河南省河湖信息化監(jiān)管平臺研究與應(yīng)用

閆長位 ，李松平 ，張 鑫 ，趙海棟 ，趙雪萍 ，蘇曉玉

（1. 河南省河長制辦公室，河南 鄭州 450003；2. 河南省沙潁河流域管理局，河南 漯河 462003；3. 河南省水利科學(xué)研究院，河南 鄭州 450003；4. 商丘市水利工程管理處，河南 商丘 476000；5. 新鄉(xiāng)市天然文巖渠管理處，河南 新鄉(xiāng) 453300；6. 河南省科達(dá)水利勘測設(shè)計有限公司，河南 鄭州 450003）

全面推行河（湖）長制，是解決我國復(fù)雜水問題、維護(hù)河湖健康生命的有效舉措。按照《中共中央辦公廳 國務(wù)院辦公廳印發(fā)〈關(guān)于全面推行河長制的意見〉的通知》[1]和《中共河南省委辦公廳 河南省人民政府辦公廳關(guān)于印發(fā)〈河南省全面推行河長制工作方案〉的通知》[2]要求，要建立河湖管理保護(hù)信息發(fā)布平臺，水利部辦公廳也印發(fā)了《河長制湖長制管理信息系統(tǒng)建設(shè)指導(dǎo)意見》[3]和《河長制湖長制管理信息系統(tǒng)建設(shè)技術(shù)指南》[4]。隨著河湖管理現(xiàn)代化的需求，大數(shù)據(jù)、云計算、物聯(lián)網(wǎng)和移動互聯(lián)網(wǎng)等技術(shù)逐步應(yīng)用于河湖管理，河（湖）長制工作開展以來，全國各地先后啟動了河湖管理保護(hù)信息系統(tǒng)建設(shè)，一些專家學(xué)者開展了大量的研究。蔡陽[5]分析水利大數(shù)據(jù)發(fā)展的意義及面臨的挑戰(zhàn)，提出水利大數(shù)據(jù)發(fā)展和應(yīng)用重點。豐景春等[6]提出河長制綜合管理信息系統(tǒng)平臺框架與建設(shè)要點，針對當(dāng)前河長制落實和水利信息化建設(shè)中存在的一些問題，對下一階段如何推進(jìn)河長制綜合信息平臺順利建成、加快河長制信息化建設(shè)提出了相應(yīng)的政策建議。李永峰[7]提出建設(shè)“互聯(lián)網(wǎng) + 甘肅河長制信息管理平臺”的總體思路與框架。倪娜娜[8]以遼寧省河長制為依托，開展河長制管理信息系統(tǒng)服務(wù)模式研究與應(yīng)用。這些研究為我國河湖信息化管理打下了良好的基礎(chǔ)。由于河湖管理涉及省、市、縣、鄉(xiāng)、村等多個層級，水利、環(huán)保、住建、自然資源等多個行業(yè)，以及每個行業(yè)里面多個部門，信息孤島問題難免存在，需求多樣不可避免。為破解信息孤島、適應(yīng)需求能力差、重復(fù)建設(shè)、應(yīng)用周期長等問題，河南省河長制辦公室（以下簡稱河長辦）牢牢把握水利改革發(fā)展新形勢、新機(jī)遇、新要求，聚焦水利信息化補(bǔ)短板，突出河湖監(jiān)管，初步構(gòu)建了“天、空、地、人”立體化監(jiān)測網(wǎng)絡(luò)，建成了河南省河湖信息化監(jiān)管平臺（以下簡稱監(jiān)管平臺），有力彌補(bǔ)河長制信息化短板，強(qiáng)化河湖監(jiān)管水平。

1 監(jiān)管平臺建設(shè)的總體思路與目標(biāo)

監(jiān)管平臺建設(shè)是全面建立河長制的重要組成部分，是全面落實河長制管理思想的必要手段，通過建設(shè)覆蓋省、市、縣、鄉(xiāng)、村的多級河長制信息管理系統(tǒng)，整合現(xiàn)有的監(jiān)測監(jiān)控、巡檢巡查、社會公眾反饋等各種基礎(chǔ)數(shù)據(jù)，利用覆蓋完善的傳輸網(wǎng)絡(luò)，構(gòu)建面向各級河長、相關(guān)責(zé)任人、社會公眾的不同層次和緯度的信息管理系統(tǒng)。

