待办事项，系统汇总展示当前平台中的所有巡查任务、巡查整改信息、督查整改信息和公众投诉整改信息。

有益效果：与现有技术相比，本发明通过结合GIS、VR以及RS等相关技术的综合应用方面，构建真实的三维立体系统，用计算机实现对真实环境或者物体的仿真和模拟，并在系统中模拟和演练变化的过程，为决策者提供更好的支持；拥有真实的三维场景信息，能够全面展示各类空间信息及其属性信息，真正实现了信息化技术从二维平面信息平台到三维空间立体信息平台的质的飞跃。

附图说明

图1：本系统的结构示意图；

图2：本系统的具体架构图；

图3：防汛决策支持模块的功能模块示意图；

图4：洪水预报调度子模块实现预报调度的方法流程图；

图5：基于洪水预报调度子模块、三维电子物理沙盘的输出结果启动防汛决策调度的流程图；

图6：标准化运行管理平台桌面端的架构示意图；

图7：标准化运行管理平台移动端的架构示意图；

图8：河长制模块的功能模块示意图；

图9：日常巡查管理流程图；

图10：事件受理管理流程图。

具体实施方式

接下来结合附图1-10对本发明的一个具体实施例来做详细地阐述。

本实施例提供的基于大数据和三维技术的水利工程信息管理系统，包括数据库，数据库由基础地理数据库、水利专题数据库两个子库构成，参考附图1。

基础地理数据库，实现对辖区内的数字地形图、0.2m高分辨率彩色航拍相片、数字地形模型等数据进行信息化集中管理。基础地理数据库以国家制定的不同比例尺、不同来源的数据规范为基准，参考有关空间数据标准和规范，在建设过程中统一要求，坐标系采用2000 国家大地坐标系，高程系采用1985国家高程基准，投影系统采用高斯克吕格投影，基本等高线采用1985国家高程基准1m等高距。

搭建基础地理数据库包括以下内容：建立1:10000数字地形图数据库；建立1：10000数字高程模型(DEM)数据库，格网大小为5×5m；建立高、中、低多级影像数据库，包括30m 的低分辨率卫星影响、2m左右的国产中分辨率遥感卫星影像及0.2m高分辨率的无人机航拍影像；在重点关注区域，利用无人机倾斜摄影建立该地区三维实景模型，并能在平台中进行具体展示。

水利专题数据库，在已有辖区内水系、水利工程等资料并结合实地或者影像解译的基础上，按照国家防洪数据库建设标准及相关技术要求，建立全面的涵盖水利空间地理及属性的专题数据库，至少包括以下内容：(1)通过现有地图资料并结合实地数据采集等，建立水工建筑物、水系、湖泊等空间地理数据库；(2)按国家防洪数据库建设技术要求，进行属性数据库结构设计，建设辖区内水利专题属性数据库，并与水系、水利工程(堤防、水工建筑物) 等要素进行关联，形成水利专题数据库。

在空间地理数据库与水利工程专题属性数据库关联所形成的水利专题数据库上，搭建水利基础地理信息平台，实现轻松实现对各类信息的管理与查询的需求，并制作“水利一张图”。

所述水利工程信息管理系统的架构体系由系统表现层、系统应用层、系统服务层、数据访问层、数据层构成，具体架构设计如附图2。

1)数据层，通过多源数据集成方案对电子沙盘基础数据和水利业务数据进行集成和融合处理，重点实现传统结构化数据的标准化、半结构或非结构数据的整编与处理。数据层由系统运行所需的各类数据构成，主要负责向数据访问层提供查询结果，包括地图空间数据、社会经济数据、防洪工程体系数据、水情数据等，其中，水情、工情等实时性较强的数据，需要从其他数据库中获取。

2)服务层，对应开发流程中的电子沙盘开发，重点实现基础地理信息系统的部署，Web 应用服务器搭建，数据标准化互操作规范制定以及水利业务应用数学模型设计与开发。本实施例的系统服务层由地图数据服务、水力学模型服务、数据抓取服务构成。地图数据服务分别接收来自应用层发出的1∶5万比例尺、1∶1万比例尺空间数据请求服务，并返回请求结果。水力学模型服务则接收来自应用层的各种洪水演进模拟计算请求，并返回计算结果。数据抓取服务则定时、或者根据应用层的请求，从外部系统获取或更新相关信息数据，提交数据访问层。系统服务是没有用户界面的进程，随操作系统启动而启动，并在操作系统运行期间一直保持运行状态，向应用程序提供需要的服务，而且占用资源小，运行效率高，响应速度快。系统服务利用COM组件形式部署在多台应用服务器上，因此，将海量数据的访问要求均衡分布给多个服务器，有效解决系统瓶颈问题，提高海量数据访问和计算环境下的系统性能。

3)应用层，指基于水利电子沙盘开发的具体水利主题服务，实现水资源监控、最严格水资源管理、城市内涝应急、生态环境监视、防汛预警监视、水库移民可视化等多个主题服务，每个主题服务根据具体内容可以包括多个功能模块。

4)接口层，连接应用层和客户层，为分级用户提供人机交互的用户接口，主要包括数据服务、电子沙盘、业务应用和决策支持4类用户接口。接口层接收系统应用层和系统服务层的查询请求，根据请求类型，决定以何种方式查询数据：若是空间数据请求，则通过空间数据引擎访问数据层；否则直接访问数据库，获取查询结果后返回系统服务层；同时，也应数据抓取服务请求，将其他系统的气象、水情、工情等实时性较强的信息，加入到本系统的数据层中。

