黃河流域水土保持信息化建設探討

馬紅斌，王　娜，王　慶，王小燕

(黃河上中游管理局，陜西 西安 710021)

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黃河流域水土保持信息化建設探討

馬紅斌，王娜，王慶，王小燕

(黃河上中游管理局，陜西 西安 710021)

水土保持；信息化建設；黃河流域

全面總結分析了黃河流域水土保持信息化建設取得的成績和存在的問題，根據(jù)《全國水土保持信息化規(guī)劃(2012—2030年)》的新目標和新要求，結合黃河流域自身特點，提出了流域水土保持信息化建設的原則和“十三五”發(fā)展目標，系統(tǒng)梳理了信息基礎設施、水土保持數(shù)據(jù)庫、應用支撐體系、水土保持應用服務平臺、標準規(guī)范體系和系統(tǒng)安全與維護體系等水土保持信息化建設任務，并對2020年前需要開展的重點工程提出了建議，對黃河流域水土保持信息化當前和長遠的發(fā)展進行了探討。

水土保持信息化是水利信息化的重要組成部分。近年來黃河流域水土保持信息化建設在現(xiàn)有的基礎上，以黃河流域水土保持生態(tài)環(huán)境監(jiān)測系統(tǒng)(一期)工程等重點項目為引領，初步建立了流域水土保持監(jiān)測網(wǎng)絡體系，開發(fā)了水土保持信息管理系統(tǒng)，有力地支撐了流域水土保持工作持續(xù)發(fā)展。根據(jù)全國水土保持事業(yè)發(fā)展和國家信息化發(fā)展需要，為加快推進水土保持信息化建設，結合黃河流域自身特點，須進一步明確“十三五”時期水土保持信息化建設目標、任務和重點實施工程，全力提升流域生態(tài)建設宏觀決策和水土保持管理水平，保障水土保持事業(yè)健康持續(xù)發(fā)展。

1　建設現(xiàn)狀

隨著信息化技術在水土保持行業(yè)的深入應用，特別是受黃河流域“數(shù)字水土保持”等項目的帶動，水土保持信息化工作取得了較快的發(fā)展。一是信息化基礎設施建設穩(wěn)步推進。依托黃河流域水土保持生態(tài)環(huán)境監(jiān)測系統(tǒng)(一期)工程和全國水土流失動態(tài)監(jiān)測與公告等項目，監(jiān)測網(wǎng)絡建設取得初步成效，初步形成了以信息技術為支撐的水土保持監(jiān)測網(wǎng)絡系統(tǒng)；初步建設了鄭州監(jiān)控中心、黃河流域水土保持生態(tài)環(huán)境監(jiān)測中心和天水、西峰、榆林、臨潼4個監(jiān)測分中心；建成了涵蓋自然環(huán)境、社會經(jīng)濟、水土流失、預防監(jiān)督、水保監(jiān)測和空間數(shù)據(jù)等內容，總量超過20 TB的水土保持數(shù)據(jù)庫。二是業(yè)務應用系統(tǒng)開發(fā)不斷深入。以水土保持監(jiān)測和預防監(jiān)督等業(yè)務發(fā)展為依托，初步建成了預防監(jiān)督、監(jiān)測管理、數(shù)據(jù)發(fā)布等水土保持應用系統(tǒng)平臺，其中國家大型生產(chǎn)建設項目水土保持監(jiān)督管理系統(tǒng)、黃河流域水土保持監(jiān)測管理系統(tǒng)、生產(chǎn)建設項目水土保持監(jiān)測管理系統(tǒng)等業(yè)務應用系統(tǒng)相繼投入使用，有效地支撐了水土保持核心業(yè)務，提升了水土保持行業(yè)管理和科學決策水平。三是信息社會服務能力日益增強。水土保持網(wǎng)站建設成效顯著，形成了以黃河網(wǎng)和黃河上中游管理局、黃河流域水土保持生態(tài)環(huán)境監(jiān)測中心及榆林、天水、西峰、綏德4個治理監(jiān)督單位的門戶網(wǎng)站為支持的網(wǎng)站體系，為流域經(jīng)濟社會發(fā)展提供了大量可靠的水土保持信息。從2010年起，黃河流域連續(xù)5年發(fā)布了年度水土保持公報，為政府決策、經(jīng)濟社會發(fā)展和公眾信息服務等發(fā)揮了積極作用。

