基于“互聯(lián)網(wǎng)+”的長江水文監(jiān)測體系研究

摘要：“互聯(lián)網(wǎng)+”與傳統(tǒng)行業(yè)的有機(jī)融合可推動技術(shù)進(jìn)步、效率提升和組織變革，提升創(chuàng)新力和生產(chǎn)力。本文在梳理傳統(tǒng)水文監(jiān)測存在的主要問題及原因分析的基礎(chǔ)上，提出了“互聯(lián)網(wǎng)+水文監(jiān)測”的總體架構(gòu)——即依據(jù)互聯(lián)網(wǎng)連接水文監(jiān)測各個環(huán)節(jié)，構(gòu)建平臺統(tǒng)一、深度融合的互聯(lián)網(wǎng)水文監(jiān)測綜合管理平臺，實(shí)現(xiàn)水文監(jiān)測全業(yè)務(wù)流程鏈在線管理。這一平臺能很好地克服現(xiàn)行水文監(jiān)測各個環(huán)節(jié)相對獨(dú)立、閉塞、未形成有機(jī)整體的短板，大幅提高監(jiān)測產(chǎn)品時效性，更好發(fā)揮水文服務(wù)功能，積極服務(wù)經(jīng)濟(jì)社會建設(shè)。

關(guān)鍵詞：水文監(jiān)測；互聯(lián)網(wǎng)+；信息化

中圖法分類號：P332 文獻(xiàn)標(biāo)志碼：A

DOI：10.19679/j.cnki.cjjsjj.2018.0203

1 引言

隨著信息通信技術(shù)的快速發(fā)展，我國逐步進(jìn)入信息化社會，而物聯(lián)網(wǎng)、大數(shù)據(jù)和云計(jì)算等技術(shù)的出現(xiàn)，又引導(dǎo)信息化社會進(jìn)入“互聯(lián)網(wǎng)+”的跨界融合階段。習(xí)近平總書記在2015年第二屆世界互聯(lián)網(wǎng)大會上談到“互聯(lián)網(wǎng)+”，國務(wù)院總理李克強(qiáng)同年在政府工作報(bào)告中提出“互聯(lián)網(wǎng)+”行動計(jì)劃，國務(wù)院印發(fā)《關(guān)于積極推進(jìn)“互聯(lián)網(wǎng)+”行動的指導(dǎo)意見》，為各行各業(yè)實(shí)施“互聯(lián)網(wǎng)+”計(jì)劃進(jìn)行了頂層設(shè)計(jì)?！盎ヂ?lián)網(wǎng)+”是把互聯(lián)網(wǎng)的創(chuàng)新成果與經(jīng)濟(jì)社會各領(lǐng)域深度融合，推動技術(shù)進(jìn)步、效率提升和組織變革，提升創(chuàng)新力和生產(chǎn)力，形成更廣泛的以互聯(lián)網(wǎng)為基礎(chǔ)設(shè)施和創(chuàng)新要素的經(jīng)濟(jì)社會發(fā)展新生態(tài)。

隨著移動互聯(lián)網(wǎng)、人工智能等新技術(shù)、新業(yè)務(wù)的發(fā)展，各行各業(yè)正在以互聯(lián)網(wǎng)為平臺進(jìn)行融合創(chuàng)新，進(jìn)入到了“互聯(lián)網(wǎng)+”快速發(fā)展的時代。“互聯(lián)網(wǎng)+傳統(tǒng)集市”成了淘寶、京東等電子商城，“互聯(lián)網(wǎng)+廣告”成了百度，“互聯(lián)網(wǎng)+安保服務(wù)”造就了360安全衛(wèi)士，“互聯(lián)網(wǎng)+出租車”成了滴滴打車等。而“互聯(lián)網(wǎng)+傳統(tǒng)水文監(jiān)測”正是長江委水文局目前正在圍繞服務(wù)安瀾、綠色、和諧、美麗長江，開展的一項(xiàng)重大研究課題。