5)客户层，对应开发流程中的用户界面集成，目前用户可通过三维客户浏览器、LED高清显示屏、知识可视化平台以及移动APP等方式为用户提供人机交互和三维可视化操作环境。主要作用是提供基于大数据和三维新技术的水利工程信息管理系统研究系统的用户功能界面，包括：地形浏览及常规操作，空间数据与属性数据查询，分析计算、数据维护，环境设置等。

本实施例所述的水利工程信息管理系统包括有数据输入模块、三维场景显示模块、防汛决策支持模块、水利工程标准化模块、河长制模块、漫游交互控制模块、建筑物属性查询模块、实时监控模块、数据输出模块等功能模块。

所述三维场景显示模块，通过三维模型准确反映现状，包括现状的地形、水系、道路、建筑物、村落，植被情况；具备真实感，地形地貌准确，竣工的建筑也有逼真的结构和纹理。使用3DMAX结合多角度现场实拍照片对重点水利工程进行建模，并集成到三维GIS平台。建设区域三维场景，可根据数据的情况，进一步展示重点河段以及水利工程、防涝工程三维场景。

在三维场景中，通过链接相关数据库展示和查询水雨情、工情信息，以及典型场景定制、灾情信息展示查询及其影响分析等，具体包括：(1)气象信息查询，提供短期天气预报信息、雷达拼图、短期降雨、短期气候预测文档等信息查询，借助气象产品查询服务，动态了解防汛重要地区的气象情况，为开展有效的防汛活动提供支持；(2)水情信息查询，提供各监测站上报的水情(水位、流量等)信息的查询，以列表、文档或图形方式查看各测站上报的实时、历史及预报的河道水位、河道流量、水库水位、水库流量等信息。其中图形采用曲线图、直方图或断面水位图等方式；(3)雨情信息查询，提供各测站上报的雨情信息查询。以列表、文档或图形方式查看各测站上报的实时、历史及预报降雨信息。图形方式主要以曲线图方式展示各测站的降雨走势；(4)工情信息查询，提供主要工程信息查询(测站信息、水库信息、堤防信息、水闸信息、跨河桥、重要设施等)，以地图标识符、列表、文档、图片等方式进行查询，同时还提供信息的上传、下载等管理功能；(5)灾情信息查询，提供历史灾情信息及现状灾情信息等查询；以表格、视频、文档、图片等形式进行查询；(6)社会经济信息查询，提供乡镇以上的社会经济信息查询(包括村庄、人口、耕地、社会经济等信息)；以列表和文档形式提供，提供不同行政区的社会经济信息统计功能；(7)历史洪灾信息查询；提供历史上发生的重点洪水灾害信息的管理与查询；(8)预案信息查询，提供防汛预案的查询；以文档形式查看；(9)法律法规信息查询，提供防汛有关的法律、法规的上传、下载、查询管理服务；(10)经纬度查询，点击三维场景上任一点，可查询该点的经纬度信息；(11)高程查询，点击三维场景上任一点，可查询该点的高程信息；(12)距离量测，用鼠标任取三维场景上两个，可测出两点的直线距离；(13)面积计算，任意勾画一多边形，可计算出该多边形的面积；(14)定位功能，通过信息定位框，选定或输入查找信息，系统将根据搜索到的信息，并自动定位到该信息所在的空间位置，并把它置于窗口中心；(15)洪水淹没快速分析，通过设定淹没水位，在三维场景用勾画淹没范围，系统可以根据数字高程数据自动计算分析淹没范围。并可根据淹没范围的变化，进行动态展示；(16)其它信息集成功能，包括：视频监控信息、气象台网站的气象云图信息等防汛决策相关信息；视频接入模块可以实时将固定视频采集设备采集的多路视频信号接入三维系统中，从而实现对现场监控视频的实时接入、显示。

防汛决策支持模块，防汛决策以防汛抗旱、洪水预报与调度和应急处置为主线全部串联整个系统建设，决策三维信息沙盘作为辅助，支撑整个防汛抗旱会商指挥的可视化形象展示，为防汛抗旱的管理和决策提供信息化支撑。

所述的防汛决策支持模块，包括洪水预报调度、防汛会商指挥和应急处置、三维电子物理沙盘三个子模块，洪水预报调度子模块为三维电子物理沙盘实时展示当前水利流域水库水位变化提供数据支持，同时和三维电子物理沙盘进行联动进行展示，为防汛会商指挥和应急处置提供支持。