在充分利用河南省政務(wù)云平臺資源及現(xiàn)有水利、水污染監(jiān)測、自然資源等相關(guān)信息資源的基礎(chǔ)上，整合現(xiàn)有各種監(jiān)測、監(jiān)控視頻、遙感及航拍影像等數(shù)據(jù)，利用高速網(wǎng)絡(luò)將整合數(shù)據(jù)快速傳至運(yùn)行于河南省電子政務(wù)云平臺的河湖信息化監(jiān)管系統(tǒng)。監(jiān)管平臺系統(tǒng)運(yùn)行后，根據(jù)河南省河長制業(yè)務(wù)需求適當(dāng)補(bǔ)充完善相關(guān)前端監(jiān)測采集設(shè)施，通過統(tǒng)分結(jié)合的方式構(gòu)建河南省河湖信息化監(jiān)管與多級業(yè)務(wù)應(yīng)用等系統(tǒng)，支持省、市、縣、鄉(xiāng)、村五級管理，通過統(tǒng)一接口規(guī)范等方式提升各級河長制信息管理系統(tǒng)建設(shè)的規(guī)范化與標(biāo)準(zhǔn)化，實現(xiàn)跨層級的信息共享，面向各級河長、工作人員、社會公眾，提供不同層次、緯度和載體的，查詢、上報、考核、管理等業(yè)務(wù)系統(tǒng)，保障河長制“六項任務(wù)”間的應(yīng)用協(xié)同，為全面推行河長制工作提供全程信息支撐。

通過監(jiān)管平臺建設(shè)，利用信息技術(shù)的實時性和高效便捷性，促進(jìn)項目進(jìn)度有效執(zhí)行，實現(xiàn)各地區(qū)河長制信息化，從而全面提升河南省河湖管理保護(hù)信息化水平[9-10]。

2 監(jiān)管平臺建設(shè)的規(guī)模與內(nèi)容

監(jiān)管平臺建設(shè)時充分運(yùn)用新興的信息技術(shù)，依托機(jī)制創(chuàng)新，接入相關(guān)已建信息采集系統(tǒng)，整合前端監(jiān)測感知信息，對河南省河道管理提供智能化的支持，并通過數(shù)據(jù)交換系統(tǒng)實現(xiàn)與外部門數(shù)據(jù)的對接，包含用戶層、業(yè)務(wù)應(yīng)用系統(tǒng)平臺、應(yīng)用支撐平臺、基礎(chǔ)設(shè)施等，具體邏輯構(gòu)架如圖 1 所示。

2.1 標(biāo)準(zhǔn)規(guī)范體系建設(shè)

監(jiān)管平臺建設(shè)在國家、行業(yè)等水利信息化相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)框架研究的基礎(chǔ)上，并在相關(guān)政策法規(guī)和共享管理機(jī)制的支撐下，重點開展信息資源、應(yīng)用支撐平臺、業(yè)務(wù)應(yīng)用、數(shù)據(jù)接口與交換等標(biāo)準(zhǔn)的研究，形成統(tǒng)一的標(biāo)準(zhǔn)規(guī)范體系。監(jiān)管平臺建設(shè)需要協(xié)調(diào)多方資源，并同多方已建系統(tǒng)進(jìn)行對接，因此需要建設(shè)標(biāo)準(zhǔn)規(guī)范體系以確保不同系統(tǒng)間數(shù)據(jù)傳輸、對接順暢，保證系統(tǒng)穩(wěn)定、高效運(yùn)行。

圖 1 邏輯構(gòu)架圖

2.2 信息資源規(guī)劃與數(shù)據(jù)庫建設(shè)

信息資源作為數(shù)據(jù)支撐層，是監(jiān)管平臺的信息源頭和基礎(chǔ)，為避免重復(fù)建設(shè)，保障數(shù)據(jù)資源的有效共享，充分利用各相關(guān)廳局部門已建的基礎(chǔ)信息數(shù)據(jù)庫，通過對現(xiàn)有河湖水域岸線、一河一檔、一河一策、水環(huán)境治理、水污染防治、水生態(tài)修復(fù)、水政執(zhí)法監(jiān)督、視頻監(jiān)控等信息，進(jìn)行收集、整合與完善，建設(shè)實用、可靠、先進(jìn)的綜合數(shù)據(jù)庫，滿足河長制信息管理系統(tǒng)信息服務(wù)要求。

