水利行業(yè)基本數(shù)據(jù)體系初步探索
——以湖南省為例

紀煒之

（湖南省水利水電科學研究院，湖南 長沙 410007）

引 言

“治水興利，人水和諧”已受到全社會高度關注。為提高水利行業(yè)服務能力，更好地營造“江河安瀾，洪旱無虞”的生存環(huán)境，按照“需求牽引、應用至上、數(shù)字賦能、提升能力”要求，構建具有預報、預警、預演、預案功能的智慧水利體系已成為現(xiàn)實需求。其中，數(shù)字化既是智慧水利的主線，又是智慧水利的基礎，支撐精準化決策。新中國成立以來，通過水利普查、水利統(tǒng)計等一系列基礎性工作，水利行業(yè)數(shù)字化已取得一定成果，但仍存在基礎工作不足的問題，導致數(shù)據(jù)統(tǒng)計口徑不一致、數(shù)據(jù)動態(tài)更新遲緩、空間分布不清晰、資產(chǎn)效益不明確。

湖南省作為水利大省，水情是湖南省最大的省情。本文擬從湖南水利實際出發(fā)，結合水安全戰(zhàn)略規(guī)劃、水利統(tǒng)計、普查成果，通過分析研究提出水利基本數(shù)據(jù)探索思路，全面摸清水利家底，動態(tài)、客觀、系統(tǒng)評價湖南水利發(fā)展整體狀況，以期提升水利數(shù)字化水平，發(fā)現(xiàn)水利發(fā)展薄弱環(huán)節(jié)，指明發(fā)展的方向。

1 水利基本數(shù)據(jù)界定

水利基本數(shù)據(jù)是反映水利基本情況、治理能力及行業(yè)發(fā)展的重要基本要素信息。既包括水利基礎信息、基本情況，如水面、河湖、水資源、水工程、水資產(chǎn)等，又包括反映水利行業(yè)發(fā)展情況，如體現(xiàn)節(jié)水、防洪、飲水、用水、生態(tài)、治理等能力的數(shù)據(jù)。既涵蓋“水”，也涵蓋“盆”，更包括保障“水”和“盆”安全運行以及被保障安全的人、物、工程、事件等的具體體現(xiàn)。

2 水利基本數(shù)據(jù)現(xiàn)狀

新中國成立以來，湖南省曾開展過3 次比較集中的普查工作，但普查收集的數(shù)據(jù)并不是完全意義上的基本數(shù)據(jù)。1958 年湖南省農(nóng)業(yè)廳水利工程局，為滿足群眾性的中小型水利工程規(guī)劃設計需要，編印了《全省各級河流概況資料》。隨著“農(nóng)業(yè)學大寨”群眾運動的蓬勃發(fā)展，水利事業(yè)蒸蒸日上，自1973 年起應用1955—1958 年國家測繪總局出版的1/50 000 地形圖，對全省5 km 以上河流流域面積、長度、坡降進行量算，于1977年由湖南省水文總站編制了《湖南河流特征》。進入新世紀以后，為全面了解水利發(fā)展狀況，提高水利服務經(jīng)濟社會發(fā)展能力，2010—2012 年開展了第一次全國水利普查，對河流湖泊、水利工程、河湖開發(fā)治理保護、水土保持、水利單位等多方面涉水信息進行細致摸查，出版了《湖南省水利普查公報》。隨著信息技術的發(fā)展，水利各業(yè)務部門根據(jù)自身需求不斷開發(fā)水資源、水利統(tǒng)計、水庫大壩注冊登記、堤防水閘等業(yè)務系統(tǒng)，開展了更為詳細的普查工作。同時，結合已有成果形成了“湖南水利一張圖”。

3 存在問題

歷次相關普查，獲取的數(shù)據(jù)均為湖南水利事業(yè)發(fā)展提供了重要依據(jù)，但仍存在以下問題：

1）空間管理意識不足。隨著水利行業(yè)管理的縱向深入，河湖劃界、水利工程劃界等工作相繼展開，明確行業(yè)管理范圍的意識逐漸增強，同時隨著生態(tài)環(huán)保理念的深入以及遙感測繪技術的普及，由河湖、溝渠、水庫、山塘等構成的水面面積日益受到重視，河湖空間數(shù)據(jù)備受行業(yè)關注，這些都是現(xiàn)有普查工作所無法做到的。

