新時(shí)代智慧水土保持監(jiān)管在新昌縣的實(shí)踐研究

陳 妮，王 靜，應(yīng) 豐，李 健，趙 勇

（1.中國(guó)電建集團(tuán)華東勘測(cè)設(shè)計(jì)研究院有限公司，浙江 杭州 311122；2.新昌縣水利水電局，浙江 新昌 312500）

1 問(wèn)題的提出

新昌縣作為國(guó)家示范縣和全國(guó)最早開(kāi)展水土保持信息化工作的縣區(qū)之一，2011年作為全國(guó)第一批水土保持監(jiān)督能力建設(shè)縣通過(guò)水利部驗(yàn)收，切實(shí)提升水土保持監(jiān)管能力。2016年6月，新昌縣作為浙江省第一批水土保持目標(biāo)責(zé)任制和考核獎(jiǎng)懲制度試點(diǎn)縣順利完成試點(diǎn)工作，使水土保持工作更加制度化、規(guī)范化和精細(xì)化。2017年1月，新昌縣作為全國(guó)第一批“天地一體化”監(jiān)管示范試點(diǎn)通過(guò)水利部和浙江省水利廳驗(yàn)收，在浙江省水土保持監(jiān)督檢查工作會(huì)議上進(jìn)行相關(guān)工作典型經(jīng)驗(yàn)的交流。通過(guò)5 a的“天地一體化”監(jiān)管工作，新昌縣水行政部門(mén)已基本掌握縣內(nèi)生產(chǎn)建設(shè)擾動(dòng)的合規(guī)性信息，新昌縣的生產(chǎn)建設(shè)項(xiàng)目審批率和實(shí)施率逐年提高，已達(dá)到99%以上。

新昌縣目前已全面完成水土保持業(yè)務(wù)信息化，迫切需要充分運(yùn)用高新技術(shù)手段向業(yè)務(wù)智慧化過(guò)渡。智慧化監(jiān)管是信息化監(jiān)管的深化階段[1-2]，在信息化基礎(chǔ)上促進(jìn)信息技術(shù)和水土保持監(jiān)管工作的高度融合，加強(qiáng)信息技術(shù)在水土保持監(jiān)管的深度應(yīng)用，實(shí)現(xiàn)水土保持信息采集自動(dòng)化，業(yè)務(wù)管理精細(xì)化，決策分析智能化[3-4]。

2 新時(shí)代水利改革發(fā)展的總基調(diào)及智慧水土保持監(jiān)管模式

2.1 新時(shí)代水利改革發(fā)展的總基調(diào)

當(dāng)前，中國(guó)特色社會(huì)主義進(jìn)入新時(shí)代，水利改革發(fā)展面臨新形勢(shì)、新任務(wù)、新要求。水利部部長(zhǎng)鄂竟平立足水利改革發(fā)展實(shí)際，提出“當(dāng)前和今后一個(gè)時(shí)期水利改革發(fā)展的總基調(diào)是水利工程補(bǔ)短板、水利行業(yè)強(qiáng)監(jiān)管”，準(zhǔn)確指出新時(shí)代治水的出發(fā)點(diǎn)和落腳點(diǎn)，對(duì)今后一個(gè)時(shí)期治水的重要任務(wù)進(jìn)行了明確部署。

2.2 智慧水土保持監(jiān)管模式

針對(duì)新時(shí)代水利改革發(fā)展的總基調(diào)和深化水土保持信息化成果的迫切需要，新昌縣從“強(qiáng)監(jiān)管、補(bǔ)短板”的新思路出發(fā)，提出智慧水土保持監(jiān)管模式，具體為：①基于每年開(kāi)展的生產(chǎn)建設(shè)項(xiàng)目“天地一體化”監(jiān)管成果，通過(guò)強(qiáng)化重點(diǎn)項(xiàng)目監(jiān)管，及時(shí)發(fā)現(xiàn)生產(chǎn)建設(shè)項(xiàng)目造成的人為水土流失，依據(jù)水土保持法律法規(guī)或條文認(rèn)定不同性質(zhì)、不同主體的人為破壞行為，通過(guò)嚴(yán)格實(shí)施責(zé)任追究和處罰，從而落實(shí)“強(qiáng)監(jiān)管”；②深度挖掘每年開(kāi)展的水土流失動(dòng)態(tài)監(jiān)測(cè)成果，細(xì)分到鄉(xiāng)鎮(zhèn)層面與其他指標(biāo)共同考核鄉(xiāng)鎮(zhèn)目標(biāo)責(zé)任制，提取自然因素和坡耕地因素造成的水土流失，通過(guò)規(guī)劃、實(shí)施水土保持重點(diǎn)工程、坡耕地綜合治理等治理項(xiàng)目落實(shí)“補(bǔ)短板”，著力解決自然因素和坡耕地因素引起的水土流失問(wèn)題。

