开发建设项目水土保持监测管理系统建设方案.docx
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开发建设项目水土保持监测管理系统建设方案
开发建设项目水土保持监测管理系统建设方案
目 录
1项目建设的背景
水土保持是当前国民经济健康发展的重要保障，是环境保护事业中的一项重要工作，是我国基本国策的一项重要内容。
而做好水土保持监测和监测管理工作则是水土保持的必要前提。
目前，水土流失问题受到了党和国家领导人的高度重视，水土保持工作正逐步得到社会各界的理解和支持。
近年来随着各项建设事业的发展，水土保持工作总站在开展城市水土保持和水土保持监测管理方面，加大了工作的力度。
从2005年开始，国土资源部门在颁发土地使用证时，将信息反馈给水务部门，由水务部门及时督促建设业主履行水土流失防治义务，从源头做好水土保持工作。
随着水土保持理论和信息技术的不断更新与发展，信息化手段在推动科学管理和决策方面正逐渐发挥出巨大的作用。
为了适应这一新的发展趋势，尤其是随着城市建设的加速发展，开发建设项目水土保持监测管理工作迫切需要借助信息化手段以适应首都现代化建设和水土保持工作的需要。
提高水土保持监测管理工作的科技含量和工作效率，改善首都生态环境成为当务之急。
为此，水务局水土保持工作总站提出建设开发建设项目水土保持监测管理系统，开发集数据输入、项目基本情况管理、监测工作情况分析、监测信息管理及监测成果管理为一体的应用管理系统。
2项目建设的必要性
北京作为我国的政治、经济、文化中心，其环境好坏直接影响着我国在国际上的形象和首都人民的生活质量水平。
当前，水土流失和生态环境恶化已经成为一个困扰北京各项工作发展的严峻问题，随着2008年的到来，“办绿色奥运、建生态城市”等发展战略的确立，水土流失治理工作更显和重要。
提高水土保持综合管理水平，加强对开发建设项目水土保持工作的监测和管理，建设高效、快捷的水土保持监测管理系统已经显得日益紧迫。
2.1现状分析
近年来随着水土保持监测机构、监测制度的逐渐完善，开发建设项目水土保持持监测工作取得了明显成果，但是随着水土保持信息化工作的不断发展，新的情况、新的问题逐渐显露出来，主要表现在以下方面：
（1）以往监测管理工作大多依靠人工完成，工作量大，效率不高，跟不上城市生态环境建设和水利信息化的步伐。
（2）尚未形成统一的监测指标体系，监测管理可操作性较低，很难对监测结果进行对比分析，管理缺乏科学依据。
（3）由于数据格式不统一，标准不一致，很难直接应用于以后针对水土流失工作的研究，数据再利用性较差。
（4）针对具体项目开展的监测所获取的数据一般仅用于该项目水土流失及水土保持状况的分析，数据的管理相对分散，难于实现共享。
（5）尚未建成高效的监测管理系统，阻碍了管理部门之间数据的共享和工作效率的提高。
（6）尚未建成安全的计算机数据库，数据安全存在较大隐患。
2.2必要性分析
建设开发建设项目水土保持监测管理系统，可以使的开发建设项目水土保持监测工作情况通过网络信息手段快速准确反馈到水土保持工作总站相关管理部门，便于及时获得项目基本情况、水土流失、生态环境、水土流失治理与预防、保护等各项动态数据，及时对项目水土流失和治理情况进行监测、分析和管理，实现项目水土保持监测数据的共享；有助于管理部门全面快速了解和掌握开发建设项目的水土流失和治理情况，为水土流失动态变化规律的研究和分析提供动态数据。
从而为研究开发建设项目水土流失防治措施，制定水土保持措施的宏观决策提供科学依据，有效控制各种新的水土流失的发生，遏制水土流失的发展；对于提高水土保持工作的信息化、现代化水平，建设良好的生态环境具有重要作用和深远意义。
（1）是生态建设和水利信息化工作的需要，客观上也是管理部门提高工作效率的需要
（2）通过系统建设，建成统一的开发建设项目水土保持监测指标体系、监测方法和技术，可有效提高项目监测和监测管理的可操作性，有利于监测结果的定量化和提高监测管理效率。