2 長江水文監(jiān)測體系現(xiàn)狀

2.1 水文監(jiān)測站網(wǎng)

水文監(jiān)測是指通過水文站網(wǎng)對江河、湖泊、渠道、水庫的水位、流量、泥沙、降水、蒸發(fā)、水溫、水質(zhì)、墑情、冰情、風(fēng)暴潮等實(shí)施觀測，并進(jìn)行分析和計(jì)算的活動。根據(jù)業(yè)務(wù)需要，長江委水文局在重慶、漢口、南京、上海等地設(shè)立了8個外業(yè)勘測局，負(fù)責(zé)水文監(jiān)測業(yè)務(wù)的具體實(shí)施，多年來在長江干流及重要支流已建成較完備的監(jiān)測網(wǎng)絡(luò)，截至2017年底，共設(shè)立水文站118個、水位站233個、降水量站29個、蒸發(fā)試驗(yàn)站2個、水環(huán)境（水生態(tài)）監(jiān)測斷面327個、河道固定斷面4700余個。這些監(jiān)測站網(wǎng)為長江流域防洪減災(zāi)、流域規(guī)劃、城市建設(shè)、環(huán)境保護(hù)等方面，提供了準(zhǔn)確可靠的分析研究和設(shè)計(jì)成果，收集了較為完整的系列水文測驗(yàn)資料近2.8萬站年，取得了巨大的社會效益和經(jīng)濟(jì)效益。

2.2 監(jiān)測業(yè)務(wù)流程

水文監(jiān)測產(chǎn)品是長江委水文局主要產(chǎn)品之一。為了保證水文監(jiān)測產(chǎn)品成果質(zhì)量，長江委水文局在全國水文行業(yè)中首家通過認(rèn)證并執(zhí)行ISO 9001∶2000標(biāo)準(zhǔn)，遵循基于PDCA（PLAN DO CHECK ACTION）的模式進(jìn)行過程控制與管理，形成了由任務(wù)下達(dá)、設(shè)備檢查、外業(yè)測驗(yàn)、內(nèi)業(yè)整編、產(chǎn)品交付等環(huán)節(jié)構(gòu)成的水文監(jiān)測體系。

3 水文監(jiān)測存在的主要問題及原因分析

隨著長江經(jīng)濟(jì)帶發(fā)展戰(zhàn)略深入實(shí)施、經(jīng)濟(jì)社會的快速發(fā)展和人民美好生活的需要，長江水文監(jiān)測在服務(wù)公眾、時效性等方面還存在著一些短板，主要表現(xiàn)在以下幾方面。

3.1 成果時效性較低

水文資料整編成果是水文監(jiān)測最終環(huán)節(jié)，是經(jīng)濟(jì)社會發(fā)展和建設(shè)的重要基礎(chǔ)資料，對于保障防洪安全、供水安全、生態(tài)安全，開展水工程建設(shè)、做好水資源管理保護(hù)和生態(tài)修復(fù)等方面具有重要作用。隨著經(jīng)濟(jì)社會的快速發(fā)展，特別是最嚴(yán)格水資源管理制度的實(shí)施、河湖長制管理考核和生態(tài)水量管理等工作，對水文整編資料的時效性和質(zhì)量提出了更高的要求，一般都要求按月提交整編成果。而現(xiàn)有的整編作業(yè)模式，一般要在第二年3月完成水文整編成果復(fù)審，10～12月完成全國終審并刊印。時效性遠(yuǎn)遠(yuǎn)不能滿足經(jīng)濟(jì)社會發(fā)展的需要。