防汛决策支持模块，实现以下功能：1、水情应用，水情应用以WebGIS为基础，涉及了实时监控、综合查询、地图管理、专题管理等内容；2、实时监视，对河道站、水库站、雨量站等提供实时信息监测，按照日常的业务特点，采用特定的监测策略，对各个流域片内的重点测站提供动态信息监控；3、水情监测，水情监测会实时显示河道、水库、水闸的水位流量信息，按照超警、测站等级等条件进行信息排列，并可以在地图上对测站进行定位，通过鼠标右键可以查询测站过程线、综合信息、调度指令、基本资料、批复文件等信息，将相关信息在地图上集中展现；4、雨情监控，雨情监测会实时显示雨量站的日雨量信息，可以在地图上对雨量测站进行定位，在地图上右键可以查询测站雨量过程线、雨量站基本信息；5、综合查询，提供了测站查询、防洪工程查询、综合查询的功能；6、测站查询，提供了按测站名称首拼、全拼、中文名称进行查询的功能，并在地图上进行定位，右键可以查询测站过程线、综合信息、调度指令、基本资料、批复文件等信息，将相关信息在地图上集中展现；7、防洪工程查询，可以查询水库、蓄滞洪区、堤防信息等相关工程的相关信息，并在地图上进行定位，右键可以查询调度指令、基本资料、批复文件等信息，将相关信息在地图上集中展现；8、综合查询，可以通过输入关键词，查询包含该关键词的文档信息、会商成果、会商记录、防汛业务、水情、雨情、工情等信息；9、地图控制，提供了底图的切换、图层控制、地图测量、地图标注的功能，底图切换可以对首页地图进行切换，可以切换为谷歌矢量图、谷歌影像图、谷歌地形图、25万分之一地图、谷歌三维地图。系统首页默认显示谷歌矢量图；图层控制可以控制水情测站、水情测站标签，雨情测站、雨情测站标签在地图上是否显示；地图测量提供了在首页地图上进行长度、面积测量的功能；地图标注提供了在首页地图上进行插入文字、绘制直线、曲线、区域、箭头等标注的功能；10、专题管理，主要提供防汛业务管理、文档管理、值班管理、系统管理；11、防汛业务管理，防汛业务管理中集成了长江流域工作组报告、调度指令、应急响应等业务管理功能，同时实现了工作组报告业务模块、调度指令业务模块、应急响应业务模块与会商管理模块、文档管理模块的信息对接，保证了系统信息的统一性、共享性和完整性；12、文档管理，文档管理按照日常工作的习惯，按照不同的业务类别，对各个类别所涉及的所有文档信息提供了统一管理、查询功能，为防办人员日常工作提供了信息共享平台；13、值班管理，主要用于值班人员记录当天的值班情况，实现了值班登记、值班记录、值班安排管理等功能，值班登记将每天收发传真、接到和拨打电话、突发事件、重要事件等进行登记记录，系统提供了对值班领导、值班人员、值班情况、处理结果、相关文件进行维护管理，同时对每日需要生成的值班报告提供了维护功能，针对防办在汛期每日的会商过程中需要对值班报告进行会商，系统还在生成值班报告的同时提供“发布到会商准备”的功能，方便用户的使用操作；值班记录模块中值班人员可以及时查看历史值班人员登记信息和相关值班记录，系统提供了2种查询方式，一种是列表格式查询方式，用户可以通过值班时间、值班领导、值班人员等信息进行查询，第二种是日历式查询方式，用户可以通过日历选择，直接查看当日的各类值班信息。值班安排模块中提供了在防汛值班期间，将所有参与值班的带班领导和值班人员按照一定规则生成值班安排表，进行统一管理和查询。如果对于自动生成的值班安排表有个别调整情况发生的话，系统也提供了对某天的值班安排进行维护管理的功能，用户可以根据实际情况自行进行调整；14、系统管理，系统管理中把各个业务模块中的一些维护功能集中放到系统管理里面全面进行管理，依据严格的用户、角色、权限管理控制机制，保证了系统各类信息的安全性、完整性、保密性。

需要说明的是，洪水预报调度子模块还包括预报调度、洪水演进和风险图三大模块，参考附图3。

预报调度模块，以实时雨情、水情、工情等各类实时信息作为输入，通过启动预报模型和方法，对洪峰水位(流量)、洪水过程、洪量等洪水要素进行实时预报，为防汛指挥部门提供决策依据。所述预报调度模块包括预报计算、交互调度、自定义降雨方案设计、成果管理、调度规则、断面方案管理以及水系方案管理等子功能。

预报计算，以概化图的形式表示预报断面的拓扑关系，根据预见期降雨设置，计算预报断面的水位、流量信息；如果预报站出现超警，则在流域拓扑结构上标记超警图标；预报计算结果以图形形式，结合实测数据展示预报断面的水位、流量过程线。

交互调度，通过指令调度或者优化调度两种方式实现系统交互调度过程，同时可查看调度方案，指令调度方式，可以通过闸门开关控制、水库流量控制等进行实现；优化调度通过最高水位控制、下泄流量控制等方式实现，修正数据后进行优化计算并显示，计算保存结果入库。

预见期降雨设置，设置预报区域内各测站的预见期降雨数据，以时间为序列展示测站降雨预报期内每一个时段长的数据；可双击表头修改某一时段内的雨量值，也可单击表格单元设置测站某一时段内的雨量值；预见期降雨数据来源可以通过接入国家、省、市级等气象数据获取；也可通过自定义设置总降雨量进行平均分配。

成果管理，查询展示已保存的历史调度方案，双击方案查看该方案的预报调度对比过程，以图/表格形式展示；在地图上可动态播放预报调度过程，在地图上展示超警的断面及超警的级别。

调度规则，查看各个水库的调度规则信息，为预报调度提供参考。

断面方案管理，以列表的形式展示断面的预报方案，可以对方案进行查询、新增、删除等操作，对每种断面预报方案可以进行方案率定、方案验证和方案评定操作。

水系方案管理，以列表的形式展示水系的预报方案，可以对方案进行查询、新增、删除等操作。

洪水演进模块，依据预报时间、预报结果动态播放流域的洪水演进效果，以断面形式分段代表，综合形成整个流域的演进过程；同时可查看断面或者附近站点对应的水雨情、预报信息等其他特征信息，演进过程中采用不同颜色代表不同级别的水深效果，配以图例进行说明。

