寧夏水土保持管理平臺建設(shè)實踐與探索

［摘要］ 依據(jù)水利部和寧夏回族自治區(qū)水利廳信息化工作部署，寧夏回族自治區(qū)水土保持監(jiān)測總站分批建成了集5個子系統(tǒng)19個模塊的寧夏水土保持管理平臺，供自治區(qū)、市、縣三級水土保持管理部門和生產(chǎn)建設(shè)項目等相關(guān)單位、專家使用。平臺在建設(shè)期、質(zhì)保期、運維期穩(wěn)定運行，全面支撐全區(qū)水土保持工作線上開展。分析了平臺建設(shè)項目概況，總結(jié)了海量數(shù)據(jù)挖掘、關(guān)鍵因子智能化提取、資源整合共享、土壤侵蝕模型開發(fā)、智能化監(jiān)管技術(shù)等平臺建設(shè)的5方面問題，介紹了平臺總體框架、技術(shù)路線和模塊功能，歸納了數(shù)據(jù)底座建設(shè)、統(tǒng)一平臺搭建、業(yè)務(wù)化轉(zhuǎn)型推進和監(jiān)管效能精準發(fā)揮4個方面的成效，以及堅持“問題導(dǎo)向”建設(shè)原則、“邊建邊用”推廣應(yīng)用模式、“建管結(jié)合”運維方式、“底線思維”保障安全4個方面的建設(shè)管理經(jīng)驗。

［中圖分類號］ S157[文獻標識碼] ADOI：10.3969/j.issn.1000-0941.2024.08.016

［引用格式］ 王霄，張國軍，馬文濤，等.寧夏水土保持管理平臺建設(shè)實踐與探索[J].中國水土保持，2024（8）：59-63.

按照水利部信息化工作總體要求，依據(jù)寧夏回族自治區(qū)水利廳（以下簡稱“水利廳”）工作部署，寧夏回族自治區(qū)水土保持監(jiān)測總站（以下簡稱“總站”）于2018—2021年搶抓機遇，創(chuàng)新方式，分年度建成了寧夏水土保持管理平臺，供自治區(qū)、市、縣三級水土保持管理部門和生產(chǎn)建設(shè)項目等相關(guān)單位、專家使用，平臺有效支撐了建設(shè)期、質(zhì)保期、運維期3個階段全區(qū)多項水土保持業(yè)務(wù)的線上開展。

1項目概述

2018年，水利廳印發(fā)《寧夏回族自治區(qū)水土流失動態(tài)監(jiān)測規(guī)劃（2018—2022年）》，部署了自2018年起各年度開展省級監(jiān)測區(qū)水土流失動態(tài)監(jiān)測等相關(guān)事宜。為實現(xiàn)水土保持管理工作提質(zhì)增效，總站充分利用自治區(qū)政務(wù)云，基于云計算、大數(shù)據(jù)、遙感和GIS等現(xiàn)代技術(shù)，分批建成了集預(yù)防監(jiān)督、綜合治理、監(jiān)測評價、綜合應(yīng)用和移動APP 5個子系統(tǒng)19個模塊的寧夏水土保持管理平臺（見圖1），并采用“建成一批、投入一批”的模式完成了平臺建設(shè)及應(yīng)用推廣。該項目2018年立項開工，2021年11月完成開發(fā)并在2021—2022年的質(zhì)保期內(nèi)不斷完善各項功能，2022年順利通過水利廳竣工驗收。在2022年11月至今歷時1 a多的平臺運行維護期內(nèi)，總站對部分功能進行了補充完善和優(yōu)化升級，支撐了水利部部署的水土流失動態(tài)監(jiān)測、生產(chǎn)建設(shè)項目水土保持監(jiān)管、重點工程信息化管理、規(guī)劃評估等工作的開展，推進了全區(qū)1 120座淤地壩管理、生產(chǎn)建設(shè)項目水土保持方案監(jiān)管、監(jiān)測站點數(shù)據(jù)整編和自動化集成、小流域劃分等工作實現(xiàn)現(xiàn)代化轉(zhuǎn)型升級，水土保持本底數(shù)據(jù)資源不斷豐富，全區(qū)水土保持管理效率大幅提升，水土保持信息化、智能化與生態(tài)文明建設(shè)進一步融合［1］。