3.2 公眾認(rèn)知度與參與度不夠

水文監(jiān)測產(chǎn)品是一種無形產(chǎn)品，表現(xiàn)為各類圖表數(shù)據(jù)。而依托于水文監(jiān)測產(chǎn)品的二次產(chǎn)品主要有工程水文設(shè)計(jì)成果（如頻率曲線）、水文預(yù)報(bào)服務(wù)產(chǎn)品（各類預(yù)見期水文預(yù)報(bào)）、水資源管理統(tǒng)計(jì)報(bào)表等，這些產(chǎn)品以往主要服務(wù)于流域規(guī)劃建設(shè)、防汛抗旱等，直接服務(wù)民生力度還不夠。譬如，氣象部門的產(chǎn)品可提供與民眾出行、生活直接相關(guān)的天氣預(yù)報(bào)及各種指數(shù)（如感冒指數(shù)、穿衣指數(shù)、洗車指數(shù)等）。而水文部門除了在汛期發(fā)生大洪水期間提供水情報(bào)汛等信息外，其余時段則似乎與民眾生活關(guān)系不大，因此“存在感”偏低。

3.3 行業(yè)內(nèi)部管理難度較大

現(xiàn)有監(jiān)測體系從任務(wù)下達(dá)、儀器檢查、外業(yè)測量、內(nèi)業(yè)整編到產(chǎn)品交付的各個環(huán)節(jié)，從邏輯層面看是相互聯(lián)系的，但在實(shí)際操作時卻往往相對獨(dú)立。各個環(huán)節(jié)之間形成一定的信息孤島，內(nèi)部管理難度較大。比如，水文測站為了合理地安排流量測次，往往需要關(guān)注上下游水情變化，了解某測站最近流量測次安排時機(jī)及流量大小，這些信息都需要人工進(jìn)行問詢，十分不便。再比如，對于某站流量測次的安排是否合理，是否按照任務(wù)書擬定的要求執(zhí)行，由于數(shù)據(jù)未上網(wǎng)，也無法進(jìn)行動態(tài)跟蹤管理、效率低下。

分析問題產(chǎn)生的原因，主要是以下四個方面：一是監(jiān)測信息鏈路不通暢。從任務(wù)下達(dá)、儀器檢查、外業(yè)測量、內(nèi)業(yè)整理、產(chǎn)品交付整個業(yè)務(wù)流程中任何一個環(huán)節(jié)還未全部實(shí)現(xiàn)信息化，數(shù)據(jù)成信息孤島態(tài)勢，都會導(dǎo)致水文監(jiān)測業(yè)務(wù)信息鏈路不通，信息的傳遞與反饋不暢，無法精準(zhǔn)地跟蹤各個環(huán)節(jié)的進(jìn)度，不僅會增加內(nèi)部管理的難度，同時還會大幅影響水文監(jiān)測產(chǎn)品交付的時效性。二是監(jiān)測手段時效性不夠。為了滿足最嚴(yán)格水資源管理、河湖長制的考核管理以及生態(tài)文明建設(shè)的需要，需在某些控制斷面實(shí)行水量在線監(jiān)測，但受建站條件、儀器性能、交通通信、投資經(jīng)費(fèi)等因素限制，未能實(shí)行在線監(jiān)測，仍然采用傳統(tǒng)監(jiān)測手段，這也是導(dǎo)致監(jiān)測數(shù)據(jù)時效性無法滿足要求的直接原因。三是整編手段待優(yōu)化。原始監(jiān)測數(shù)據(jù)不上網(wǎng)導(dǎo)致無法及時整編，單機(jī)版整編軟件無法做到整編成果在線匯交、成果數(shù)據(jù)庫版本控制難度增大、整編成果無法及時展示，這些都制約了水文監(jiān)測產(chǎn)品時效性的大幅提高。四是數(shù)據(jù)深度挖掘缺失。水文監(jiān)測數(shù)據(jù)是具有時空二維屬性的結(jié)構(gòu)化數(shù)據(jù)，在數(shù)據(jù)挖掘、大數(shù)據(jù)分析等方面，具有很大的發(fā)展空間，尤其是在服務(wù)經(jīng)濟(jì)社會發(fā)展、貼近民生方面幾乎為空白，還需進(jìn)行仔細(xì)深入的研究。