（3）数据格式和标准的统一，有利于数据资料的收集，为今后水土保持工作的开展和相关研究工作积累原始数据。
（4）采用GIS与MIS紧密结合搭建系统，可实现多层次信息资源共享；也有利于加快开发建设项目水土保持工作审批流程。
（5）项目监测信息数据库的构建将是数据安全的可靠保障。
（6）本系统将作为水土保持综合数据库平台的一部分，构成水土保持数字化建设的有机整体。
3项目建设的目标
3.1近期目标
本系统建设的近期目标在于构建集数据导入、处理、存储、管理、数据分析、应用于一体的，能与水土保持综合数据库平台良好集成的开发建设项目水土保持监测管理系统。
主要包括以下几方面：
（1）结合水土保持监测管理工作及项目监测的现状，构建相对统一的开发建设项目水土保持监测数据标准体系和管理规范；并通过本系统的应用，规范的监测管理工作。
（2）充分利用GIS的优势，结合监测管理机构及监测资质单位的业务需求，开发出相对实用的计算机监测及监测管理软件系统，为监测管理机构提供科学的监测信息管理工具和分析工具。
（3）构建开发建设项目水土保持监测管理数据库，有效存储、管理项目基本情况、具体项目施工期各阶段项目区内水土流失和水土保持措施的动态监测信息等数据，为数据分析和应用准备基础数据。
（4）从在线上报、审核到反馈审核信息，实现对开发建设项目水土保持监测信息的集成管理，并及时向上级主管部门在线上报和浏览反馈意见，提高监测管理工作的效率和监测工作质量。
（5）通过本系统与开发建设项目水土保持综合数据库平台的良好集成，实现水保行政管理部门数据共享，并向社会公众提供在线查询。
（6）通过本系统的使用，不断完善开发建设项目监测工作和监测管理工作，争取在全国范围内建成比较领先的开发建设项目水土保持监测管理体系。
3.2远期目标
通过本系统构建开发建设项目水土保持监测管理数据库，有助于一手监测数据的积累，为下一步建立水土流失预测预报模型、提高水土流失监测技术及监测管理技术提供基础数据，从而为今后水利主管部门针对水土流失预测和制定防治方案、管理方案提供科学的数据资料。
同时，开发建设项目水土保持监测管理数据也是全国水土保持数据库的重要数据来源，本系统的建成和不断完善，对下一步建设全国重大开发建设项目水土保持监测管理系统和提高全国监测管理部门工作效率和工作质量都将具有十分重要的现实意义。
4建设内容
本系统建设内容主要包括健全监测标准体系、运行环境建设、数据库建设、数据处理与入库、应用系统开发和系统集成等几部分内容。
4.1健全开发建设项目水土保持监测标准体系
目前尚未建成统一的开发建设项目水土保持监测指标体系、监测方法和技术，各种途径获取的基础数据和监测数据等多种空间和属性信息数据往往难以实现共享和二次利用，影响了信息资源价值的充分发挥。
所以针对各类开发建设项目的空间数据和属性数据，要在现有标准规范体系基础上健全和完善满足开发建设项目水土保持监测数据库建设需要的技术标准体系。
规范的数据有利于信息查询和继承，有利于水土保持监测数据的共享和集成分析，保证水土保持信息高速公路的高效、畅通，实现水土保持的科学决策、实时管理和可持续发展。
4.2运行环境建设
根据项目建设的基本要求，系统运行是基于网络环境，在水土保持工作总站原有硬件配置情况下，结合开发建设项目水土保持监测管理系统运行的需要，完善网络环境建设。
内容包括：
网络环境、服务器端运行环境、客户端运行环境、数据库软件、地理信息系统平台。
4.3数据库建设
项目采用时空数据库技术、数据仓库技术、空间元数据技术、海量空间数据快速索引技术，建立基于时空逻辑的水土流失及其影响因子、开发建设项目工程基本情况、监测资质单位信息、水土保持措施及其效益的本底数据库。
开发建设水土保持监测管理系统空间数据库包括：
元数据库、基础地理空间数据库、遥感影像数据库、开发建设项目水土流失监测数据库、水土保持治理数据库、监测资质单位信息数据库等。
