貴州水文巡測信息化的發(fā)展現(xiàn)狀與建議
——以黔南自治州為例

羅健瑞，崔忠偉，曾 俊，張 健，夏錦林，桑海偉

（1.貴州省黔南自治州水文水資源局，貴州 都勻 558099；2.貴州師范學(xué)院 數(shù)學(xué)與大數(shù)據(jù)學(xué)院，貴州 貴陽 550018）

0 引 言

水文巡測是推進(jìn)水文工作現(xiàn)代化的重要舉措和必由之路，目前其工作方式已經(jīng)升級為巡測和自動監(jiān)測方式，極大地提高了工作效率、降低了工作成本。為貫徹落實水文高質(zhì)量發(fā)展要求，加快推進(jìn)水文巡測信息化、現(xiàn)代化建設(shè)步伐，提升水文服務(wù)經(jīng)濟(jì)社會發(fā)展的能力勢在必行。

貴州省黔南布依族苗族自治州（簡稱黔南州）位于我國西南內(nèi)陸地區(qū)。一方面，黔南州境內(nèi)河流處在長江和珠江兩大水系上游交錯地帶，水資源豐富，流域面積為26 193.2 km，共有中、小河流 117 條，流程超過 5 000 km，年均降水量約1 300 mm，當(dāng)降水量較高時，暗河水滿、溢出地面。另一方面，黔南州地處喀斯特巖溶發(fā)育地區(qū)，容易干早。因此，在為黔南州水資源管理、水生態(tài)文明建設(shè)等工作提供支持方面，當(dāng)?shù)氐乃难矞y工作將發(fā)揮更為重要的基礎(chǔ)性作用。

在分析黔南州水文巡測信息化的發(fā)展現(xiàn)狀及存在問題的基礎(chǔ)上，提出水文巡測信息化的發(fā)展建議，為黔南州乃至貴州省的水文巡測信息化發(fā)展提供參考。

1 水文巡測信息化的發(fā)展現(xiàn)狀及存在問題

1.1 發(fā)展現(xiàn)狀

近年來，黔南州全面推動“巡測優(yōu)先、駐測結(jié)合、測報自動、應(yīng)急補(bǔ)充”的工作方式，在服務(wù)黔南州發(fā)展的相關(guān)涉水事務(wù)工作中取得了顯著成效。

一方面，黔南州相繼建成了“貴州省防汛抗旱指揮系統(tǒng)”“三峽梯調(diào)遙測系統(tǒng)”“貴州省中小河流（洪水易發(fā)區(qū)）水文監(jiān)測系統(tǒng)”“貴州省中小河流水文監(jiān)測系統(tǒng)”及“黔南州墑情監(jiān)測系統(tǒng)”，至今，共建設(shè)了392個水雨站點，提高了黔南州境內(nèi)監(jiān)測站網(wǎng)的密度，同時，升級優(yōu)化了各類水文信息的監(jiān)測與傳輸系統(tǒng)，為黔南州的防汛抗旱工作提供了更為準(zhǔn)確的決策支撐。

另一方面，建成水功能區(qū)監(jiān)測斷面、市州界水質(zhì)考核斷面和國家水資源監(jiān)控能力建設(shè)監(jiān)測點共200余個，通過密集監(jiān)測，為水資源管理提供更準(zhǔn)確的水質(zhì)水量監(jiān)測數(shù)據(jù)。

1.2 存在問題

根據(jù)《全國水文基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)規(guī)劃（2013—2020年）》提出的目標(biāo)，結(jié)合其他水文巡測發(fā)達(dá)地區(qū)的成果及未來發(fā)展趨勢，黔南州的水文巡測信息化工作還存在一些不足。

1.2.1 水情數(shù)字化基礎(chǔ)有待夯實

首先，水情監(jiān)測站網(wǎng)雖然已覆蓋了黔南州的主要區(qū)域，但與區(qū)域全覆蓋的目標(biāo)還有一定差距。其次，由于原有技術(shù)的局限，巡測數(shù)據(jù)能夠?qū)崟r采集上傳但不能完成數(shù)據(jù)可靠性和準(zhǔn)確性的實時判定，存在工作效率低、成本高等問題。最后，水文設(shè)施的建設(shè)和設(shè)備的購置已實現(xiàn)信息化管理，但涵蓋水文設(shè)施設(shè)備需求、規(guī)劃、設(shè)計、購置、巡檢、運行和維護(hù)的全生命周期信息管理平臺依然缺失。

1.2.2 多源水文信息共享融合度有待提高

目前，利用遙感、激光雷達(dá)、無人機(jī)（船）等先進(jìn)的非接觸式測報技術(shù)采集了數(shù)據(jù)、圖片、視頻等多源水文信息，但這些水文信息基本處于獨立存儲和處理的狀態(tài)，需要進(jìn)一步共享融合空天地監(jiān)測數(shù)據(jù)，實現(xiàn)水情測報信息互聯(lián)互通。