當前，水土保持信息化工作中仍存在著一些亟待解決的問題。一是水土保持信息采集能力不足，主要表現(xiàn)在原型觀測信息采集設施落后，自動化采集能力較低；水土保持遙感監(jiān)測信息提取技術自動化程度低，監(jiān)測成果時效性不強；調查手段傳統(tǒng)，調查結果不能及時發(fā)揮效用。二是信息交換和服務能力不足。黃河水利委員會(簡稱“黃委”)還不能與相關省區(qū)實現(xiàn)監(jiān)督、監(jiān)測、綜合治理等數(shù)據(jù)信息的即時交換，對水文氣象、土地利用等信息的即時需求也未解決，凸顯了黃委水土保持數(shù)據(jù)信息交換能力不足，影響了流域水土保持工作職能的有效發(fā)揮。三是應用系統(tǒng)不能適應新業(yè)務發(fā)展需要。隨著近年來流域機構水土保持業(yè)務管理重點的變化，以及水土保持監(jiān)督、監(jiān)測和科研等領域管理內容的調整，最初的系統(tǒng)設計已經(jīng)與現(xiàn)在的管理指標存在差異，業(yè)務應用系統(tǒng)已經(jīng)不能滿足目前水土保持工作及其發(fā)展的需要。四是信息化建設標準不統(tǒng)一，信息資源共享程度低。水土保持信息化建設因受不同時段建設影響，其信息采集、傳輸、存儲、建設平臺等技術標準不能完全統(tǒng)一，亟待進行整合。黃委水土保持信息資源共享還處于起步階段，制約了工作的有效開展。五是信息化發(fā)展保障條件不足。目前還沒有形成一套完整的管理制度體系，缺乏持續(xù)有保障的正常資金渠道，缺少專業(yè)的信息化技術管理人員。

2　建設原則與目標

2.1建設原則

(1)統(tǒng)籌規(guī)劃、分步實施。從流域水土保持事業(yè)的全局出發(fā)，統(tǒng)籌各級水土保持信息化發(fā)展需要，強化頂層設計，統(tǒng)一規(guī)劃，明確重點，急用先建，分步多層次協(xié)同推進。

(2)統(tǒng)一標準、分級建設。遵循國家和行業(yè)信息化技術標準，結合水土保持信息化建設任務，統(tǒng)一制定標準規(guī)范，按需補缺，突出特點，分級開展水土保持信息化建設工作。

(3)項目帶動、急用先行。圍繞水土保持重點工程，加強水土保持信息化建設，以信息化推進水土保持現(xiàn)代化。應率先把管理、監(jiān)控、數(shù)據(jù)采集方面的應用系統(tǒng)建設好。

(4)需求驅動、強化應用。以水土保持業(yè)務工作的新需求為導向，選擇實用先進的信息技術，建立可配置和易擴展的應用系統(tǒng)，通過水土保持信息化提高工作效率和成果質量，全面促進水土保持核心業(yè)務的信息化應用體系建設。

(5)整合資源、促進共享。充分利用國家公共信息網(wǎng)絡和水利行業(yè)的信息化基礎資源，加快水土保持信息化標準建設，避免低水平的重復建設，通過統(tǒng)一的信息資源共享平臺，促進資源共享，節(jié)約人力和資金成本，提高水土保持信息的利用效率。

2.2建設目標

全面推進水土保持信息化發(fā)展，搭建流域水土保持信息化發(fā)展框架體系，基本實現(xiàn)監(jiān)督管理、監(jiān)測評價、科學研究等核心業(yè)務的信息化應用[1]。建立覆蓋黃委、黃河上中游管理局、監(jiān)測站點的數(shù)據(jù)采集、傳輸、交換和發(fā)布體系，建立與水利部、各省(區(qū))的網(wǎng)絡連接和數(shù)據(jù)庫訪問連接，實現(xiàn)各省(區(qū))監(jiān)測數(shù)據(jù)的在線填報，開展黃河流域水土保持應用服務平臺建設，完善基礎信息管理系統(tǒng)、監(jiān)督管理系統(tǒng)，開展監(jiān)測評價系統(tǒng)建設，建立信息共享機制，健全相關標準規(guī)范和運行管理機制。建成黃河流域水土保持數(shù)據(jù)中心，實現(xiàn)西安、鄭州的異地安全備份機制，確保數(shù)據(jù)安全。實現(xiàn)信息資源的充分共享和有效開發(fā)利用。全面提升黃河流域水土保持業(yè)務決策、管理和服務水平。