3 智慧水土保持監(jiān)管系統(tǒng)總體框架

根據(jù)提出的智慧水土保持監(jiān)管模式，新昌縣借助物聯(lián)網(wǎng)、云計(jì)算、大數(shù)據(jù)、移動(dòng)互聯(lián)、人工智能、無(wú)人機(jī)、3S技術(shù)等先進(jìn)信息技術(shù)，打造智慧水土保持監(jiān)管系統(tǒng)。系統(tǒng)數(shù)據(jù)庫(kù)以生產(chǎn)建設(shè)項(xiàng)目“天地一體化”監(jiān)管和水土流失動(dòng)態(tài)監(jiān)測(cè)2個(gè)監(jiān)測(cè)監(jiān)管項(xiàng)目成果為本底資料，打破項(xiàng)目之間的層級(jí)界限，實(shí)現(xiàn)水土保持成果數(shù)據(jù)的全面共享和高效利用。系統(tǒng)功能模塊實(shí)現(xiàn)對(duì)水土保持監(jiān)測(cè)要素的智能識(shí)別，以更加智慧、精細(xì)、及時(shí)、動(dòng)態(tài)、開(kāi)放的方式實(shí)現(xiàn)水土流失預(yù)防監(jiān)督和水土流失綜合治理決策，為實(shí)現(xiàn)水土流失源頭嚴(yán)防、過(guò)程嚴(yán)管、事后追責(zé)等水土保持管控提供技術(shù)解決方案。

結(jié)合新昌縣水土保持監(jiān)管現(xiàn)狀，提出適應(yīng)新時(shí)期智慧水土保持監(jiān)管系統(tǒng)總體框架（見(jiàn)圖1），由用戶(hù)層、應(yīng)用層、數(shù)據(jù)層、物理層、系統(tǒng)安全維護(hù)體系以及數(shù)據(jù)標(biāo)準(zhǔn)化體系構(gòu)成。借助于“一圖、一庫(kù)、一平臺(tái)”的智慧水土保持監(jiān)管系統(tǒng)，實(shí)現(xiàn)對(duì)水土保持行業(yè)各項(xiàng)業(yè)務(wù)科學(xué)、實(shí)時(shí)、智能的管控與決策。

圖1 新昌縣智慧水土保持監(jiān)管系統(tǒng)總體框架圖

4 實(shí)踐成果

4.1 搭建水土保持物聯(lián)網(wǎng)

充分利用衛(wèi)星遙感、無(wú)人機(jī)航拍、物聯(lián)網(wǎng)、5G、高清監(jiān)控等先進(jìn)技術(shù)手段，構(gòu)建覆蓋面廣、信息精準(zhǔn)、高速傳輸?shù)闹悄芨兄到y(tǒng)，實(shí)現(xiàn)水土保持智能化定位、識(shí)別、監(jiān)督和管理，并借助通信網(wǎng)絡(luò)上傳至系統(tǒng)數(shù)據(jù)庫(kù)，實(shí)現(xiàn)全縣水土保持實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)的匯集。

通過(guò)在現(xiàn)場(chǎng)布置定點(diǎn)監(jiān)控設(shè)備，實(shí)現(xiàn)對(duì)生產(chǎn)建設(shè)項(xiàng)目建設(shè)過(guò)程的實(shí)時(shí)監(jiān)管，主要包括工程建設(shè)進(jìn)度、建設(shè)狀況、防治效果、隱患災(zāi)害以及設(shè)計(jì)管理等方面。通過(guò)無(wú)人機(jī)定時(shí)巡飛，對(duì)項(xiàng)目渣場(chǎng)、料場(chǎng)以及溝道等可能發(fā)生災(zāi)害的位置進(jìn)行實(shí)時(shí)防范，避免造成人員生命財(cái)產(chǎn)安全損害?，F(xiàn)場(chǎng)監(jiān)管時(shí)，通過(guò)可移動(dòng)的信息采集設(shè)備，技術(shù)人員能夠以最快的速度將反映現(xiàn)場(chǎng)水土流失問(wèn)題的圖片、影像、文字、視頻以及位置信息上傳至系統(tǒng)平臺(tái)。