2）數(shù)據(jù)更新機制不完善。現(xiàn)有水普數(shù)據(jù)距今已十余年，河湖、水庫、堤防、泵站等數(shù)據(jù)都發(fā)生較大變化，雖偶有更新，但工作較為分散，滿足不了行業(yè)管理需求。

3）數(shù)據(jù)統(tǒng)計口徑不一。因管理工作需要，河湖、水利工程以及水利行政事務過程中產(chǎn)生大量的統(tǒng)計數(shù)據(jù)，因需求不同，統(tǒng)計分類不同，最終導致各統(tǒng)計數(shù)據(jù)間產(chǎn)生矛盾。

4）資產(chǎn)效益理念不強。長期以來水利被視為公益行業(yè)，需通過國家投資安排建設項目，不產(chǎn)生經(jīng)濟效益，但隨著工程本身的建成運行，其資產(chǎn)價值發(fā)生變化，加之水利工程保護的客體本身具備價值，應定期分類評估，作為后續(xù)水利行業(yè)建設投融資的依托。

水利基本數(shù)據(jù)一方面需要準確定位工程空間位置及范圍，另一方面需要了解每個工程蘊含的豐富基礎信息及基本狀態(tài)?，F(xiàn)階段來看，水利基本數(shù)據(jù)“量”、“域”以及資產(chǎn)上存在的家底不清的現(xiàn)象，一定程度上阻礙了湖南水利行業(yè)的可持續(xù)發(fā)展，也難以保障湖南水安全戰(zhàn)略的有效實施。因此，如何收集、整理、發(fā)掘、管理和使用這些信息，是水利基本數(shù)據(jù)研究的主要任務。

4 總體設計

4.1 技術路徑

基本數(shù)據(jù)體系建設需先制定工作框架，明確要收集哪些領域的數(shù)據(jù)，在此基礎上，整編完善已有數(shù)據(jù)，補充新增數(shù)據(jù)，通過水利基本數(shù)據(jù)初步研判、行業(yè)大數(shù)據(jù)分析、公眾涉水相關監(jiān)督，整合行業(yè)、政府、社會資源，共同推進水利行業(yè)整體發(fā)展（詳見圖1）。

圖1 技術路徑圖

4.2 體系組成

根據(jù)基本數(shù)據(jù)的面向?qū)ο?，基本?shù)據(jù)體系由基本情況、基本數(shù)據(jù)集、名錄、數(shù)據(jù)庫平臺四部分組成。其中基本情況及基本數(shù)據(jù)集為反映水利基本情況及水利管理水平的高度概括數(shù)據(jù)，為基本數(shù)據(jù)體系的內(nèi)在核心；名錄為對應于水利基本情況及基本數(shù)據(jù)集面向社會公眾的基礎信息數(shù)據(jù)，為基本數(shù)據(jù)體系的外在體現(xiàn)；數(shù)據(jù)庫為提煉基本數(shù)據(jù)、名錄的最原始數(shù)據(jù)，實現(xiàn)水利對象記錄、統(tǒng)計的同時也能結合“地圖”實現(xiàn)空間信息展示，為基本數(shù)據(jù)體系的數(shù)據(jù)之源。

4.3 基本框架

根據(jù)湖南省實際情況、水安全戰(zhàn)略規(guī)劃及相關文件精神，基本數(shù)據(jù)框架涵蓋水面、河湖、水資源、水工程、水資產(chǎn)、節(jié)水、防洪安全、飲水安全、用水安全、生態(tài)安全、治理能力建設、洞庭湖12 項，涉及基礎、功能、專題3 類144 項基本數(shù)據(jù)項（見表1），系統(tǒng)、全面反映湖南水利基本情況、發(fā)展及服務社會水平。