2平臺總體框架及技術(shù)路線

2.1問題的提出

寧夏水土保持工作經(jīng)過多年的積累，形成了大量的文稿、表單、矢量數(shù)據(jù)等資源，因此對充分挖掘數(shù)據(jù)價值、實現(xiàn)數(shù)字賦能的要求十分迫切。水土流失動態(tài)監(jiān)測要實現(xiàn)對土地利用、水土保持措施的圖斑自動提取，并與坡度、坡長、氣象等因子融合分析水土流失消長狀況，生產(chǎn)建設(shè)項目水土保持監(jiān)管要實現(xiàn)對疑似違法違規(guī)圖斑的自動識別等，都對水土保持信息化工作提出了更高的要求。經(jīng)過總結(jié)和歸納，制約水土保持快速發(fā)展的問題主要聚焦如下幾個方面：一是如何實現(xiàn)多尺度、多過程和多系統(tǒng)海量空天地的多維數(shù)據(jù)融合并深度挖掘揭示其內(nèi)在規(guī)律；二是如何實現(xiàn)基于信息技術(shù)的氣象-生態(tài)-地形地貌-人為活動等關(guān)鍵因子的智能化提??；三是如何實現(xiàn)基于數(shù)據(jù)標準化和監(jiān)測監(jiān)管標準化的大數(shù)據(jù)智能評價模型構(gòu)建和精度提升；四是如何實現(xiàn)基于監(jiān)測點到面上智慧監(jiān)管、事后處理到事前預(yù)測、行業(yè)管理到公眾服務(wù)、資源整合共享到業(yè)務(wù)系統(tǒng)處理；五是如何破解水土保持智能化監(jiān)測監(jiān)管急需突破的關(guān)鍵技術(shù)。項目按照“問題導(dǎo)向、需求導(dǎo)向”的原則，聚焦業(yè)務(wù)中產(chǎn)生的真實問題，開展了認真思考、研究和實踐。

2.2技術(shù)路線

寧夏水土保持管理平臺主要以解決業(yè)務(wù)中存在的問題為突破點，以水土保持生產(chǎn)建設(shè)活動監(jiān)督管理、水土流失綜合治理和水土流失監(jiān)測管理三大業(yè)務(wù)為主線，以水土保持因子智能化提取為基礎(chǔ)，創(chuàng)新水土保持監(jiān)測監(jiān)管體系與智能化管理關(guān)鍵技術(shù)，構(gòu)建協(xié)同多維平臺，并在寧夏省級監(jiān)測區(qū)水土流失動態(tài)監(jiān)測、水土保持重點工程監(jiān)管、生產(chǎn)建設(shè)項目遙感監(jiān)管、淤地壩管理、小流域劃分等國家任務(wù)與地方管理實踐中加以應(yīng)用。寧夏水土保持管理平臺技術(shù)路線見圖2。圖2寧夏水土保持管理平臺技術(shù)路線

2.3平臺總體框架

平臺設(shè)計按照國家水土保持信息化建設(shè)要求，綜合考慮自治區(qū)、市、縣三級水土保持部門應(yīng)用，統(tǒng)籌分析不同層級水土保持業(yè)務(wù)痛點、各項業(yè)務(wù)工作開展流程、各類數(shù)據(jù)生產(chǎn)方式、各種數(shù)據(jù)存儲方式、不同級別數(shù)據(jù)傳輸方式等，確保監(jiān)測數(shù)據(jù)可向平臺歸集，實現(xiàn)與現(xiàn)有國家水土保持平臺的數(shù)據(jù)交互與融合。平臺總體框架包括數(shù)據(jù)采集層、計算機網(wǎng)絡(luò)傳輸層、數(shù)據(jù)資源層、應(yīng)用支撐層、業(yè)務(wù)應(yīng)用層和應(yīng)用交互層6個層級，以及標準規(guī)范、系統(tǒng)集成2個體系。寧夏水土保持管理平臺設(shè)計總體框架見圖3。