根據(jù)監(jiān)管平臺建設(shè)的需要及河湖實際情況與特點，建設(shè)基礎(chǔ)、業(yè)務(wù)、監(jiān)測、空間及非結(jié)構(gòu)化的數(shù)據(jù)庫，由于數(shù)據(jù)眾多，且須與各廳局單位進(jìn)行數(shù)據(jù)交換，本研究采用 Oracle 數(shù)據(jù)庫軟件，建立高效的數(shù)據(jù)更新機(jī)制，整合信息資源，保證數(shù)據(jù)的完整性和一致性。建設(shè)內(nèi)容包括數(shù)據(jù)資源規(guī)劃、收集整編錄入、維護(hù)與管理，以及數(shù)據(jù)庫建設(shè)等。

2.3 應(yīng)用支撐平臺建設(shè)

建立統(tǒng)一的應(yīng)用支撐平臺，為綜合信息服務(wù)、一河一策、考核監(jiān)督等業(yè)務(wù)應(yīng)用系統(tǒng)提供可靠穩(wěn)定的支撐，提供基于統(tǒng)一技術(shù)架構(gòu)的業(yè)務(wù)開發(fā)與運(yùn)行支撐環(huán)境，為上層應(yīng)用建設(shè)提供基礎(chǔ)框架和底層通用服務(wù)，為數(shù)據(jù)存取和集成提供運(yùn)行平臺，實現(xiàn)信息共享。

在河南省水利廳 GIS 平臺、全省一張基礎(chǔ)底圖的基礎(chǔ)上，定制開發(fā)河長制地圖服務(wù)。河南省水利一張圖平臺僅提供基礎(chǔ)及常規(guī)水利專題等底圖，河長制等各業(yè)務(wù)系統(tǒng)自身所需業(yè)務(wù)專題地圖需要自行定制。

統(tǒng)一身份認(rèn)證接口開發(fā)是在河南省政務(wù)云平臺統(tǒng)一身份認(rèn)證的基礎(chǔ)上進(jìn)行端口對接與開發(fā)的，開發(fā) Web 端、移動 App 端及公眾平臺端的統(tǒng)一身份認(rèn)證接口服務(wù)，可實現(xiàn)與省政務(wù)云平臺統(tǒng)一身份認(rèn)證的無縫對接。

統(tǒng)一用戶管理接口開發(fā)是在河南省政務(wù)云平臺統(tǒng)一用戶管理的基礎(chǔ)上進(jìn)行端口對接與開發(fā)的，開發(fā) Web 端、移動 App 端及公眾平臺端的統(tǒng)一用戶管理接口服務(wù)，可實現(xiàn)與省政務(wù)云平臺統(tǒng)一用戶管理的無縫對接。

工作流引擎用于業(yè)務(wù)管理等相關(guān)業(yè)務(wù)流程的定制和執(zhí)行，通過工作流引擎可以方便、快捷地為相關(guān)業(yè)務(wù)制定流程。工作流引擎能夠幫助用戶適應(yīng)流程多變性的需求，并且在流程發(fā)生變化時維持易維護(hù)性和低成本性。

消息中間件為河南省河長制信息管理系統(tǒng)提供高效、靈活的消息同步，以及異步傳輸處理、存儲轉(zhuǎn)發(fā)、可靠傳輸?shù)裙δ?，在?fù)雜的網(wǎng)絡(luò)和應(yīng)用系統(tǒng)環(huán)境下確保消息安全、可靠、高效送達(dá)。通過與河南省政務(wù)云平臺溝通，消息中間件需要由自身專門采購。

在數(shù)據(jù)交換過程中，將不同形式的數(shù)據(jù)通過Web Service 和 REST 接口調(diào)用方式下發(fā)或上傳到目標(biāo)系統(tǒng)，從而實現(xiàn)異構(gòu)系統(tǒng)跨地域、平臺、安全認(rèn)證方式系統(tǒng)之間的數(shù)據(jù)交換。從技術(shù)和業(yè)務(wù) 2 個核心角度建立數(shù)據(jù)交換體系架構(gòu)，實現(xiàn) IT 能力的服務(wù)化，并為 SOA 架構(gòu)體系的建立打下良好的基礎(chǔ)。

2.4 業(yè)務(wù)應(yīng)用系統(tǒng)平臺建設(shè)