4 長江水文“互聯(lián)網(wǎng)+水文監(jiān)測”研究

按照ISO9001定義，產(chǎn)品就是向市場提供的能夠滿足消費(fèi)者或用戶某種需求的任何有形物品和無形服務(wù)。水文監(jiān)測產(chǎn)品實(shí)質(zhì)上是一種無形服務(wù)，表現(xiàn)為數(shù)據(jù)、圖紙、報(bào)告等，歸根結(jié)底水文監(jiān)測產(chǎn)品就是數(shù)據(jù)，是一種信息。而互聯(lián)網(wǎng)化就是利用互聯(lián)網(wǎng)手段對信息進(jìn)行有效提取、加工、分發(fā)等，這就為傳統(tǒng)水文監(jiān)測與互聯(lián)網(wǎng)進(jìn)行有機(jī)結(jié)合創(chuàng)造了條件。

為了補(bǔ)齊長江水文監(jiān)測體系中存在的短板和低效點(diǎn)，必須改變傳統(tǒng)固有思維，樹立互聯(lián)網(wǎng)思維，積極實(shí)現(xiàn)長江水文監(jiān)測與“互聯(lián)網(wǎng)+”相結(jié)合；充分發(fā)揮互聯(lián)網(wǎng)在促進(jìn)水文監(jiān)測模式升級以及信息化和工業(yè)化深度融合中的平臺作用，推動水文監(jiān)測生產(chǎn)方式和發(fā)展模式變革。其重點(diǎn)是構(gòu)建平臺統(tǒng)一、深度融合互聯(lián)網(wǎng)的水文監(jiān)測綜合管理平臺，實(shí)現(xiàn)水文監(jiān)測全業(yè)務(wù)流程鏈的在線管理，構(gòu)筑“互聯(lián)網(wǎng)+水文監(jiān)測”的現(xiàn)代化監(jiān)測體系。

4.1 “互聯(lián)網(wǎng)+水文監(jiān)測”的必要性

“互聯(lián)網(wǎng)+水文監(jiān)測”順應(yīng)時代發(fā)展的需要。傳統(tǒng)水文監(jiān)測模式由于為線下模式，導(dǎo)致監(jiān)測、信息發(fā)布等環(huán)節(jié)時效性無法滿足經(jīng)濟(jì)社會發(fā)展的需要?！盎ヂ?lián)網(wǎng)+”的核心是“連接”，利用互聯(lián)網(wǎng)技術(shù)，尤其是移動互聯(lián)技術(shù)將水文監(jiān)測的各個環(huán)節(jié)進(jìn)行有機(jī)串接，作為水文監(jiān)測技術(shù)發(fā)展的新引擎、新驅(qū)動，必然是順應(yīng)時代的發(fā)展，可更好地為經(jīng)濟(jì)社會服務(wù)，更好凸顯社會水文作用。

“互聯(lián)網(wǎng)+水文監(jiān)測”實(shí)現(xiàn)傳統(tǒng)水文向智慧水文的蛻變?！盎ヂ?lián)網(wǎng)+水文監(jiān)測”是長江委水文局水文信息化建設(shè)從注重部門、專業(yè)的局部發(fā)展模式向共享、集約的全局發(fā)展模式轉(zhuǎn)變，從以滿足處理日常事務(wù)需求為主向提升綜合信息服務(wù)能力轉(zhuǎn)變的需要。利用大數(shù)據(jù)分析、云計(jì)算、人工智能等技術(shù)構(gòu)建“互聯(lián)網(wǎng)+水文監(jiān)測”，將成為未來水文監(jiān)測的新生態(tài)，實(shí)現(xiàn)傳統(tǒng)水文向智慧水文蛻變。