2.4平臺主要子系統(tǒng)功能模塊

2.4.1綜合治理子系統(tǒng)

綜合治理子系統(tǒng)能實現(xiàn)水土保持規(guī)劃指引、水土保持重點工程全流程管理、水土保持規(guī)劃評估和淤地壩管理工作等，由規(guī)劃指引、重點工程管理、規(guī)劃評估、淤地壩管理4個模塊構(gòu)成。其中，規(guī)劃指引模塊實現(xiàn)了全區(qū)1 222條小流域水土保持和土壤侵蝕情況自動圖3寧夏水土保持管理平臺設(shè)計總體框架

計算，并疊加多年水土流失綜合治理工程數(shù)據(jù)，為精準治理提供支撐；重點工程管理模塊主要是實現(xiàn)水土保持重點工程及圖斑精細化管理，由各縣水土保持行政管理部門將數(shù)據(jù)錄入平臺，總站按照周調(diào)度方式每周將數(shù)據(jù)同步更新至國家水土保持填報平臺，為各級水土保持部門扁平化掌握工程進度提供依據(jù)；規(guī)劃評估模塊根據(jù)七部委聯(lián)合下發(fā)的考核評估任務(wù)，對全區(qū)年度水土流失治理任務(wù)完成情況進行抽查核查、空間復(fù)核、統(tǒng)計分析、綜合評估等，支撐了多年度考核評估工作開展；淤地壩管理模塊采集和錄入了全區(qū)1 120座淤地壩的基本信息及“三個責任人”情況，提高了淤地壩管理效能。

2.4.2預(yù)防監(jiān)督子系統(tǒng)

預(yù)防監(jiān)督子系統(tǒng)能實現(xiàn)生產(chǎn)建設(shè)項目水土保持方案上報和管理、生產(chǎn)建設(shè)項目水土保持疑似違法違規(guī)圖斑全過程全鏈條監(jiān)管等，由項目監(jiān)管、區(qū)域監(jiān)管、生產(chǎn)建設(shè)項目填報、水土保持方案評分4個模塊構(gòu)成。其中，項目監(jiān)管模塊主要是實現(xiàn)各級批復(fù)生產(chǎn)建設(shè)項目水土保持方案的分級監(jiān)管，方便自治區(qū)、市、縣級水土保持管理部門隨時掌握項目方案審批、措施落實、監(jiān)督檢查、設(shè)施驗收、規(guī)費征收、數(shù)據(jù)錄入完整性等情況；區(qū)域監(jiān)管模塊通過兩期遙感影像對比發(fā)現(xiàn)生產(chǎn)建設(shè)項目水土保持疑似違法違規(guī)圖斑，將圖斑分配到具體復(fù)核人現(xiàn)場核查，通過“核、認、查、改”全流程輔助開展全鏈條水土保持監(jiān)管；生產(chǎn)建設(shè)項目填報模塊供生產(chǎn)建設(shè)項目相關(guān)單位填報生產(chǎn)建設(shè)項目監(jiān)測、監(jiān)理、驗收、評估等數(shù)據(jù)，真正實現(xiàn)了“一網(wǎng)通辦”；水土保持方案評分模塊利用評分規(guī)則拒絕不合格方案通過評審，保證水土保持方案報告書（報告表）質(zhì)量，進一步增強方案質(zhì)量評審的客觀性、公正性，并支撐實時查看水土保持方案報告書（報告表）評分結(jié)果，以及后續(xù)開展水土保持全鏈條監(jiān)管和方案質(zhì)量倒查，可快速實現(xiàn)水土保持方案評審結(jié)果溯源。