業(yè)務(wù)應(yīng)用系統(tǒng)平臺建設(shè)涵蓋 Web 端、河長 App及公眾平臺端 3 個部分，為河長、巡查及公眾用戶提供相應(yīng)服務(wù)。監(jiān)管平臺部署于河南省政務(wù)云，接入河南省水利廳及相關(guān)廳局現(xiàn)有系統(tǒng)，以獲取相關(guān)數(shù)據(jù)，實現(xiàn)數(shù)據(jù)資源共享。Web 端、河長 App 及公眾平臺端基于后端數(shù)據(jù)庫，實現(xiàn)一數(shù)一源，保證信息數(shù)據(jù)的高效互通。

3 監(jiān)管平臺建設(shè)特色

河南省是全國唯一跨長江、黃河、淮河、海河四大流域的省份，境內(nèi)河流眾多，流域面積在30 km2以上的河流有 1 839 條，其中流域面積超過10 000 km2的河流有 11 條[11]，靠人海戰(zhàn)術(shù)實現(xiàn)監(jiān)管全覆蓋需要投入大量的人力、物力和財力。監(jiān)管平臺建設(shè)突出“人防 + 技防”，通過構(gòu)建衛(wèi)星遙感、無人機(jī)監(jiān)測、視頻監(jiān)控和河長巡河等“天、空、地、人”立體化監(jiān)測網(wǎng)絡(luò)，可進(jìn)一步強(qiáng)化河湖監(jiān)管，補(bǔ)齊信息短板，推動各級河長的精細(xì)化與現(xiàn)代化管理。

3.1 天上遙感

利用衛(wèi)星遙感對河南省 30 km2面積以上的1 839 條河流和 51 個湖泊的衛(wèi)星影像圖進(jìn)行遙感核查，廣泛獲取信息，找出可疑圖斑，建立相應(yīng)屬性信息，掌握可疑問題情況，實現(xiàn)天上監(jiān)控全覆蓋，為河長巡河、各級暗訪核查提供基礎(chǔ)依據(jù)。河長巡河前，通過天上遙感發(fā)現(xiàn)河湖“四亂問題”并進(jìn)行現(xiàn)場情況核實，示例問題位置示意圖如圖 2 所示，衛(wèi)星影像圖如圖 3 所示，現(xiàn)場核實圖如圖 4 所示。

圖 2 問題位置示意圖

圖 3 衛(wèi)星影像圖

圖 4 現(xiàn)場核實圖

3.2 空中監(jiān)測

利用無人機(jī)機(jī)動靈活的特性，對重要敏感區(qū)域進(jìn)行定期或不定期的遙感作業(yè)，及時掌握水系、水體、水利工程，以及工廠企業(yè)及其排污口的基礎(chǔ)信息，對侵占河道和非法采砂等現(xiàn)象做到零死角實時、準(zhǔn)確、高精度的監(jiān)控，為各級河長的監(jiān)管提供高效、便捷的服務(wù)。

3.3 地面監(jiān)控

將河南省已建河道、水庫、山洪災(zāi)害等各類視頻監(jiān)控系統(tǒng)融合接入監(jiān)管平臺，在砂石資源豐富的河道新建成 1 920 個河道監(jiān)控終端，實行 24 h 地面視頻實時監(jiān)控。通過視頻監(jiān)控圖像，利用人工智能進(jìn)行深度學(xué)習(xí)，對河湖岸線、采砂車船、河湖水量水位、黑臭水體、垃圾漂浮物等進(jìn)行判斷，自動識別河湖管護(hù)中異常情況，并通知有關(guān)人員及時進(jìn)行處置，實現(xiàn)應(yīng)急智慧的功能，實現(xiàn)重要河段、水域地面監(jiān)控的全覆蓋。

3.4 河長巡河

針對河南省 18 個地市、202 個縣區(qū)、2 200 多個鄉(xiāng)鎮(zhèn)及上萬個行政村莊，近 5 萬名河長（巡河員）手機(jī)性能參差不一，人員水平高低不同等情況，開發(fā)了操作更加簡單、兼容性更好的巡河小程序，助推基層河長巡河，對照巡河制度對還未開展巡河的河長及時提醒，督促其履職盡責(zé)，實現(xiàn)河長巡河全程信息化，達(dá)到問題早發(fā)現(xiàn)，早上報，早處理。

4 監(jiān)管平臺應(yīng)用效果

監(jiān)管平臺的河長一張圖、巡河管理、事件管理、專項上報、考核監(jiān)督、河長手冊、協(xié)同管理、業(yè)務(wù)管理、統(tǒng)計分析等功能模塊已全面投入使用，增強(qiáng)了河長制監(jiān)管的針對性、準(zhǔn)確性和時效性，打造了智慧化河（湖）長管理體系。