2.3總體布局

在黃委水土保持信息化的基礎上，以實現(xiàn)流域水土保持信息資源共享和業(yè)務協(xié)同為導向，以信息化標準及信息網(wǎng)絡安全建設為保障，以頂層設計的理念指導、規(guī)范黃委水土保持信息化“一盤棋”式建設；以水土保持數(shù)據(jù)采集傳輸體系建設為基礎，拓展水土保持數(shù)據(jù)采集方式，提高水土保持數(shù)據(jù)采集的自動化、智能化水平；以黃委監(jiān)督、監(jiān)測業(yè)務為主線，以水土保持數(shù)據(jù)庫建設為核心，開發(fā)、整合水土保持數(shù)據(jù)資源，通過黃河流域水土保持數(shù)據(jù)庫提高數(shù)據(jù)資源共享能力；根據(jù)黃委水土保持業(yè)務的發(fā)展和區(qū)域特色，開發(fā)、完善業(yè)務系統(tǒng)，推動水土保持業(yè)務應用及公共服務信息化進程，提高黃委水土保持協(xié)同工作的效率和效能。黃河流域水土保持信息化主要由信息基礎設施、水土保持數(shù)據(jù)庫、應用支撐體系、水土保持應用服務平臺、標準規(guī)范體系和系統(tǒng)安全與維護體系等6部分組成。

3　主要建設任務

黃河流域“十三五”水土保持信息化建設應以信息資源整合共享和支撐業(yè)務協(xié)同為核心，在現(xiàn)有水土保持信息化綜合體系之上，從基礎設施整合優(yōu)化、資源共享與服務、資源深度開發(fā)與強化應用3個主要層面進行擴展和豐富[2]。以信息化資源管理與服務為核心的水土保持信息化建設體系，將包括基礎設施與運行環(huán)境體系、信息化資源管理與服務體系、綜合應用體系和與之配套的保障體系，形成具有異構設備互聯(lián)化、聯(lián)網(wǎng)終端多樣化、管理決策智能化特征的新階段信息化建設體系。

根據(jù)《全國水土保持信息化發(fā)展綱要》，結合全國水土保持生態(tài)建設實際，黃河流域水土保持信息化建設的總體框架基本構成主要包括應用系統(tǒng)、應用支撐體系、數(shù)據(jù)庫、信息基礎設施等四項重點建設任務，標準規(guī)范體系和系統(tǒng)安全與維護體系兩大基礎保障建設內容。黃河流域水土保持信息化總體結構見圖1。

3.1信息基礎設施建設

依托國家及水利行業(yè)信息網(wǎng)絡資源，建立和完善數(shù)據(jù)采集體系、數(shù)據(jù)處理與存儲體系、數(shù)據(jù)傳輸體系等。構建全方位智能化數(shù)據(jù)采集節(jié)點，準確、快速的數(shù)據(jù)處理環(huán)境，建立流域水土保持數(shù)據(jù)中心基礎環(huán)境，搭建四級(水利部、黃委、省區(qū)和監(jiān)測站點)水土保持互聯(lián)互通傳輸網(wǎng)絡系統(tǒng)。

3.2水土保持數(shù)據(jù)庫建設

在黃河流域水土保持數(shù)據(jù)庫的基礎上，結合水土保持工作的新需求，按流域水土保持數(shù)據(jù)庫“一盤棋”的建設思路，建立和完善水土保持基礎數(shù)據(jù)庫、業(yè)務數(shù)據(jù)庫和元數(shù)據(jù)庫，不斷完善水土保持數(shù)據(jù)庫管理系統(tǒng)，使數(shù)據(jù)庫具有良好的伸縮性、安全性，便于數(shù)據(jù)庫的更新和移植；優(yōu)化數(shù)據(jù)資源配置，強化運行管理，保證水土保持各應用系統(tǒng)的正常運行，促進數(shù)據(jù)共享，為面向行業(yè)和社會公眾的信息服務奠定數(shù)據(jù)基礎。

圖1　黃河流域水土保持信息化總體結構

3.3應用支撐體系建設

水土保持信息化應用支撐體系建設，包括從流域水土保持業(yè)務流程中提煉出公用的、基礎的業(yè)務處理和分析評價的各類基礎組件，為水土保持業(yè)務應用系統(tǒng)建設、運行、協(xié)同提供統(tǒng)一的基礎支撐服務，提高應用系統(tǒng)建設效率，解決業(yè)務應用之間的互通、互操作、數(shù)據(jù)共享與集成等問題。主要包括基礎業(yè)務模型、專業(yè)分析處理和信息共享應用等內容。