风险图，风险图通过对洪水风险进行分析，评估洪水造成的损失，包括风险分析和损失评估两个子功能。风险分析，包括对村点分布、居民分布、道路分布、转移方向、安置区、危险区、风险情况等的分析，根据预报结果及周围地形地势情况分析评估洪水风险，通过GIS 叠加等进行对比访问；损失评估，评估洪水发生后受灾情况，包括影响人口、影响耕地、GDP 损失、影响道路等，受灾情况按严重等级在地图上进行直观展示；选择不同的方案可对比显示各类损失数据。

洪水预报调度子模块执行以下步骤，以实现预报调度，参考附图4：

S1，选取河系预报方案，依据河系情况从预报调度模块的河系预报方案列表内选取河系预报方案；

S2，预见期降雨设置，预报调度模块获取数据库内各测站所测得的降雨预报值作为输入的预见期降雨数据，在预报模型的计算下得到预报时间、预报结果初步预报结果；

S3，各断面预报，洪水演进模块依据预报时间、预报结果以断面形式分段代表，综合形成整个流域的演进过程，联合三维电子物理沙盘进行动态播放，在播放的过程中采用不同颜色代表不同级别的水深效果，并配以图例进行说明；

S4，结果显示和分析，风险图模块对洪水风险进行分析，评估洪水造成的损失，作为防汛会商指挥和应急处置的输入以判断是否进行调度。

参考附图5，洪水预报调度子模块独立进行演示，在启动后依据连续的输入响应得到连续的输出，而所述的洪水预报调度子模块基于洪水预报调度子模块、三维电子物理沙盘的输出结果启动，执行以下步骤以进行防汛决策的调度：

S5，启动调度程序，获取洪水预报调度子模块的输出结果，在结果触及启动调度的条件后启动调度程序；

S6，确定并优化调度，确定一个调度方案，可以是指令调度或优化后的调度；

S7，判断调度结果，对调度方案所对应的结果进行查看，若结果合适，则进入S8，否则，进入S6，对调度方案进行优化或者重新选取指令调度；

S8，保存并预报调度结果；

S9，结果对比，将调度后的结果与未调度前的结果和/或期望结果进行对比，判断结果的差异，反馈至调度方案的优化。

水利工程标准化模块，包括标准化管理平台桌面端及标准化管理平台移动端。

标准化管理模块接受监督服务平台的监管，工程水利工程标准化模块的总体架构如下图所示：

标准化运行管理系统实现综合地图、工程基础信息、设备资产管理、调度运行、检查巡查、监测监控、维修养护、应急管理、达标考核、组织机构、综合首页、管理配置及移动应用等功能；各种功能根据其特点进行模块设置和开发，并预留其他新增需求的模块接口，由标准化运行管理平台桌面端和标准化运行管理平台移动端组成。

标准化运行管理平台桌面端，开发基于编制完成的工程管理手册、管理制度，以工程日常工作管理业务和运行管理业务为核心，将工程基础信息、组织机构、维修养护、工程管理、工程检查、调度运行、安全监测、应急管理各项工作管理数据、岗位职责、管理流程、管理结果等内容进行数字化、信息化管理。系统提供综合地图、工程基础信息、设备资产管理、调度运行、检查巡查、监测监控、维修养护、应急管理、达标考核、组织机构、综合首页、管理配置等功能，其结构图参考附图6；

标准化运行管理平台移动端可以实现基本信息、监测信息、移动巡查、设备巡检、调度运行和维修养护等功能，其结构图参考附图7。

河长制模块，根据对河长制模块主要业务功能的需求分析，涵盖了公众参与、行政办公、河湖巡查等，将河长制模块分为河长制移动端行政版、河长制移动端公众版及河长制河湖管理信息平台三大相互融合的模块，参考附图8。

河长制移动端公众版，考虑到微信用户群体人数众多，河长制移动端公众版采用微信公众号方式，让广大人民群众积极参与到“河长制”工作中；系统功能包括微政务、微查询、微服务等。其中，通过微政务，公众用户可以：实时了解河长、河流等相关信息；进入河长办的门户网站，查看河长办相关工作动态、工作简报等相关新闻；获取各级河长名单，以及河长负责的相关河段信息；辖区内相关河流信息。通过微查询，公众用户通过微查询功能，可以查看辖区内水库、河道的实时水位、雨量信息，包括但不限于水库水位、河道水位、实时雨量等信息。通过微服务，公众用户通过微服务功能，实现群众监督、群众参与共治水工作，最终实现治水信息政务公开，透明，全民治水目的，包括：投诉举报：公众用户通过手机拍摄图片为附件，上报事件信息，系统自动获取地点(也可手动填写)，记录当前事件，填写反映问题，也可限时语音记录提交到后台服务，公众用户会根据所提交事件信息记录，查看反馈内容，了解整改情况等；金点子，公众用户通过金点子功能进行对河湖治水的良方意见，通过信息审核，跟踪金点子采纳情况，以及金点子推广成效等内容。