4.1 實現(xiàn)業(yè)務(wù)管理全覆蓋

專項上報、業(yè)務(wù)管理、統(tǒng)計分析等模塊，分別為水體全覆蓋、“六項任務(wù)”、3 個清單銷號、“清四亂”專項、黃河岸線利用項目專項整治、農(nóng)村河湖填報等，提供錄入統(tǒng)計、查詢，報表、臺賬導(dǎo)出等功能，并能自動生成情況報告模板，可為河南省河湖水資源保護(hù)、水域岸線管理、水污染防治、水環(huán)境治理、水生態(tài)修復(fù)及執(zhí)法監(jiān)管等多領(lǐng)域，提供全方位、多層次、多渠道的綜合服務(wù)和技術(shù)支撐，優(yōu)化了管理流程，提升了河湖信息化管理水平。

4.2 實現(xiàn)地域職責(zé)全覆蓋

采用面向?qū)ο蟮亩嘟K端聯(lián)合應(yīng)用模式，構(gòu)建了智能化的監(jiān)管平臺，打造了縱向省、市、縣、鄉(xiāng)、村近 5 萬名河長及河長辦人員在線協(xié)同，橫向多業(yè)務(wù)部門在線協(xié)作的“天、空、地、人”立體化全天候監(jiān)測監(jiān)控監(jiān)管體系。目前，省、市、縣、鄉(xiāng)、村五級注冊河長及河長辦人員共 48 508 個，錄入河流共 5 681 條，劃分省、市、縣、鄉(xiāng)、村五級責(zé)任河段共計 56 024 段。2020 年度累計使用平臺巡河231 萬余次，日平均巡河 5 300 余次，日平均訪問20 萬人次，實現(xiàn)了地域職責(zé)全覆蓋。通過微信公眾號累計推送新聞公告、政務(wù)信息等 1 100 條。

4.3 實現(xiàn)高效辦公全覆蓋

基于“互聯(lián)網(wǎng) +”的智慧監(jiān)管平臺，建立了河南省河湖信息管理的水利一張圖，采用大數(shù)據(jù)技術(shù)，將河南省河流管理監(jiān)測、業(yè)務(wù)及其他行業(yè)的數(shù)據(jù)進(jìn)行統(tǒng)一匯總存儲，形成河流管理大數(shù)據(jù)。通過智能移動終端，為各級河長和河長辦人員提供河長信息服務(wù)、協(xié)同管理、巡查管理、統(tǒng)計展示等 Web 端重要服務(wù)功能的移動端訪問。河長手冊模塊中錄入一河一策 18 篇、一河一檔 18 篇、3 個清單 110 個、文件制度 300 余份，實現(xiàn)了電子化，方便了信息查詢，有效提高了工作效率。

5 結(jié)語

通過利用現(xiàn)有水利、環(huán)保、自然資源等部門的相關(guān)信息，整合各種監(jiān)測、監(jiān)控視頻、遙感及航拍影像等數(shù)據(jù)，建成了支持省、市、縣、鄉(xiāng)、村五級應(yīng)用的監(jiān)管平臺，為部門間的數(shù)據(jù)和信息交流，決策分析、深度挖掘提供輔助支持。監(jiān)管平臺的建設(shè)使用，最大限度地發(fā)揮了河長制信息公開、河長履職、各級溝通互動的作用，增強(qiáng)了河（湖）長制監(jiān)管的針對性、準(zhǔn)確性和時效性，實現(xiàn)了河（湖）長制管理工作地域人員、職責(zé)、業(yè)務(wù)管理和信息監(jiān)控的全覆蓋，以河長制的信息化助推河長治，為實現(xiàn)“河暢、水清、岸綠、湖凈、景美”的美好目標(biāo)提供現(xiàn)代化的技術(shù)基礎(chǔ)。由于河（湖）長制工作涉及水利、環(huán)保、自然資源、住建等多個行業(yè)，加之河（湖）長制工作的重要性、歷史遺留問題的復(fù)雜性和河湖保護(hù)的長期性，決定了河（湖）長制信息化建設(shè)不可能一蹴而就，因此要把河長制信息化建設(shè)作為重要任務(wù)納入重要日程，充分利用衛(wèi)星遙感、視頻監(jiān)控、無人機(jī)等技術(shù)手段加強(qiáng)河湖管護(hù)，建立“天、空、地、人”立體化全天候監(jiān)測監(jiān)控體系，以信息化推進(jìn)河湖管理現(xiàn)代化。