4.2 實(shí)施“互聯(lián)網(wǎng)+水文監(jiān)測”的原則

實(shí)施“互聯(lián)網(wǎng)+水文監(jiān)測”要遵循以下原則：一是要涵蓋全業(yè)務(wù)流程鏈，建立包括任務(wù)下達(dá)、儀器檢查、外業(yè)測量、內(nèi)業(yè)整編到產(chǎn)品交付的唯一、清晰和完整的流程鏈，將互聯(lián)網(wǎng)技術(shù)與傳統(tǒng)監(jiān)測深度融合，避免形成兩張皮。二是基于現(xiàn)代信息通信技術(shù)，重點(diǎn)應(yīng)用移動互聯(lián)網(wǎng)、云計(jì)算、大數(shù)據(jù)、物聯(lián)網(wǎng)等信息通信技術(shù)。三是平臺統(tǒng)一，采用統(tǒng)一平臺和應(yīng)用程序，各單位和各業(yè)務(wù)不再另行采用自編程序。四是與已有系統(tǒng)完全兼容，做到數(shù)據(jù)訪問接口統(tǒng)一，做到“一數(shù)一源”。

4.3 “互聯(lián)網(wǎng)+水文監(jiān)測”頂層設(shè)計(jì)

4.3.1 構(gòu)建全流程綜合管理系統(tǒng)，大幅提高監(jiān)測產(chǎn)品時效性

構(gòu)建基于“互聯(lián)網(wǎng)+”的水文監(jiān)測綜合管理平臺，打通水文監(jiān)測全業(yè)務(wù)流程信息鏈路，利用互聯(lián)網(wǎng)技術(shù)貫穿水文監(jiān)測任務(wù)下達(dá)、儀器檢查、外業(yè)測量、內(nèi)業(yè)整理、產(chǎn)品交付整個業(yè)務(wù)流程，使各環(huán)節(jié)互聯(lián)互通。重點(diǎn)應(yīng)在以下幾方面加強(qiáng)設(shè)計(jì)：一是提高原始監(jiān)測數(shù)據(jù)的時效性。對于可實(shí)施在線監(jiān)測的站點(diǎn)，開發(fā)基于聲學(xué)、光學(xué)、水力學(xué)等原理的多元異構(gòu)水信息在線監(jiān)測平臺，并實(shí)現(xiàn)監(jiān)測要素的在線自動整編；對于無法實(shí)行在線監(jiān)測的站點(diǎn)，利用移動互聯(lián)技術(shù)開發(fā)水文測驗(yàn)APP，將人工監(jiān)測水文要素進(jìn)行實(shí)時推送，將原始監(jiān)測數(shù)據(jù)由原來的“離線”模式升級為“在線”模式，提高其可訪問性。二是對現(xiàn)有平臺實(shí)行無縫對接與兼容。對于水文監(jiān)測涉及到的人員、站點(diǎn)、設(shè)施設(shè)備等信息，則直接通過標(biāo)準(zhǔn)接口在現(xiàn)有平臺進(jìn)行實(shí)時抓取，避免重復(fù)開發(fā)，造成信息不對稱。三是研制網(wǎng)絡(luò)版整編平臺。改變現(xiàn)有單機(jī)版整編模式，實(shí)行網(wǎng)絡(luò)整編與分布式整編，做到按月整編、日清月結(jié)，逐月提交整編成果，大幅提高監(jiān)測產(chǎn)品時效性，積極為流域水行政管理、經(jīng)濟(jì)社會發(fā)展建設(shè)提供支撐。四是水文監(jiān)測還應(yīng)在互聯(lián)網(wǎng)化的基礎(chǔ)上，全面利用數(shù)據(jù)挖掘、人工智能等技術(shù)實(shí)現(xiàn)智慧水文，全面推進(jìn)長江水文科學(xué)大數(shù)據(jù)網(wǎng)絡(luò)建設(shè)，研究水文信息場景體系架構(gòu)，逐步推動基于知識圖譜的水文科學(xué)大腦建設(shè)。

4.3.2 創(chuàng)新水文監(jiān)測產(chǎn)品形式，積極服務(wù)經(jīng)濟(jì)社會建設(shè)