河长制移动端行政版，实现河湖的巡查工作，为巡查员提供巡查管理平台，完成巡查任务；实现河湖管理及督办工作移动办公，在移动端也能对工作进行上传下达。根据用户登录权限不同，功能有所差异，功能模块包括河湖监测、移动巡查、事件上报、信息审核、基础信息管理等。其中：河湖监测，河长办相关工作人员通过河湖监测功能，实现河道及断面的实时动态监视，河道巡查跟踪及巡检问题强效管理，监督问题处理情况及时反馈及公示，监测内容包括水雨情、水质、视频图像等，其中，水雨情监测用于监测水雨情实时信息及近期动态信息，水质监测用于监测水源地、水功能区和控制断面水质的信息和近期动态信息，视频图像用于河道视频图像动态监视；移动巡查，不同级别河湖巡查人员在所属管辖功能区内的巡查情况分类展现，包括上报巡护信息结果和巡查轨迹，巡查监督管理(巡查任务计划与巡查统计)，问题审批，问题处理情况及问题处理结果等信息；事件上报，通过APP客户端发送与接收的事件(事件类型、地点、标题、事件说明、现场照片(视频)等信息)及反馈信息，对接收的信息进行查看、文本/语音/原笔迹批示(领导用户)、回复、转发、删除、复制等功能，同时也可向后台服务或其它移动终端发送照片、视频、录音、文件等附件信息，支持草稿功能，网络条件具备下，可再次发送草稿，支持群发功能；信息审核，信息审核包括对巡查上报河湖事件信息进行审核，通过信息审核的内容，方能供工作人员查看并及时处理；基础信息管理，基础信息主要展示人员信息、密码修改等功能。

河长制河湖管理信息平台，提供河长制一张图，集成河湖基础信息、监测信息、业务信息三类图层，用户可在一张图上直观查看到相应信息，然后通过点击详情后查看到详细信息。

河长制监督管理工作涉及信息量很大，种类纷繁复杂，而且大多数是与地理空间位置相关的信息，在河长制综合信息管理平台中，需要大量用到空间可视化、空间查询地理信息基础服务。在GIS平台的基础上，为满足各级河长及河长办在河长制河湖管理过程中的GIS应用需求，为各单位提供统一的一张图展示服务，实现空间数据可视化、基础数据的可视化表现，通过一张图集成河湖基础信息、监测信息、业务信息三类图层，直观的反应河道及周边的地理情况、监测点位置分布、监测信息实际情况、业务信息分布统计和处理情况等信息，便于各级河长及河长办在工作中掌握基础地理信息点分布、监测实时信息和业务信息。

所述基础信息，包括：对于河流、湖泊、水库信息，利用GIS平台，实现河流、湖泊、水库信息地图上的分布展示，可以根据不同行政区域、流域、河道名称对需要的数据进行快速定位查询，当查询某条河道后可通过列表的方式进行直观地展示，并可选中某河道通过图表联动方式查看其详细信息，同时支持列表的导出、打印功能；对于公示牌信息，利用GIS平台，实现公示牌信息地图上的分布展示，并可通过条件选择、图表联动的方式在地图上快速查询到公示牌信息，通过点击该点位进行详细信息的查看，公示牌信息可与河道信息进行关联展示；对于水功能区信息，利用GIS平台，实现水功能区地图上的分布展示，并可通过条件选择、图表联动的方式在地图上快速查询到水功能区信息，通过点击该图层实现详细信息的查看；对于水源地信息，利用GIS平台，实现水源地信息在地图上的分布展示，并可通过条件选择、图表联动的方式在地图上快速查询到水源地信息，通过点击该点位实现详细信息的查看；对于污染源信息，污染源主要包括城镇生活污染物排放、农村生活污染物排放、农田径流污染源、畜禽养殖污染源、垃圾填埋场等，利用GIS平台，实现污染源在地图上的分布展示，并可通过条件选择、图表联动的方式在地图上快速查询到水源地信息，通过点击该图层实现详细信息的查看；对于排污口信息，利用GIS平台，实现排污口信息在地图上的分布展示，并可通过条件选择、图表联动的方式在地图上快速查询到排污口信息，通过点击该图层实现详细信息的查看。

所述监测信息，提供统一空间可视化服务支撑，为监测信息数据提供一个综合的展现和操作操作平台，将实时监测数据和图像站点所采集的数据接入系统，对水质监测信息、水量监测信息和视频监控提供统一的可视化和空间操作服务，以及图表定制、导出打印和预警提示等功能。对于水质监测信息，将河湖水质监测站点所采集的数据接入系统中进行统计，包括河流断面、排污口、水源地、水功能区水质信息监测信息及评价结果信息，系统以简单明了的可视化图形式快速、直观的展示水质信息变化情况，并提供统计图制作与报表定制、导出和打印功能，管理人员可以通过此模块及时掌握水质变化趋势、发现水质问题，确保水质安全，当发生水质污染时能够及时的采取相应的措施，为事件处理提供必要的辅助支撑；对于视频监控信息，实现将各地区的视频监控站点根据地理分布图加载至GIS平台上，用户可通过选择关心站点查看视频监控点实时视频信息。

对于业务信息，提供统一空间可视化服务支撑，为业务信息数据提供一个综合的展现和操作操作平台，将巡查信息、投诉信息和督查信息等通过GIS地图的方式展示在地图中的所在位置，基于移动终端上报的地理信息位置，系统自动将业务数据与地图相关联，从而对业务信息提供统一的可视化和空间操作服务，包括业务信息的展示和巡查轨迹的展示等。对于巡查信息，利用GIS平台，实现巡查信息在地图上的分布展示，并可通过巡查列表的方式展示巡查情况，点击详情后可以看到巡查的轨迹等信息；对于督查信息，利用GIS平台，实现督查信息在地图上的分布展示，并可通过督查列表的方式展示督查情况；对于投诉信息，利用GIS平台，实现投诉信息在地图上的分布展示，并可通过投诉列表的方式展示巡查情况。