数据库建设主要包括分布式数据库布设、数据库结构设计、空间数据索引建立、数据库环境配置等工作。
4.4数据处理与入库
数据处理与入库建设主要是将开发建设项目水土保持监测资质单位信息数据和基础地理数据通过数据规范化处理后入库，包括数据矢量化处理、规范化检验、错误检查、空间逻辑一致性分析、数据多比例尺划分、矢量数据空间索引、空间数据与空间元数据关联等。
4.5应用系统开发
根据开发建设项目水土保持监测业务需求，基于网络GIS和大型数据库开发能够对开发建设项目基本情况进行管理、对监测资质单位信息进行管理、对水土流失进行分析、对水土流失防治进行管理、对水土保持效果进行评价、对监测信息进行查询和发布的水土保持监测管理应用系统。
为此建设开发建设项目水土保持监测管理系统，具体包含构建监测数据上报中间件和桌面版开发建设项目水土保持监测子系统、开发建设项目基本情况管理子系统、监测资质单位信息管理子系统、监测数据导入子系统、水土保持监测数据审核管理子系统、监测成果输出子系统等六个应用子系统。
4.6系统集成
系统集成包括硬件、系统环境、应用系统软件、数据库、数据、网络、通讯等在具体的应用系统和专业需求下进行安装、参数配置、调试、稳定性测试，直到在网络环境下应用系统正常运行，数据库安全稳定，功能正常发挥。
主要分以下几方面进行建设：
（1）系统模块集成
各应用子系统软件集成以共享和利用信息，使不同子系统中的信息可以在整个范围内共享，基于内部网络，通过协议转换与数据传输服务。
（2）系统与数据库集成
通过系统把各种形式的业务数据信息进行集成，并通过不同系统层面体现出来。
（3）系统安装与调试
通过搭建网络硬件环境和软件运行环境，把系统安装到相关管理部门终端上，把开发建设项目水土保持监测管理业务相关内容以网络集成到一起，经过调试和运行,形成一个稳定、安全、统一的应用。
5技术方案设计
5.1标准和规范建设
根据开发建设项目水土保持监测工作及监测管理业务的需要，参照水利部标准体系建设规定，建设相关监测标准和管理规范。
5.2系统总体结构设计
5.2.1设计原则
系统的设计要遵循以下几项原则：
（1）实用性原则：
紧密结合开发建设项目水土保持监测及管理工作的业务需求，系统的结构符合日常工作的程序和思维方式，能辅助解决工作中的实际问题。
全市各监测资质单位的工作内容为本系统的管理对象，为了便于监测资质单位野外开展工作和进行管理，要求系统易于接入，系统在线运行稳定性好。
（2）标准性与专业性原则：
开发建设项目水土保持监测具有显着的专业性，系统的设计要求严格按照国家标准和水土保持行业标准进行，符合相关技术规范。
（3）简单易用性原则：
系统用户主要面向监测人员和监测管理人员，他们的计算机应用水平一般，因此，要求系统界面友好美观、整体结构清晰明了，操作简单、灵活方便，使用户易学易用。
（4）科学性与先进性原则：
要求选择成熟的开发方式、工具进行系统开发，且能综合应用3S技术、MIS技术、计算机网络技术等先进技术，能体现当今技术主流。
（5）开放性与可扩充性原则：
系统要具有良好的开放体系结构，能与水土保持综合数据库平台及全国水土保持监测网络与信息系统互联互通，并预留其他系统和模型的接口，保证系统的扩充与升级。
（6）经济最优性原则：
系统开发平台、数据库系统、开发方式等选择要充分考虑经济因素，在满足各用户需求的情况下，争取经济最优。
5.2.2系统总体结构
5.2.2.1系统应用体系
根据系统的服务对象及其应用特点，遵循以上各项原则，将系统设计为B/S结构，服务于水土保持工作总站监测管理部门和监测资质单位。
本系统主要面向监测管理部门管理人员而开发，用于集中管理开发建设项目水土保持监测基本情况信息，对开发建设项目水土保持监测工作进行监督、管理，并掌握辖区内开发建设项目水土保持工作的总体情况。
同时，针对具体监测工作，也开发了开发建设项目水土保持监测子系统，用于对项目水土保持工作效果进行实地监测。