3.4應用服務平臺建設

水土保持應用服務平臺分為業(yè)務應用系統(tǒng)和應用服務系統(tǒng)兩大部分。業(yè)務應用系統(tǒng)是為各類水土保持業(yè)務工作開發(fā)的系統(tǒng)，是按照監(jiān)督管理、監(jiān)測評價及科學研究等核心業(yè)務的具體流程，采用面向過程、組件和面向服務等架構開發(fā)的應用系統(tǒng)。根據(jù)水土保持核心業(yè)務的發(fā)展新需求，按照統(tǒng)一標準和統(tǒng)一技術架構，對黃河流域生產(chǎn)建設水土保持監(jiān)督管理應用系統(tǒng)進行升級，完善黃河流域水土保持監(jiān)督管理交流服務平臺，開發(fā)水土保持監(jiān)測評價系統(tǒng)和黃土高原病險淤地壩除險加固信息管理系統(tǒng)等。應用服務系統(tǒng)包括辦事類、信息類和輔助決策等服務系統(tǒng)。

3.5標準規(guī)范體系建設

緊密圍繞水土保持信息化建設內容，研究梳理水土保持信息化的標準需求，在優(yōu)先采用國家、水利部已建信息化標準的基礎上，結合流域特點，按照急用先行、加強應用的原則，有序推進水土保持信息化標準建設，形成較為科學、合理的水土保持信息化標準體系，規(guī)范和指導水土保持信息化建設工作[3]。大力推進黃委所屬各單位管理的由國家、水利部或黃委安排工作經(jīng)費建設形成的數(shù)據(jù)資源共享，盡快在黃委內部實現(xiàn)有條件無償使用。標準規(guī)范主要包括總體標準、基礎設施標準、信息資源標準、應用標準和管理標準等。

3.6安全與維護體系建設

根據(jù)國家信息系統(tǒng)安全等級保護相關要求及《水利網(wǎng)絡與信息安全體系建設基本技術要求》，結合現(xiàn)有網(wǎng)絡與信息安全設施，完善各級水土保持信息系統(tǒng)安全體系，主要包括網(wǎng)絡安全、數(shù)據(jù)安全、系統(tǒng)安全、應用安全、制度建設等[4]。為保證水土保持信息系統(tǒng)的長效服務，應建立健全的系統(tǒng)運行維護體系，建立信息系統(tǒng)運行維護管理機制，積極爭取足額落實運行維護經(jīng)費，建立信息系統(tǒng)運行管理和運行維護等標準、規(guī)范體系，完善運行維護技術手段，保證系統(tǒng)的維護、管理和更新。

4　重點建設工程

以黃河流域水土保持核心業(yè)務和重點工作為指導，建議在2020年前開展以下6項水土保持信息化重點建設工程。

4.1水土保持信息基礎平臺建設

在全國水土保持監(jiān)測網(wǎng)絡和信息系統(tǒng)的基礎上，通過穩(wěn)步推進黃委所屬各類監(jiān)測點的升級改造和加密，依托流域內全國水土保持重點監(jiān)測點，初步建成流域水土保持監(jiān)測站點體系；積極推動水土保持信息采集設備的更新，主推智能化觀測設備，提高水土保持信息采集的自動化水平和效率；進一步完善黃河流域水土保持數(shù)據(jù)庫；充分利用國家水利骨干網(wǎng)、公共網(wǎng)絡通信資源等，實現(xiàn)水利部、黃委、省區(qū)及監(jiān)測站點的水土保持網(wǎng)絡互聯(lián)互通；優(yōu)先建設監(jiān)測站點的傳輸網(wǎng)絡，提高監(jiān)測站點數(shù)據(jù)自動化傳輸水平[5]。

4.2黃河流域水土保持數(shù)據(jù)中心

根據(jù)《全國水土保持信息化規(guī)劃》提出的“建立水利部、流域管理機構、省三級水土保持信息匯集節(jié)點，建設完備、快速的數(shù)據(jù)處理與存儲體系”的要求，為實現(xiàn)水土保持信息的互聯(lián)互通提供平臺，建設黃河流域水土保持數(shù)據(jù)中心，進一步完善數(shù)據(jù)庫結構，建設數(shù)據(jù)保密環(huán)境，建立數(shù)據(jù)備份和容災系統(tǒng)，提升數(shù)據(jù)管理水平，促進流域水土保持數(shù)據(jù)共享和應用。