1.2.3 洪水預(yù)測預(yù)報智能化水平有待提升

已建立的“專班預(yù)報、聯(lián)合會商、滾動訂正”預(yù)報機(jī)制為提高洪水預(yù)報精度發(fā)揮了積極作用，但洪水預(yù)測預(yù)報的智能化程度仍處于較低水平。根據(jù)智能化國家水網(wǎng)建設(shè)的要求，需加大基于大數(shù)據(jù)、人工智能、風(fēng)險評估等新技術(shù)的新一代洪水預(yù)報系統(tǒng)的建設(shè)力度。

1.2.4 水文信息服務(wù)的社會影響力有待提升

目前，我國已經(jīng)建立了中央、流域、省、地市、縣五級水情預(yù)警發(fā)布體系，但預(yù)警發(fā)布渠道較為單一，社會公眾無法通過微信公眾號、抖音等新興自媒體平臺獲取水文信息，導(dǎo)致其參與度較低，亟待解決洪水影響范圍內(nèi)預(yù)警信息公益推送、打通預(yù)警發(fā)布“最后一公里”的問題。此外，面向應(yīng)急搶險、城市防洪等雨水情特種服務(wù)產(chǎn)品數(shù)量不足，滿足不同行業(yè)對于水文信息服務(wù)個性化需求的能力不強(qiáng)。

2 水文巡測信息化的發(fā)展建議

2.1 構(gòu)建基于大數(shù)據(jù)技術(shù)的水文巡測智能管控系統(tǒng)

圍繞新時期治水方針，為進(jìn)一步提升水文服務(wù)水平，結(jié)合貴州省大數(shù)據(jù)發(fā)展戰(zhàn)略，以大數(shù)據(jù)與水文巡測深度融合為發(fā)展目標(biāo)，構(gòu)建基于大數(shù)據(jù)技術(shù)的水文巡測智能管控系統(tǒng)，積極發(fā)揮該系統(tǒng)對于水文巡測發(fā)展的決策信息支撐作用，為水文巡測工作提供科學(xué)的、精準(zhǔn)的管理手段。

2.2 加強(qiáng)水情數(shù)字化基礎(chǔ)建設(shè)及管理

利用基于大數(shù)據(jù)技術(shù)的水文巡測智能管控系統(tǒng)為加強(qiáng)水情數(shù)字化基礎(chǔ)建設(shè)及管理提供科學(xué)指導(dǎo)和決策支持。

一是加強(qiáng)現(xiàn)有水情數(shù)字化基礎(chǔ)設(shè)施的優(yōu)化、升級和管理，包括如下幾方面：

（1）水情監(jiān)測站網(wǎng)布局的優(yōu)化。通過水文巡測智能管控系統(tǒng)建立水情監(jiān)測站網(wǎng)布局圖，分析現(xiàn)有站網(wǎng)節(jié)點間的關(guān)聯(lián)特性并建立相關(guān)模型，為后續(xù)新增節(jié)點、優(yōu)化站網(wǎng)布局提供決策依據(jù)，為最終實現(xiàn)站網(wǎng)全覆蓋打下堅實基礎(chǔ)。

（2）部分現(xiàn)有技術(shù)的升級改造。在分析現(xiàn)有技術(shù)不足的基礎(chǔ)上，以提高效率、兼顧經(jīng)濟(jì)成本為原則，有計劃地對部分現(xiàn)有技術(shù)進(jìn)行升級改造，例如，建立巡測數(shù)據(jù)校驗?zāi)Ｐ?，并借助微信小程序和后臺管理程序?qū)崿F(xiàn)巡測數(shù)據(jù)的采集、上傳和智能判定，解決傳統(tǒng)的現(xiàn)場采集后返回數(shù)據(jù)中心校驗工作方式效率低下的問題。

（3）泛在互聯(lián)水文業(yè)務(wù)網(wǎng)的完善。依托現(xiàn)有通信網(wǎng)絡(luò)，升級網(wǎng)絡(luò)核心設(shè)備并應(yīng)用軟件定義網(wǎng)絡(luò)技術(shù)、優(yōu)化網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)，有選擇性地應(yīng)用IPv6、5G等新技術(shù)，構(gòu)建覆蓋各級各類相關(guān)涉水單位全面互聯(lián)互通的水文業(yè)務(wù)網(wǎng)，切實增強(qiáng)水文資源動態(tài)調(diào)配能力。