系统的应用体系如下图所示：
图51系统应用体系示意图
5.2.2.2系统总体框架
系统的总体框架主要由数据导入与处理系统、数据库系统、业务应用系统三大部分组成，系统框架如图5-2所示。
1）数据导入与处理系统
数据导入与处理系统包括数据导入与数据处理两部分。
数据导入指通过监测资质单位数据上报中间件并经监测数据导入子系统获取监测资质单位基本信息、项目基本情况、水土流失影响因子、水土流失状况、水土流失危害、水土保持措施等信息；数据处理是指按照制定的数据标准对数据进行标准规范化处理。
2）数据库系统
数据库系统主要实现数据的存储和访问，根据数据类型可划分为空间数据库、属性数据库、多媒体数据库和元数据库。
综合考虑本系统的数据存储和应用要求、系统建设成本等因素，本系统设计数据分开存储，空间数据的图形数据、多媒体数据均采用文件系统存储，属性数据采用关系数据库存储。
3）业务应用系统
业务应用系统即系统的信息表示层，直接面向并服务于用户。
创建应用接口，通过调用运行在COM、COM+环境内的中间功能层组件来实现系统功能。
按照系统要实现的业务和功能，设计开发监测数据上报中间件和开发建设项目水土保持监测子系统、监测数据导入子系统、、开发建设项目基本情况管理子系统、监测资质单位信息管理子系统、水土保持监测成果管理子系统、监测成果输出子系统等六个应用子系统。
图52系统框架图
5.2.2.3项目管理模式
项目管理模式主要包括项目管理和数据上报两个方面。
（1）项目管理
项目管理采用工程管理模式，即每一个开发建设项目水土保持监测业务对应一个“工程”（*.prj），在计算机上存储为一个文件夹。
文件夹内存储该项目所有数据（空间数据、属性数据、多媒体数据）；一个系统可以同时管理多个项目的数据，每个项目对应为一个工程文件，用户打开工程即可进入该项目的管理模式下。
项目数据的转移与备份直接通过拷贝其对应的文件夹即可实现。
这种管理方式简单方便，易于理解和操作。
（2）数据上报
监测单位要将所承担项目的数据上报至监测管理机构，监测管理机构将数据上报至上一级监测管理机构即水利部水土保持监测中心。
考虑到数据格式的多样性，专门设计数据上报中间件和监测数据导入子系统，开发专门的系统数据接口对数据进行接收，并经过处理后形成系统数据库方便管理的数据格式，实现便捷、良好的数据交换和信息共享。
5.2.3应用系统设计
开发建设项目水土保持监测管理系统的应用系统总体结构如图4-3所示。
图53应用系统结构示意图
5.2.3.1监测数据上报中间件
实现对文本数据、专题图、报表、统计图、遥感影像等不同类型和来源数据的格式转换和预处理，并将相关数据上报到临时监测数据库。
5.2.3.2监测数据导入子系统
负责项目基本信息资料数据和各种监测数据的导入，包括项目文件、报表、专题图等，从临时数据库抽取有关数据导入到监测数据库。
监测数据导入子系统是系统运行的基础，直接影响其它各子系统运行的效率和结果。
5.2.3.3监测资质单位信息管理子系统
包括对全市监测资质单位基本信息的管理，具体内容包括监测资质单位的资质证明文件、单位人员构成情况、具体监测人员档案、历史监测项目记录等。
5.2.3.4开发建设项目基本情况管理子系统
项目基本情况主要包括项目基本信息以及项目运行档案，分别设置对应的模块。
（1）项目基本信息管理
实现主体工程基本信息、水土保持方案基本信息、水土保持监测基本信息等信息的有效存储、管理，主要是属性信息的管理。
（2）项目运行档案管理
实现各类项目运行档案的有效存储、管理，包括监测合同、监测实施方案、监测月报、监测年报、监测最终报告、监测报告的评估信息、监测报告的批复信息、监测报告的验收信息等。
项目运行档案以多媒体形式管理，引入Windows“文件夹”的概念，将同一数据内容的相关文件存储在同一“文件夹”中，文件夹下面可设“子文件夹”。
5.2.3.5开发建设项目水土保持监测子系统