各级河长办办内工作繁多，原始的处理模式导致效率较低，缺少信息化手段的支撑。河长制移动端行政版为河长提供了办内工作管理模块，办内工作的管理应包括办内任务的流转，以及待办事项的管理，具体如下：

所述任务流转，包括：对于待办任务，系统需显示所有当前的待办任务，其中包括上级任务安排与本级日常工作安排，系统将用户的所有待办工作分为待办和待阅两大类显示；对于在办任务，系统需将所有在办任务按照是否自己发起分为在办任务和我发起的任务两大类显示。

用户可以在办任务中对所有在办任务进行跟踪监控，在线发起催办信息，提醒当前办理人即时办理，系统会以短信、催办消息等方式提醒当前办理人，系统会以列表形式分类展示所有当前的待办任务和在办任务，对于待办任务需分为待办和待阅两类，并通过编辑、审核、分发、处理等流转方式，实现河长办对任务的安排与协调。并且支持对所有类型的任务进行统计，统计形式包括报图、报表。

所述待办事项，系统汇总展示当前平台中的所有巡查任务、巡查整改信息、督查整改信息和公众投诉整改信息。

日常巡查管理是河长办工作的重要一环，是发现河道问题的重要途径，作为日常巡查管理的中心端，河长制模块应满足日常巡查任务的制定下发管理、巡查结果的汇总和审查、隐患问题的处理，以及对于本级单位不能处理的问题的上报等业务，从而结合移动端的巡查实现日常巡查管理的全流程闭环管理。

参考附图9，具体流程如下：

S1，在巡查任务管理阶段，河长办根据巡查计划制定日常巡查的任务，需要定义此任务的内容、巡查的路径、任务需要完成的时间，然后指派此任务执行人，任务下发到执行人；

S2，在日常巡查阶段，巡查员接到下发任务后，依据任务指示进行日常巡查，依据实际巡查结果进行上报，若发现问题，将发现的问题或隐患向河长办上报，河长办将针对上报的问题或隐患进行处理，在本级具备处理权限下进行协调处理，在不具备处理权限下向上级上报请求协调处理；

S3，在巡查结果管理阶段，在日常巡查阶段中未发生问题下的巡查结果，或本级河长办协调处理后的结果，或上级协调处理的结果进行汇总管理。

公众投诉管理是河长办工作监督的重要一环。在河长制河湖管理过程中，问题事件的发现不止由各级河长、河长办和巡查员，公众也在其中扮演了重要角色，公众监督是河长制工作全面推进的保障措施，而河长制河湖管理的事件受理主要针对公众的投诉事件，如河道污染、乱丢乱排、违规乱间、水事纠纷等。

河长办在通过微信或其他途径受理公众投诉事件后，可转发到对应的河道河长，由对应河长协调处理信息，在处理完成之后补充事件反馈，完成事件受理的闭环。事件受理的主要流程如下图所示：

事件投诉由微信公众端接收公众的投诉信息开始，其主要流程分为事件投诉受理、任务下发问题整改、上报问题审批处理和事件反馈管理等步骤，参考附图9，包括：

S1，事件投诉受理，本级河长办工作人员从微信端接收公众的投诉信息，通过巡查员或者其他渠道审核该信息，确认事件的真实性；在事件审核通过后，河长办工作人员根据事件的实际情况，判断本级是否能够处理，对于本级能够处理的事件，进行受理；对于本级不能处理的事件，上报上级处理；

S2，任务下发问题整改，本级河长办工作人员将整改任务下发给相应处理人员，并根据实际情况提出整改意见。处理人员根据整改意见来进行处理，并将处理结果反馈给本级河长办；

S3，上报问题审批处理，本级河长办对于本级不能处理的事件上报上级河长，在了解情况后进行审批与协调处理；

S4，事件反馈，本级河长办工作人员在确定本级问题整改结果，或者上级协调处理结果无误后，将事件处理结果反馈给公众。

考核管理，河长制考核评价管理是全面推进河长制工作的重要一环，是检查各级河长办管理工作结果的直接反映，是各级河长综合考核评价的一个重要依据。其业务涉及到考核指标体系的建立、考核对象的管理、对考核对象的考核评价以及最后考核的利用等。考核评价主要包括考核指标设置、考核对象管理、考核情况编辑和考核结果管理等。

考核指标设置，根据相关考核办法，对相应考核指标进行设置，主要根据国家或省一级下发的河长制考核管理办法，制定相关的考核指标，系统应提供考核指标的管理和维护，具体考核相关的指标例如：日常巡查工作情况、公众投诉比例、河道公示牌设立、公布河长及设立投诉平台、水质不达标河湖的组织体系、制定治理方案。设区市联合执法机制建立、开展宣传、开展教育活动、巡查执法情况等。

考核对象管理，确定本次考核的对象，对于需要评价下级河长的上级河长，可在系统中管理设置其评价考核关系，在考核对象范围和关系确定之后，系统可下发此次主观评价内容，并开展考核打分。