2.4.3監(jiān)測評價子系統(tǒng)

監(jiān)測評價子系統(tǒng)實現(xiàn)了全區(qū)12個水土保持監(jiān)測站點自動化采集數(shù)據(jù)的匯集和整編、水土流失動態(tài)監(jiān)測遙感解譯、侵蝕計算等，由定點監(jiān)測、遙感解譯及侵蝕計算3個模塊構(gòu)成。其中，定點監(jiān)測模塊主要用于對水土保持監(jiān)測站點基本信息、數(shù)據(jù)上報、數(shù)據(jù)“一鍵整編”、設(shè)備配置等進行管理和檢查；遙感解譯模塊根據(jù)各年度水土流失動態(tài)監(jiān)測技術(shù)指南，按程序通過解譯標志建立、遙感解譯、樣本抽查、現(xiàn)場復(fù)核和省級現(xiàn)場抽查等，對比前后兩年遙感影像，解譯土地利用類型、 王霄等：寧夏水土保持管理平臺建設(shè)實踐與探索水土保持措施等數(shù)據(jù)，支撐省級復(fù)核及現(xiàn)場核查工作開展，方便管理部門和作業(yè)人員提高工作效率，并在國內(nèi)首次將水土保持動態(tài)監(jiān)測業(yè)務(wù)與信息化進行深度融合；侵蝕計算模塊主要是根據(jù)各侵蝕因子數(shù)據(jù)，以縣級行政區(qū)為單元自動計算當前年度土壤侵蝕情況，自動生成包含4張專題圖、102張成果表的最終成果，為摸清全區(qū)水土流失狀態(tài)提供數(shù)據(jù)支撐。

2.4.4綜合應(yīng)用子系統(tǒng)

綜合應(yīng)用子系統(tǒng)實現(xiàn)了全區(qū)水土保持綜合狀況“一屏掌握”，由小流域輔助、數(shù)字水保信息圖、數(shù)據(jù)概覽和資源管理4個模塊構(gòu)成。其中，小流域輔助模塊基于DEM和遙感影像，建立小流域圖斑的拓撲關(guān)系，形成基于匯流關(guān)系和行政區(qū)劃的小流域管理單元，實現(xiàn)了在三維場景下小流域基礎(chǔ)地理信息、社會經(jīng)濟現(xiàn)狀、土地利用、植被蓋度、水土流失治理成果的呈現(xiàn)；數(shù)字水保信息圖模塊將遙感影像、土地利用、水土保持區(qū)劃、土壤侵蝕、水系圖等信息圖層與水土保持規(guī)劃、水土保持監(jiān)督、水土流失治理、水土保持監(jiān)測等管理圖層疊加，構(gòu)建了寧夏水土保持綜合管理“一張圖”，實現(xiàn)了數(shù)據(jù)實時獲取、呈現(xiàn)、計算分析、輔助管理等，為政府決策和社會公眾提供信息服務(wù)；數(shù)據(jù)概覽模塊基于水土保持基礎(chǔ)數(shù)據(jù)、業(yè)務(wù)數(shù)據(jù)、空間數(shù)據(jù)、視頻圖像監(jiān)控數(shù)據(jù)等，實現(xiàn)水土保持業(yè)務(wù)數(shù)據(jù)整合分析，通過水土保持數(shù)據(jù)分析進行統(tǒng)一匯總及差距分析，從時間、空間、業(yè)務(wù)等多角度輔助領(lǐng)導(dǎo)決策；資源管理模塊是對水土保持圖層文件進行統(tǒng)一管理，從而方便工作人員下載查閱。

2.4.5移動APP子系統(tǒng)

移動APP為水土流失動態(tài)監(jiān)測、重點水土保持工程監(jiān)管、生產(chǎn)建設(shè)項目遙感監(jiān)管、水土保持規(guī)劃評估工作提供野外驗證、現(xiàn)場復(fù)核等技術(shù)手段支撐。