通過(guò)水土保持物聯(lián)網(wǎng)的搭建，數(shù)據(jù)信息自動(dòng)采集、實(shí)時(shí)共享得以實(shí)現(xiàn)，建設(shè)現(xiàn)場(chǎng)狀況能夠得到及時(shí)反饋，有效提高監(jiān)管的時(shí)效性。

4.2 構(gòu)建水土保持監(jiān)管數(shù)據(jù)庫(kù)

水土保持信息化監(jiān)管的數(shù)據(jù)主要包括生產(chǎn)建設(shè)項(xiàng)目“天地一體化”監(jiān)管服務(wù)提供的衛(wèi)星遙感影像、無(wú)人機(jī)遙測(cè)數(shù)據(jù)、現(xiàn)場(chǎng)視頻和照片、水土保持防治責(zé)任范圍及擾動(dòng)圖斑解譯等矢量數(shù)據(jù)，水土保持設(shè)計(jì)階段的水土保持方案及評(píng)審、審批意見(jiàn)，施工期間水土保持監(jiān)測(cè)單位提供的監(jiān)測(cè)報(bào)告和現(xiàn)場(chǎng)照片等資料，水行政主管部門(mén)實(shí)施項(xiàng)目監(jiān)督檢查的文件及整改意見(jiàn)反饋等文本數(shù)據(jù)。水土流失動(dòng)態(tài)監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)包括土壤侵蝕、植被覆蓋、地形等柵格數(shù)據(jù)以及土地利用、水土保持措施布局、小流域界線或鄉(xiāng)鎮(zhèn)邊界、治理規(guī)劃和治理布局等矢量數(shù)據(jù)。由此可見(jiàn)，水土保持監(jiān)管數(shù)據(jù)具有數(shù)據(jù)量大、來(lái)源渠道和數(shù)據(jù)類(lèi)型多的特點(diǎn)，尤其是部分空間數(shù)據(jù)還需要基于專(zhuān)業(yè)的地理信息或遙感軟件才能查看和分析。因數(shù)據(jù)缺乏整合，在日常監(jiān)管中存在部分信息利用不充分，未能發(fā)揮其實(shí)際效益的問(wèn)題。

系統(tǒng)的項(xiàng)目監(jiān)管模塊，多源數(shù)據(jù)庫(kù)的建立以項(xiàng)目為單元，分為基本信息數(shù)據(jù)和動(dòng)態(tài)信息數(shù)據(jù)?；拘畔?shù)據(jù)主要為水土保持設(shè)計(jì)階段的水土保持方案及評(píng)審、審批意見(jiàn)、監(jiān)督檢查情況表、監(jiān)測(cè)單位信息、設(shè)施驗(yàn)收情況表、補(bǔ)償費(fèi)繳納情況及相關(guān)報(bào)告等，與全國(guó)水土保持監(jiān)督管理系統(tǒng)V4.0填報(bào)信息基本一致，并支持兩系統(tǒng)間的信息導(dǎo)入、導(dǎo)出，減少信息重復(fù)錄入的工作量。動(dòng)態(tài)信息數(shù)據(jù)主要以時(shí)間為一級(jí)目錄，采用時(shí)空數(shù)據(jù)庫(kù)以及GIS服務(wù)平臺(tái)技術(shù)，分別存儲(chǔ)和顯示不同時(shí)間點(diǎn)對(duì)應(yīng)的衛(wèi)星遙感影像、無(wú)人機(jī)遙測(cè)數(shù)據(jù)、三維模型、現(xiàn)場(chǎng)的視頻和照片、水土保持防治責(zé)任范圍、擾動(dòng)圖斑解譯、敏感點(diǎn)等矢量數(shù)據(jù)，以及其他相關(guān)的文檔數(shù)據(jù)。

系統(tǒng)的區(qū)域監(jiān)測(cè)模塊，多源數(shù)據(jù)的建立以監(jiān)測(cè)年份為單元，小流域界線或鄉(xiāng)鎮(zhèn)邊界數(shù)據(jù)等基本信息數(shù)據(jù)單獨(dú)存放，同樣采用時(shí)空數(shù)據(jù)庫(kù)以及GIS服務(wù)平臺(tái)技術(shù)，分別存儲(chǔ)和顯示不同監(jiān)測(cè)年份對(duì)應(yīng)的土壤侵蝕、植被覆蓋、地形、土地利用、水土保持措施布局以及治理規(guī)劃布局等動(dòng)態(tài)信息數(shù)據(jù)。