考核情况编辑，有相关河长用户可在系统中进行考核打分和主观评价，在各级河长根据实际情况完成打分自评后，上级河长可对相应的下级河长进行主观评价编辑，例如包括工作创新评价、工作成效评价等。在考核情况编辑结束后，有相关权限的用户可在系统中进行考核排名。

考核结果管理，对已完成的考核结果进行管理，包括查看、统计和对比分析等。

统计分析，各级河长办可对全平台的数据进行统计分析，从而了解本平台的整体运营情况。数据的统计分析是为了掌握本级河长办基础数据的建设情况，巡查、督导、事件受理等主要业务的完成情况，宏观的掌握河长制工作开展情况。

组织体系管理是河长制管理工作体制管理的重要部分，组织体系的管理不仅可以更好的区分各级河长办、相关工作单位的职权划分，而且可以为各单位之前的协调联动提供支撑，方便日常管理工作和事件处置。

组织体系管理应实现各级河长办、各相关工作部门组织机构和人员信息的统一管理和在线及时更新；建立通讯录，并提供通讯录名册的快速输出打印；提供人员信息的快速查询功能，可根据工作需求快速检索到相关领导和人员。为日常值守工作和突发事件处置的快速联动提供最准确的信息。

河长办需要维护本级单位的组织结构信息和人员信息，做好及时更新工作。组织机构管理，基于丰城市河长制管理组织机构现状进行升级完善，实现对体系内组织机构信息，包括丰城市河长办、下级河长办和相关工作部门等机构信息，进行分级、分类管理，实现基础维护管理；同时建立机构与人员的关联，能够按照不同的机构进行基本信息、人员信息的检索统计，以便日常工作、事件处理过程中能迅速，准确地查询到相关人员的联系方式；人员信息管理，基于丰城市河长制管理人员信息进行升级完善，实现对人员信息(包括姓名、职务、联系方式等信息)进行分级、分类管理，系统提供每个用户均提供自己的个人通讯录功能；后台管理，实现相关部门的数据录入、河湖信息的维护管理，以及微信公众端的后台管理，方便管理人员进行维护管理，以保证平台数据的实效性，以及对外沟通的稳定性；后台管理，主要包括治理情况上报、河湖信息管理和微信后台管理等。

后台管理中，对于治理情况上报，针对某些评价数据等的上报提供录入窗口，相关部门单位，如环保局、城建局等，可通过该入口定期在系统中直接录入污染源、排污口数据，保证平台数据完整性。根据要求录入涉水项目整改数据，问题治理情况数据，保证问题处理的完整闭环；对于河湖信息管理，

实现对河湖名录管理，以及河湖对应的河长树状图、一河一策等信息进行电子管理。系统需提供河道基本信息的维护功能，用户可以看到自己辖区下的所有河道的信息列表并可通过查询筛选自己需要的信息，相应的管理员用户可对河道信息进行维护，另外管理人员可对河长树状图进行维护管理，以及对于河道“一河一策”治理方案的维护工作进行电子化处理，维护工作人员可以通过系统上传方案的具体信息，并附上附件。对于微信后台管理，实现微信公众号的维护，以及微信应用模块的管理。

本发明系统通过结合GIS、VR以及RS等相关技术的综合应用方面，构建真实的三维立体系统，用计算机实现对真实环境或者物体的仿真和模拟，并在系统中模拟和演练变化的过程，为决策者提供更好的支持；拥有真实的三维场景信息，能够全面展示各类空间信息及其属性信息，真正实现了信息化技术从二维平面信息平台到三维空间立体信息平台的质的飞跃。

以上所述仅为本发明的优选实施例而已，并不用于限制本发明，对于本领域的技术人员来说，本发明可以有各种更改和变化。凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (10)

1.基于大数据和三维技术的水利工程信息管理系统，其特征在于包括：

数据库，为系统功能模块提供数据支持，由基础地理数据库、水利专题数据库两个子库构成，所述基础地理数据库，对数字地形图、航拍相片、数字地形模型数据进行信息化集中管理；水利专题数据库，涵盖水利空间地理及属性，包括关联的空间地理数据库以及水利专题属性数据库；

系统功能模块，包括：

三维场景显示模块，通过三维模型准确反映现状，集成到三维GIS平台建设区域三维场景，根据数据的情况展示重点河段以及水利工程、防涝工程的三维场景；

防汛决策支持模块，以洪水预报与调度实现可视化展示，支撑会商指挥，为防汛抗旱的管理和决策提供信息化支撑；

水利工程标准化模块，包括标准化管理平台桌面端及标准化管理平台移动端；

河长制模块，包括河长制移动端行政版、河长制移动端公众版及河长制河湖管理信息平台三大相互融合的模块，为巡查员、河长办和公众提供交互。

2.根据权利要求1所述的水利工程信息管理系统，其特征在于：

防汛决策支持模块，包括洪水预报调度、防汛会商指挥和应急处置、三维电子物理沙盘三个子模块，洪水预报调度子模块为三维电子物理沙盘实时展示当前水利流域水库水位变化提供数据支持，同时和三维电子物理沙盘进行联动进行展示，为防汛会商指挥和应急处置提供支持。

3.根据权利要求2所述的水利工程信息管理系统，其特征在于：

所述洪水预报调度子模块还包括预报调度、洪水演进和风险图三大模块；

预报调度模块，获取实时雨情、水情、工情实时信息，通过启动预报模型和方法，对洪峰水位、洪水过程、洪量洪水要素进行实时预报；

洪水演进模块，动态播放流域的洪水演进效果，以断面形式分段代表，综合形成整个流域的演进过程，同时可查看断面或者附近站点对应的水雨情、预报信息，演进过程中采用不同颜色代表不同级别的水深效果，配以图例进行说明；