4.3生產(chǎn)建設項目水土保持預防監(jiān)督管理系統(tǒng)

進一步梳理生產(chǎn)建設項目水土保持方案審批、監(jiān)理監(jiān)測、監(jiān)督檢查、設施驗收等業(yè)務，加強各項業(yè)務間的銜接和統(tǒng)一，實施一體化管理思路，實現(xiàn)水土保持監(jiān)督管理業(yè)務的網(wǎng)絡化和信息化，進一步提高生產(chǎn)建設項目水土保持行政管理效率和社會服務水平。升級黃河流域生產(chǎn)建設項目水土保持預防監(jiān)督管理系統(tǒng)，將原有的C/S模式升級為B/S模式，完善黃河流域水土保持監(jiān)督管理交流平臺，擴充容量，增強功能，實現(xiàn)生產(chǎn)建設項目水土保持工作全面報告和重點抽查相結合，增強監(jiān)督實效，進一步提升水土保持監(jiān)督執(zhí)法效率和能力。

4.4國家重點治理工程項目管理系統(tǒng)

在國家重點工程項目管理系統(tǒng)的基礎上，結合流域業(yè)務工作特點，以小流域為單元，按流域和行政兩種空間邏輯進行一體化協(xié)同管理，以項目、項目區(qū)、小流域三級空間分布，將小流域現(xiàn)狀和治理措施落實到地塊，實現(xiàn)小流域治理精細化管理，滿足不同層次水土保持部門對項目規(guī)劃設計、實施管理、檢查驗收、效益評價等信息進行上報、管理與分析的需要，規(guī)范水土保持生態(tài)工程建設管理行為，提高管理效率和水平。

4.5水土保持監(jiān)測評價系統(tǒng)

為全面掌握黃河流域、重點區(qū)域、重點支流和行政區(qū)劃內的水土流失情況，以及流域內水土保持重點工程和生產(chǎn)建設項目的實施效果，為流域水土保持規(guī)劃、設計和水土流失治理，以及政府考核等提供數(shù)據(jù)和技術支撐，應開發(fā)水土保持監(jiān)測評價系統(tǒng)。系統(tǒng)利用水土保持措施、植被覆蓋、土地利用和坡度等信息，結合降水、徑流、泥沙等數(shù)據(jù)，通過信息化技術和相關模型，科學、快速、準確地評價流域內水土流失防治、改善地表徑流、減少入黃泥沙、改善生態(tài)環(huán)境等狀況，有效服務于黃河流域社會經(jīng)濟發(fā)展和生態(tài)文明建設。

4.6黃土高原病險淤地壩除險加固信息管理系統(tǒng)

為保障黃土高原地區(qū)中型以上病險淤地壩工程的防洪安全，確保攔沙和攔洪減災效益持續(xù)發(fā)揮，加強黃土高原地區(qū)淤地壩信息化建設工作，應開發(fā)黃土高原病險淤地壩除險加固信息管理系統(tǒng)。建立中型以上病險淤地壩數(shù)據(jù)庫，按照一壩一單，建立本底，對病險淤地壩的認定、核實、初步設計、施工及資金等進行動態(tài)管理，以確保黃土高原地區(qū)中型以上病險淤地壩加固工作順利開展，切實消除黃土高原地區(qū)病險淤地壩的安全隱患，進一步發(fā)揮淤地壩的攔洪和淤地效益，確保當?shù)厝罕姷纳敭a(chǎn)安全。

[1] 中華人民共和國水利部.全國水土保持信息化規(guī)劃(2013—2020年)[Z].北京：水利部，2013.

[2] 中華人民共和國水利部.全國水土保持信息化實施方案[Z].北京：水利部，2014.

[3] 水利部水土保持司.水土保持信息化建設現(xiàn)狀及基本思路[J].中國水利,2004(4):49-51.

[4] 李智廣,羅志東,趙院,等.我國數(shù)字水土保持建設基本思路[J].中國水土保持科學,2009,3(3):1-5.

[5] 趙繼東,韓鳳翔.長江流域水土保持信息化初探[J].人民長江,2004,35(10):17-18.

(責任編輯徐素霞)

S157

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1000-0941(2016)09-0089-04

馬紅斌(1979—)，男，陜西渭南市人，高級工程師，碩士，主要從事水土保持監(jiān)測、信息化建設工作。

2016-07-21