通過(guò)構(gòu)建數(shù)據(jù)庫(kù)，水行政部門(mén)可全面、動(dòng)態(tài)、便捷地查看新昌縣生產(chǎn)建設(shè)項(xiàng)目實(shí)際擾動(dòng)情況、現(xiàn)場(chǎng)調(diào)查情況以及全縣的水土流失情況等動(dòng)態(tài)信息，滿(mǎn)足更好地服務(wù)于日常監(jiān)管的要求。監(jiān)管技術(shù)服務(wù)單位可在線實(shí)時(shí)查看各項(xiàng)數(shù)據(jù)，還可按照監(jiān)管要求輸出所需的標(biāo)準(zhǔn)數(shù)據(jù)，擺脫多平臺(tái)信息獲取、空間數(shù)據(jù)成果依賴(lài)專(zhuān)業(yè)軟件和技術(shù)支撐的限制，更好地服務(wù)于日常監(jiān)管。

4.3 深化智慧水土保持監(jiān)管應(yīng)用

系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)了生產(chǎn)建設(shè)項(xiàng)目監(jiān)管、重點(diǎn)部位精準(zhǔn)監(jiān)管、水土流失監(jiān)測(cè)3大核心業(yè)務(wù)方面精細(xì)化管理，同時(shí)在此基礎(chǔ)上，構(gòu)建綜合利用、深度挖掘、智能分析等應(yīng)用模塊，全面實(shí)現(xiàn)水土保持監(jiān)管的“可看、可算、可查”。

（1）生產(chǎn)建設(shè)項(xiàng)目水土保持合規(guī)性智能分析。系統(tǒng)基于2017年12月水利部水土保持司《水利部生產(chǎn)建設(shè)項(xiàng)目水土保持方案變更管理規(guī)定（試行）》和《生產(chǎn)建設(shè)項(xiàng)目水土保持信息化監(jiān)管技術(shù)規(guī)定（試行）》的各項(xiàng)指標(biāo)要求，結(jié)合日常監(jiān)管需求，主要以二維圖屬和動(dòng)態(tài)監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)為數(shù)據(jù)源，依托GIS的空間分析能力，構(gòu)建各項(xiàng)指標(biāo)合規(guī)性分析模型，深化重點(diǎn)生產(chǎn)建設(shè)項(xiàng)目監(jiān)管，及時(shí)發(fā)現(xiàn)和處理存在的問(wèn)題。

（2）重點(diǎn)部位監(jiān)管的精準(zhǔn)性和時(shí)效性提升。在水土保持監(jiān)管過(guò)程中，棄渣場(chǎng)等重點(diǎn)部位的監(jiān)管一直是水土保持監(jiān)管的重點(diǎn)。在以往監(jiān)管中，通常依據(jù)現(xiàn)場(chǎng)查勘和經(jīng)驗(yàn)定性判斷棄渣場(chǎng)等重點(diǎn)部位是否存在水土流失問(wèn)題，監(jiān)管意見(jiàn)缺乏數(shù)據(jù)支撐。

系統(tǒng)利用大數(shù)據(jù)、圖形計(jì)算、地理信息等新技術(shù)，對(duì)重點(diǎn)生產(chǎn)建設(shè)項(xiàng)目水土保持監(jiān)測(cè)要素實(shí)現(xiàn)智能分析?；谌S空間數(shù)據(jù)獲取棄渣場(chǎng)等重點(diǎn)部位的堆渣量、占地面積等，并分級(jí)顯示堆渣體的坡度情況，以及棄渣場(chǎng)防護(hù)措施實(shí)施數(shù)量，實(shí)現(xiàn)定量分析棄渣場(chǎng)等重點(diǎn)部位的合規(guī)性情況，為精準(zhǔn)監(jiān)管提供數(shù)據(jù)支撐。同時(shí)，對(duì)于項(xiàng)目實(shí)施區(qū)域的監(jiān)控對(duì)象（主要為容易造成水土流失的挖土填埋活動(dòng)、廢棄渣土的傾倒、防護(hù)工程的安全性以及運(yùn)行狀況等），通過(guò)移動(dòng)通信等技術(shù)手段在重點(diǎn)部位布設(shè)監(jiān)控設(shè)備，系統(tǒng)中可實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)重點(diǎn)部位現(xiàn)場(chǎng)情況，及時(shí)監(jiān)管重點(diǎn)部位違法違規(guī)及整改實(shí)施情況，提高監(jiān)管的時(shí)效性。