针对监测资质单位项目水土保持监测工作设计，实现包括对项目基础信息的管理、支持监测点定位监测功能、对监测点基础设施和监测方法的管理、监测分区管理、监测数据记录与自动计算、监测成果上传等功能。
5.2.3.6监测数据审核管理子系统
管理内容包括开发建设项目水土保持监测报告、以数字形式存储的图形图像、属性信息、专题报表、统计图表等处理结果。
监测资质单位通过权限登录系统，上报项目监测报告和有关图表、数据；水保总站监测管理部门对相关信息进行审核后把审核意见在线反馈给资质单位。
上报数据的内容包括水土流失因子信息、水土流失状况信息、水土流失危害信息、水土保持措施信息、水土保持效益信息等。
同时，通过本系统，管理部门可以实现向上级主管部门在线上报监测管理信息。
5.2.3.7监测成果输出子系统
将系统中以数字形式存储的图形图像、属性信息等处理结果以用户可以接受和理解的形式提供给用户。
按照成果的表现形式，将该系统分为专题图制作、专题报表制作、统计图表制作、成果输出四个模块，该系统的各项功能嵌入其他子系统中。
5.3应用系统功能设计
5.3.1监测数据上报中间件
系统设置GIS、RS和GPS三个功能模块，分别对应处理不同来源数据的导入、预处理、转换和上报。
（1）GIS数据导入
负责GIS的空间数据和属性数据的导入、预处理和转换。
具体功能如下：
1）提供Autocad的*.dxf、主流GIS软件ArcGIS的*.e00、Arcview的*.shp、Mapinfo的*.mif等格式数据的导入接口。
2）提供自动化、半自动化监测仪器（全自动气象站、遥测水位计等）记录数据的导入接口。
3）提供鼠标、键盘等手动输入数据的入口，按照统一、规范的格式和内容输入监测数据。
4）提供图形数据和属性数据的编辑功能，包括图层投影、比例尺修改、图层拼接、裁剪，删除数据项，图形要素新增、删除、修改，图形矢量化等图形编辑功能，以及属性创建、删除、修改、联结数据表等属性编辑功能。
5）提供常用的空间数据分析功能，包括地形分析、叠置分析、邻域分析、缓冲区分析等。
地形分析可用于提取坡度、坡向等，叠置分析可用于提取两张图的综合图形信息和属性信息，邻域分析可用于提取气象、降水等信息，缓冲区分析可用于计算影响范围与区域。
（2）RS数据导入
负责遥感影像、航片、卫片数据的导入和预处理，具体功能如下：
1）提供遥感影像、航片、卫片等图像的导入和浏览功能。
2）提供基本的图像预处理功能，包括图像增强（辐射增强等）、几何校正、图像变换（缨帽变换等）、图像分类（监督分类、非监督分类）、图像裁剪（依据矢量多边形、感兴趣区域（AOI）裁剪等）等。
（3）GPS数据导入
负责GPS信息的导入和预处理，具体功能如下：
1）提供GPS数据导入接口，用户连接GPS接收机，系统自动导入坐标点、轨迹等数据的导入。
2）提供GPS数据坐标点的经纬度、区域面积的自动解算功能。
5.3.2监测数据导入子系统
系统实现以下基本功能：
（1）属性数据编辑：
提供新增/删除属性数据，并能对数据内容进行编辑。
（2）多媒体数据编辑：
提供新增/删除多媒体数据项的功能，并能对数据内容及其描述信息进行修改等。
（3）数据查询浏览：
提供标准SQL属性查询和多媒体查询；用户可以直接浏览查询结果，对于多媒体数据可以生成预览效果。
（4）多媒体数据管理
系统支持对BMP、TIF、JPG、AVI、MPEG4、DAT、WAV、MID、WORD、TXT、EXCEL、PPT等格式的多媒体数据进行添加、修改、删除、下载等操作。
（5）空间数据在线编辑
根据空间数据编辑时与数据库的关系，可以分为“在线编辑”和“离线编辑”两种。
在线编辑时，空间数据的修改过程全部被数据库记录在案，适用于建立真正的动态时空数据库；离线编辑时，数据库只保存最终的修改结果，对空间数据的修改过程没有记录。
空间数据在线编辑包括输入、修改、变更、恢复历史、分裂、增加、删除、备份、移动、旋转、Undo/Redo、复制、粘贴，以及地图裁剪等功能。