风险图，风险图通过对洪水风险进行分析，评估洪水造成的损失。

4.根据权利要求3所述的水利工程信息管理系统，其特征在于，洪水预报调度子模块执行如下步骤：

S1，选取河系预报方案，依据河系情况从预报调度模块的河系预报方案列表内选取河系预报方案；

S2，预见期降雨设置，预报调度模块获取数据库内各测站所测得的降雨预报值作为输入的预见期降雨数据，在预报模型的计算下得到预报时间、预报结果初步预报结果；

S3，各断面预报，洪水演进模块依据预报时间、预报结果以断面形式分段代表，综合形成整个流域的演进过程，联合三维电子物理沙盘进行动态播放，在播放的过程中采用不同颜色代表不同级别的水深效果，并配以图例进行说明；

S4，结果显示和分析，风险图模块对洪水风险进行分析，评估洪水造成的损失，作为防汛会商指挥和应急处置的输入以判断是否进行调度。

5.根据权利要求4所述的水利工程信息管理系统，其特征在于，洪水预报调度子模块基于洪水预报调度子模块、三维电子物理沙盘的输出结果启动，执行如下步骤：

S5，启动调度程序，获取洪水预报调度子模块的输出结果，在结果触及启动调度的条件后启动调度程序；

S6，确定并优化调度，确定一个调度方案，可以是指令调度或优化后的调度；

S7，判断调度结果，对调度方案所对应的结果进行查看，若结果合适，则进入S8，否则，进入S6，对调度方案进行优化或者重新选取指令调度；

S8，保存并预报调度结果；

S9，结果对比，将调度后的结果与未调度前的结果和/或期望结果进行对比，判断结果的差异，反馈至调度方案的优化。

6.根据权利要求1所述的水利工程信息管理系统，其特征在于：

标准化运行管理平台桌面端，提供综合地图、工程基础信息、设备资产管理、调度运行、检查巡查、监测监控、维修养护、应急管理、达标考核、组织机构、综合首页、管理配置功能；

标准化运行管理平台移动端，可以实现基本信息、监测信息、移动巡查、设备巡检、调度运行和维修养护。

7.根据权利要求1所述的水利工程信息管理系统，其特征在于：

河长制移动端公众版，为公众提供通过微信公众号方式积极参与到工作的渠道，包括微政务、微查询、微服务；

河长制移动端行政版，为巡查员提供巡查管理平台以完成巡查任务，实现河湖管理及督办工作的移动办公；

河长制河湖管理信息平台，提供河长制一张图，集成河湖基础信息、监测信息、业务信息三类图层，用户可在一张图上直观查看到相应信息，然后通过点击详情后查看到详细信息。

8.根据权利要求7所述的水利工程信息管理系统，其特征在于：

河长制移动端行政版，提供了办内工作管理模块，包括办内任务的流转，以及待办事项的管理；

所述任务流转，包括：对于待办任务，系统需显示所有当前的待办任务，其中包括上级任务安排与本级日常工作安排，系统将用户的所有待办工作分为待办和待阅两大类显示；对于在办任务，系统需将所有在办任务按照是否自己发起分为在办任务和我发起的任务两大类显示；

所述待办事项，系统汇总展示当前平台中的所有巡查任务、巡查整改信息、督查整改信息和公众投诉整改信息。

9.根据权利要求8所述的水利工程信息管理系统，其特征在于，河长制移动端行政版实现日常巡查管理的具体流程如下：

S1，在巡查任务管理阶段，河长办根据巡查计划制定日常巡查的任务，需要定义此任务的内容、巡查的路径、任务需要完成的时间，然后指派此任务执行人，任务下发到执行人；

S2，在日常巡查阶段，巡查员接到下发任务后，依据任务指示进行日常巡查，依据实际巡查结果进行上报，若发现问题，将发现的问题或隐患向河长办上报，河长办将针对上报的问题或隐患进行处理，在本级具备处理权限下进行协调处理，在不具备处理权限下向上级上报请求协调处理；

S3，在巡查结果管理阶段，在日常巡查阶段中未发生问题下的巡查结果，或本级河长办协调处理后的结果，或上级协调处理的结果进行汇总管理。

10.根据权利要求9所述的水利工程信息管理系统，其特征在于，河长制移动端行政版实现公众投诉管理的流程如下：

S1，事件投诉受理，本级河长办工作人员从微信端接收公众的投诉信息，通过巡查员或者其他渠道审核该信息，确认事件的真实性；在事件审核通过后，河长办工作人员根据事件的实际情况，判断本级是否能够处理，对于本级能够处理的事件，进行受理；对于本级不能处理的事件，上报上级处理；

S2，任务下发问题整改，本级河长办工作人员将整改任务下发给相应处理人员，并根据实际情况提出整改意见。处理人员根据整改意见来进行处理，并将处理结果反馈给本级河长办；

S3，上报问题审批处理，本级河长办对于本级不能处理的事件上报上级河长，在了解情况后进行审批与协调处理；

S4，事件反馈，本级河长办工作人员在确定本级问题整改结果，或者上级协调处理结果无误后，将事件处理结果反馈给公众。

Images