3實踐效果

自2019年建成了第一批平臺應(yīng)用至今，總站不斷豐富水土保持本底數(shù)據(jù)資源，建設(shè)完善業(yè)務(wù)重點功能，迄今已服務(wù)于443個自治區(qū)、市、縣三級水土保持部門用戶和1 279個生產(chǎn)建設(shè)項目相關(guān)單位，平臺總訪問量已超60萬人次，水土保持決策、管理和服務(wù)水平全面提升。平臺及其土壤侵蝕自動計算分析和成果管理關(guān)鍵技術(shù)于2020年、2021年連續(xù)列入《水利先進實用技術(shù)重點推廣指導(dǎo)目錄》，并于2022年、2023年連續(xù)列入《成熟適用水利科技成果推廣清單》。

3.1多年序列數(shù)據(jù)資源匯集，形成水土保持數(shù)據(jù)底座

平臺實現(xiàn)了多年序列匯集信息的數(shù)據(jù)挖掘、數(shù)據(jù)分析及業(yè)務(wù)梳理，已完成2018年至今水土流失動態(tài)監(jiān)測、國家水土保持重點工程和淤地壩、生產(chǎn)建設(shè)項目遙感監(jiān)管和水土保持方案監(jiān)管、1 222條小流域劃分成果、40余a定點監(jiān)測數(shù)據(jù)等重要信息的匯集和全面應(yīng)用。

3.2搭建統(tǒng)一協(xié)同平臺，支撐各類數(shù)據(jù)挖掘應(yīng)用

平臺按照 3個維度對全區(qū)水土保持概況“一網(wǎng)通查”，線上辦理各類水土保持相關(guān)業(yè)務(wù)。一是從業(yè)務(wù)維度分類了解水土流失治理、水土保持監(jiān)督、水土保持監(jiān)測三大業(yè)務(wù)任務(wù)目標和完成情況，為監(jiān)管效能發(fā)揮提供充分依據(jù)；二是從時間維度掌握“十四五”時期以及各年度水土保持工作開展情況，將全區(qū)水土保持各項業(yè)務(wù)趨勢“一盤掌握”；三是從層級維度支撐自治區(qū)、市、縣三級水土保持部門對管轄范圍內(nèi)工作全面監(jiān)管，為各級水土保持管理部門通過平臺實時了解各時期、各業(yè)務(wù)工作開展情況提供充分支撐。全區(qū)水土流失狀況和水土保持率、水土流失治理面積和投資、重點工程治理面積及投資、重點工程類型及實施進展，以及生產(chǎn)建設(shè)項目水土保持方案審批、自主驗收報備、遙感監(jiān)管狀況等工作信息均能在平臺內(nèi)“一網(wǎng)通查”。

3.3平臺全面應(yīng)用，助力水土保持業(yè)務(wù)信息化轉(zhuǎn)型

水土保持監(jiān)測、水土保持監(jiān)督、水土流失治理三大業(yè)務(wù)在平臺內(nèi)均能實現(xiàn)全流程線上辦理。例如，2018年水土流失動態(tài)監(jiān)測1個縣18張水土流失監(jiān)測成果表的計算時間大約需要1個月，而目前水土流失監(jiān)測成果表增加到了102張，通過平臺，即使在工作量大幅增加的情況下也可將單縣計算時長壓縮到30 min以內(nèi)，效率提升了1 000多倍。生產(chǎn)建設(shè)項目水土保持遙感監(jiān)管聚焦“是否造成水土流失、是否落實水土保持措施”，利用不同時相的衛(wèi)星遙感影像進行判讀與解譯。2019年起每年常態(tài)化開展生產(chǎn)建設(shè)項目水土保持遙感監(jiān)管工作2期，自治區(qū)及時將2期疑似違法違規(guī)圖斑按照管轄范圍下發(fā)至各縣（市、區(qū)），各縣（市、區(qū)）通過平臺移動APP子系統(tǒng)對疑似違法違規(guī)圖斑進行現(xiàn)場核查，對“程序合規(guī)”的生產(chǎn)建設(shè)項目上傳相關(guān)佐證材料，對存在“未批先建”“未批先棄”等違法違規(guī)行為的生產(chǎn)建設(shè)項目進行認定和查處。自治區(qū)級水土保持單位通過平臺開展全區(qū)生產(chǎn)建設(shè)項目水土保持違法行為“核、認、查、改”全鏈條調(diào)度。