（4）集約高效基礎(chǔ)環(huán)境的構(gòu)建。整合已有水文基礎(chǔ)設(shè)施資源，進(jìn)一步優(yōu)化會商和視頻會議等系統(tǒng)，構(gòu)建集約、高效的水文基礎(chǔ)環(huán)境。

（5）水文設(shè)施設(shè)備的全生命周期管理。根據(jù)水文設(shè)施設(shè)備的建設(shè)、購置、運行和維護(hù)的工作規(guī)范、流程，建立水文設(shè)施設(shè)備的全生命周期管理系統(tǒng)。

二是利用遙感、傳感等技術(shù)，充分整合各類資源，構(gòu)建物聯(lián)化的空天地一體化水文感知網(wǎng)，擴(kuò)大江河湖泊水系、水利設(shè)施等監(jiān)測范圍，不斷完善監(jiān)測要素和內(nèi)容。

2.3 推進(jìn)多源水文信息共享融合

目前貴州省在水文信息采集及處理工作中存在部分?jǐn)?shù)據(jù)單機(jī)處理、各數(shù)據(jù)源標(biāo)準(zhǔn)不統(tǒng)一、缺乏統(tǒng)一的管理平臺等問題，形成了多個水文信息孤島，阻礙了水文巡測信息化工作的發(fā)展。在今后的工作中，將遵循國家、省水文資料在線整編的規(guī)范、標(biāo)準(zhǔn)，以水文巡測智能管控系統(tǒng)為依托，融合空天地監(jiān)測數(shù)據(jù)，標(biāo)準(zhǔn)化各類數(shù)據(jù)集，開展河流水文映射工作，實現(xiàn)多源水文信息的共享融合。

2.4 提高洪水預(yù)測預(yù)報智能化水平

以加快推進(jìn)新一代洪水預(yù)報系統(tǒng)建設(shè)工作為目標(biāo)，通過提升水文巡測智能化水平以促進(jìn)洪水預(yù)測預(yù)報的精細(xì)化發(fā)展，提高防洪體系中的預(yù)報、預(yù)警、預(yù)演、預(yù)案等工作的科學(xué)化水平。

一是加強(qiáng)與科研院所的合作，重點研究洪水演進(jìn)等水文基礎(chǔ)規(guī)律，借助智能化技術(shù)實現(xiàn)洪水預(yù)報模型參數(shù)的動態(tài)調(diào)整以適應(yīng)變化。

二是利用降雨量預(yù)報成果，結(jié)合區(qū)域?qū)嶋H情況，開展徑流預(yù)測、降水區(qū)域預(yù)報，提高短中長期預(yù)報精度。

三是強(qiáng)化洪水影響預(yù)報和風(fēng)險預(yù)警工作。首先，構(gòu)建重點防洪區(qū)域的數(shù)字化場景，開展調(diào)度預(yù)演，以支撐洪水預(yù)報調(diào)度的精準(zhǔn)決策。其次，對中小河流洪水預(yù)警指標(biāo)進(jìn)行實時監(jiān)測，實現(xiàn)智能化預(yù)警。最后，提高洪水演算的計算精度，實現(xiàn)點線面洪水風(fēng)險評估。

2.5 提升水文信息服務(wù)社會能力

積極響應(yīng)社會公眾對水文信息服務(wù)日益增長的需求，深入推進(jìn)水文信息社會化服務(wù)，提升水文信息服務(wù)的社會影響力和公信力。

一是拓寬水文信息預(yù)警發(fā)布通道。在現(xiàn)有水情預(yù)警發(fā)布體系的基礎(chǔ)上，借助微信公眾號、抖音、今日頭條等自媒體平臺，協(xié)調(diào)通信運營商等，實現(xiàn)基于洪水影響區(qū)域內(nèi)的精準(zhǔn)定位水情預(yù)警發(fā)布及推送。

二是提升水文信息服務(wù)社會的能力。既要深挖水資源管理、水生態(tài)環(huán)境修復(fù)等服務(wù)領(lǐng)域的需求，又要積極響應(yīng)其他行業(yè)的需求，設(shè)計并提供更加精細(xì)化、種類豐富的服務(wù)產(chǎn)品，提升水文信息的支撐服務(wù)能力。

3 結(jié) 語

新時代賦予水文工作新的使命，也對水文巡測信息化工作提出更多更高的要求。為解決水文巡測信息化工作中存在的問題，構(gòu)建基于大數(shù)據(jù)技術(shù)的水文巡測智能管控系統(tǒng)，以系統(tǒng)為支撐，不斷改進(jìn)改革水文巡測中的各項工作，已成為水文巡測信息化發(fā)展的重要任務(wù)。而這一長期而艱巨的任務(wù)，需要整合各方優(yōu)質(zhì)資源、統(tǒng)籌計劃、合理安排，才能達(dá)到目標(biāo)。