水文監(jiān)測除了提供傳統(tǒng)的各類形式的產(chǎn)品之外，在服務(wù)經(jīng)濟(jì)社會方面還應(yīng)積極創(chuàng)新。在服務(wù)最嚴(yán)格水資源管理、河湖長制方面，可自動生成各類水資源通報(bào)、月報(bào)，結(jié)合各考核指標(biāo)，實(shí)時生成各類考核成果，按照分級權(quán)限管理的要求進(jìn)行信息推送，為水行政管理機(jī)構(gòu)的處置提供決策支持。在服務(wù)城市內(nèi)澇或防洪方面，利用大數(shù)據(jù)技術(shù)，可根據(jù)研究區(qū)域內(nèi)的地形、排水系統(tǒng)和水文氣象數(shù)據(jù)，結(jié)合水文學(xué)、水力學(xué)模型，進(jìn)行情景預(yù)測預(yù)報(bào)和實(shí)時評估各區(qū)域的淹沒風(fēng)險(xiǎn)，并推薦逃生路線和搶險(xiǎn)方案。在服務(wù)民生方面，可創(chuàng)立各類水文民生指數(shù)，并利用微信公眾號、各類新聞移動終端等新媒體進(jìn)行實(shí)時推送。譬如，在汛期可根據(jù)水域?qū)崟r汛情設(shè)立洪水指數(shù)、內(nèi)澇指數(shù)；在枯季可根據(jù)實(shí)測水面線設(shè)立飲用水口無法取水風(fēng)險(xiǎn)指數(shù)；根據(jù)水域流速、溫度場分布設(shè)立養(yǎng)殖適宜指數(shù)等。創(chuàng)立“免費(fèi)提供簡單服務(wù)，付費(fèi)提供精準(zhǔn)服務(wù)”的機(jī)制，進(jìn)一步凸顯社會水文的作用。

4.3.3 促進(jìn)水文監(jiān)測數(shù)據(jù)共享，更好發(fā)揮水文服務(wù)功能

深入貫徹共享理念，加快信息共享步伐，利用各種媒體手段，直面社會公眾，在基礎(chǔ)資料、水雨情信息和預(yù)報(bào)預(yù)警等方面開展多元化共享服務(wù)。針對社會難點(diǎn)、熱點(diǎn)和關(guān)鍵點(diǎn)問題，在長江經(jīng)濟(jì)帶建設(shè)、共抓長江大保護(hù)等方面積極跟進(jìn)，在水庫群聯(lián)合調(diào)度、河湖長制實(shí)施、水域岸線治理等方面主動有為，在應(yīng)急救災(zāi)和突發(fā)水安全事件中勇?lián)笕?，更好發(fā)揮水文服務(wù)功能。認(rèn)真履行公益職能，收集準(zhǔn)確全面的基礎(chǔ)資料，繼續(xù)做好基礎(chǔ)測報(bào)預(yù)報(bào)工作，為管理決策發(fā)揮科學(xué)的技術(shù)支撐，服務(wù)安瀾長江建設(shè)。

5 結(jié)語

采用互聯(lián)網(wǎng)思維提出了“互聯(lián)網(wǎng)+水文監(jiān)測”頂層設(shè)計(jì)架構(gòu)，構(gòu)建平臺統(tǒng)一、深度融合互聯(lián)網(wǎng)、全業(yè)務(wù)流程鏈的水文監(jiān)測綜合管理平臺，實(shí)現(xiàn)水文監(jiān)測全業(yè)務(wù)流程鏈的在線管理，構(gòu)筑“互聯(lián)網(wǎng)+水文監(jiān)測”的現(xiàn)代化監(jiān)測體系，能很好地克服現(xiàn)行水文監(jiān)測各個環(huán)節(jié)相對獨(dú)立、閉塞、未形成有機(jī)整體的短板，大幅提高監(jiān)測產(chǎn)品時效性，更好發(fā)揮水文服務(wù)功能。

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