（3）移動(dòng)端APP。系統(tǒng)移動(dòng)端作為現(xiàn)場(chǎng)數(shù)據(jù)上傳模塊，功能包括輔助現(xiàn)場(chǎng)圖斑復(fù)核、目標(biāo)點(diǎn)導(dǎo)航、現(xiàn)場(chǎng)檢查情況的圖片上傳、存在問(wèn)題上報(bào)、區(qū)域位置及面積信息采集?，F(xiàn)場(chǎng)調(diào)查的定位精度根據(jù)調(diào)查要求，分別可外接普通GPS采集設(shè)備（定位精度為米級(jí)）和高精度GPS外接設(shè)備（定位精度為厘米級(jí)）。

（4）水土流失動(dòng)態(tài)監(jiān)測(cè)。以全國(guó)水土流失動(dòng)態(tài)監(jiān)測(cè)成果為支撐，以鄉(xiāng)鎮(zhèn)為單位，分析各鄉(xiāng)鎮(zhèn)的土壤侵蝕強(qiáng)度分布、占比、消長(zhǎng)情況，發(fā)現(xiàn)水土流失問(wèn)題，通過(guò)水土保持目標(biāo)責(zé)任考核指標(biāo)體現(xiàn)出來(lái)[5]，對(duì)地方政府和領(lǐng)導(dǎo)干部落實(shí)主體責(zé)任，積極發(fā)揮其引領(lǐng)作用，進(jìn)一步推動(dòng)“補(bǔ)短板、強(qiáng)監(jiān)管”工作。

（5）智慧水土保持決策。通過(guò)水土流失監(jiān)測(cè)和信息化監(jiān)管全覆蓋發(fā)現(xiàn)新昌縣水土流失問(wèn)題，采用更加精細(xì)、及時(shí)、動(dòng)態(tài)、開(kāi)放的方式實(shí)現(xiàn)水土流失預(yù)防監(jiān)督?jīng)Q策。基于水土流失動(dòng)態(tài)監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)，適當(dāng)調(diào)整和優(yōu)化水土保持重點(diǎn)工程規(guī)劃和治理布局：對(duì)于生產(chǎn)建設(shè)項(xiàng)目擾動(dòng)區(qū)域，結(jié)合地形、土質(zhì)等數(shù)據(jù)進(jìn)行水土流失易發(fā)性評(píng)價(jià)，輔助監(jiān)管優(yōu)先級(jí)評(píng)估，從而進(jìn)一步提升監(jiān)管工作部署的科學(xué)性；在生產(chǎn)建設(shè)項(xiàng)目水土流失防治范圍以外區(qū)域，在參考治理規(guī)劃、土壤、植被等信息的基礎(chǔ)上，以土地利用、植被蓋度對(duì)土壤侵蝕的影響程度為條件有的放矢地踐行“水土保持工程補(bǔ)短板”。

5 結(jié) 語(yǔ)

新昌縣通過(guò)踐行新時(shí)代水利改革發(fā)展新思路，以數(shù)字化、網(wǎng)絡(luò)化、智能化為驅(qū)動(dòng)，構(gòu)建以多源數(shù)據(jù)存儲(chǔ)、信息實(shí)時(shí)共享、智慧監(jiān)管應(yīng)用為核心的智慧水土保持監(jiān)管系統(tǒng)。通過(guò)系統(tǒng)建設(shè)，實(shí)現(xiàn)新昌縣“全局一盤(pán)棋”的智慧水土保持綜合管理。全縣的水土保持項(xiàng)目監(jiān)管、水土保持動(dòng)態(tài)監(jiān)測(cè)等所有數(shù)據(jù)、流程進(jìn)行統(tǒng)籌管理、分析、利用，使水土保持監(jiān)管工作的層次和決策工作更加智慧和準(zhǔn)確，可成為水行政部門(mén)有力的管理抓手，為推動(dòng)社會(huì)可持續(xù)發(fā)展和生態(tài)文明建設(shè)提供技術(shù)支撐。