（6）统计报表功能
按专题要求进行统计，以表格、统计图等形式出报表。
报表可以文件方式保存在客户端，也可以直接打印输出。
（7）专题制图功能
按专题要求生成专题图，进行图面修饰，制图拼版，专题制图结果可以文件方式保存在客户端计算机，也可以直接打印输出。
制图输出允许用户对地图的一部分进行操作。
（8）地图参数控制
设置地图的坐标系、投影、比例尺，进行地图配准等功能，以完成地图的管理。
（9）图例符号库管理
能够管理地理及水土保持需要的各种符号库管理，包括符号编辑与索引。
（10）文档管理
采用隐含式的树型结构与列表管理实现对office、纯文本等文档以及图形数据的操作，要求适合Windows操作模式。
5.3.3监测资质单位信息管理子系统
监测资质单位信息管理子系统应具有以下基本功能：
（1）属性数据编辑：
提供新增/删除属性数据，并能对数据内容进行编辑。
（2）多媒体数据编辑：
提供新增/删除多媒体数据项的功能，并能对数据内容及其描述信息进行修改等。
（3）数据查询浏览：
提供标准SQL属性查询和多媒体查询；用户可以直接浏览查询结果，对于多媒体数据可以生成预览效果。
（4）数据导出/导入：
提供导实施单位基本资料信息的数据并保存为本地文件，便于各系统之间的数据共享。
5.3.4项目基本情况管理子系统
项目基本情况管理子系统应具有以下基本功能：
（1）属性数据编辑：
提供新增/删除属性数据，并能对数据内容进行编辑。
（2）多媒体数据编辑：
提供新增/删除多媒体数据项的功能，并能对数据内容及其描述信息进行修改等。
（3）数据查询浏览：
提供标准SQL属性查询和多媒体查询；用户可以直接浏览查询结果，对于多媒体数据可以生成预览效果。
（4）数据导出/导入：
提供导入其他项目的数据、导出本项目数据保存为本地文件，便于项目之间的数据共享，数据上报可以直接通过数据导出/导入来实现。
5.3.5水土保持监测信息动态管理子系统
水土保持监测信息动态管理子系统应具有以下基本功能：
（1）监测分区：
按照获取分区依据（水土流失类型、地形地貌类型、土地利用类型、功能单元类型等）的基础数据，系统自动执行排列组合划分监测分区，生成监测分区参考图及其所对应的数据表，添入系统默认字段（水土流失类型、地形地貌类型、土地利用类型、功能单元类型、面积等），该结果可供用户作为参考，用户也可在此基础上进行修改，形成监测分区图。
（2）监测点位置确定：
监测点位置由用户根据基础资料进行初步定位，生成监测点分布参考图，再经资料分析和实地调查确定监测的精确位置。
（3）监测点详细参数获取：
基于监测点分布图，通过实施单位上报，可获取每个监测点的布设方法、监测设备、监测指标及方法、监测频次参数等数据并自动保存在数据库中。
（4）属性数据编辑：
提供属性数据编辑功能，包括创建新的数据表、删除数据表、数据表结构修改（属性字段添加、删除、修改等）、数据表联接等。
（5）数据查询浏览：
提供图形查询（拉框查询、点选查询、圆形查询等）、属性查询（标准SQL查询），以及图属互查的功能；用户可以直接浏览查询结果，能进行基本的GIS操作（放大、缩小、全图、漫游等）。
（6）修改结果自动更新：
当用户对基础数据进行修改，所有与此相关的成果数据将自动更新。
（7）数据导出/导入：
提供导入其他项目的数据、导出本项目数据保存为本地文件，便于项目之间的数据共享，数据上报可以直接通过此功能实现。
5.3.6监测数据审核管理子系统
（1）支持异构（空间）数据功能
系统实现对常用图形、图像数据直接入库，为系统建设空间数据库提供工具，系统建成以后支持数据导出常用图形文件。
（2）数据格式转换
系统数据统计表与Excel数据格式的转换功能；空间数据与常用GIS软件转换功能
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