表1 湖南水利基本數(shù)據(jù)項

4.4 關鍵技術

4.4.1 基本數(shù)據(jù)項獲取

144 項基本數(shù)據(jù)項除水面面積、固定資產(chǎn)賬面價值、水資源價值、水利工程經(jīng)濟效益4 項需開展專項研究外，其它數(shù)據(jù)項均可通過數(shù)據(jù)平臺統(tǒng)計分析獲取。

1）水面面積。水面面積主要利用收集的光學遙感與雷達遙感影像，通過云量篩選、分辨率重采樣、多波段合成及地理投影、自動提取等手段，反演提取水體，同時結合水文站點實測資料，校核水陸交界帶水體識別精度，修正水面面積的精度。

2）固定資產(chǎn)賬面價值。水工程資產(chǎn)屬專項資產(chǎn)，可通過重置成本法（評估值=重置成本×綜合成新率）單項評估獲取。通常分為機器設備、水工建筑物、房屋及構筑物三大類。

3）水資源價值。水資源價值為發(fā)電用水、蓄水、航運、生態(tài)等價值總和，其中除生態(tài)價值通過考慮污染水體去除成本的凈化價值與棲息地效益以外，其它各水資源價值均采用單價與數(shù)量累積進行粗略估算。

4）水利工程經(jīng)濟效益。參照《水利建設項目經(jīng)濟評價規(guī)范》（SL 72－2013）水工程經(jīng)濟后評價防洪效益的計算，按照項目可減免的災害損失和可增加的土地開發(fā)利用價值計算。

4.4.2 數(shù)據(jù)庫平臺

收集、治理和存儲水利相關的各類結構化和非結構化數(shù)據(jù)資源。為基本數(shù)據(jù)平臺的數(shù)據(jù)統(tǒng)計分析、專題展示、公報生成等功能提供數(shù)據(jù)支撐。

1）數(shù)據(jù)治理

●數(shù)據(jù)標準與處理。根據(jù)水利數(shù)據(jù)庫表結構及標識符相關標準，構建標準化的水利基本數(shù)據(jù)字段模板，新增數(shù)據(jù)的同時，制定系統(tǒng)平臺間數(shù)據(jù)映射標準，實現(xiàn)與水利統(tǒng)計、大壩注冊等系統(tǒng)的對接，保證數(shù)據(jù)交換的準確性。此外，根據(jù)數(shù)據(jù)標準，對接口采集數(shù)據(jù)、新增數(shù)據(jù)進行規(guī)范化處理。

●數(shù)據(jù)審核。加工后的數(shù)據(jù)需通過人工審核后入庫，確保數(shù)據(jù)的準確性。

2）數(shù)據(jù)統(tǒng)計分析

●數(shù)據(jù)檢索。提供一站式數(shù)據(jù)指標檢索和可視化分析平臺，根據(jù)需要選擇水利業(yè)務模型和水利基本數(shù)據(jù)指標，并生成可視化圖表，在編輯工具中直接引用。

●數(shù)據(jù)分析。根據(jù)已梳理的河湖、水工程、水資源等144 項基本數(shù)據(jù)，構建指標本體。利用機器學習和分布式計算技術，構建機器學習模型，為多種水利業(yè)務提供支撐。

●智能公報。建立省級基本數(shù)據(jù)公報模板，設定發(fā)布周期。根據(jù)預設模板，自動整合相關指標，生成公報底稿，經(jīng)審核后可發(fā)布。同時，提供素材庫、數(shù)據(jù)統(tǒng)計分析圖表等編輯工具，人工編輯生成公報。

5 結 語

水利基本數(shù)據(jù)工作對于新時期水利跨越式發(fā)展具有十分重要的意義，是落實水安全戰(zhàn)略規(guī)劃的重要基礎，其不僅涉及水利行業(yè)自身和水資產(chǎn)等方面，更涉及到電力、航運、農(nóng)業(yè)等部門，是一項長期性的工作。后續(xù)實踐建設過程中，需進一步與相關行業(yè)對接，實現(xiàn)共建共享，共同為數(shù)字水利提供技術支撐。