3.4現(xiàn)代化技術(shù)保障，水土保持監(jiān)管效能精準發(fā)揮

平臺充分利用云計算、遙感、GIS、無人機、大數(shù)據(jù)等信息技術(shù)保障水土保持監(jiān)管工作。全區(qū)共有172個生產(chǎn)建設(shè)項目監(jiān)測單位、67個監(jiān)理單位、722個方案編制單位、228個評估驗收單位，通過平臺，這些單位可以將項目建設(shè)情況報至全區(qū)各級水土保持管理部門審查審批。在平臺運維期研發(fā)上線的“水土保持規(guī)劃指引”模塊，能通過疊加水土流失動態(tài)監(jiān)測、水土保持率、水土保持措施、小流域等數(shù)據(jù)，自動計算全區(qū)1 222條小流域的水土保持率和土壤侵蝕情況，并支持任意圈畫計算水土保持率功能，為全區(qū)各級水土保持部門開展精準化水土流失治理提供了科學(xué)支撐。

4結(jié)論

寧夏水土保持管理平臺自2018年開始建設(shè)，2019—2021年分四批投入使用，經(jīng)歷了平臺建設(shè)期、質(zhì)保期、驗收期和運維期，始終平穩(wěn)支撐全區(qū)水土保持重要工作線上開展。平臺的成功應(yīng)用及推廣主要得益于：一是堅持“問題導(dǎo)向”的建設(shè)原則。建設(shè)初期帶著解決侵蝕量計算效率低下、人為水土流失監(jiān)管單一、水土流失治理工程管理不規(guī)范等實際工作問題梳理信息化建設(shè)需求，打好應(yīng)用基礎(chǔ)。二是堅持“邊建邊用”推廣應(yīng)用模式?？紤]到項目資金籌措難度大、建設(shè)周期長等問題，堅持“建成一個、應(yīng)用一個”的方式，在實踐中對功能不完善、性能不兼容等問題進行及時調(diào)整，為項目順利驗收、全區(qū)三級部署應(yīng)用提供了應(yīng)用支撐。三是堅持“建管結(jié)合”運維方式。制定《寧夏水土保持管理平臺管理辦法（試行）》《寧夏回族自治區(qū)水土保持監(jiān)測總站網(wǎng)絡(luò)安全事件應(yīng)急處置方案》，建立網(wǎng)絡(luò)安全重保時段網(wǎng)絡(luò)安全7×24 h值班值守制度和平臺用戶備案程序，在平臺2022年11月質(zhì)保期結(jié)束后，啟動平臺運維“周調(diào)度、月總結(jié)、季考核”考核機制，不斷完善平臺運維管理體系，持續(xù)解決平臺功能與水利部銜接不足、功能落后、漏洞修補不及時、基層職工不會用等問題，延長了平臺生命周期。四是堅持“底線思維”，保障網(wǎng)絡(luò)安全。依托水利廳技術(shù)服務(wù)團隊定期開展平臺漏洞掃描和滲透測試，按時開展網(wǎng)絡(luò)安全等級保護測評，及時進行源代碼安全審計，將平臺2臺關(guān)鍵服務(wù)器自互聯(lián)網(wǎng)域向電子政務(wù)外網(wǎng)域遷移整合，關(guān)閉建設(shè)期開通的24個非必要端口，從技術(shù)、物理、代碼層級降低平臺被攻入的路徑風險，強化了安全保障。下一步，總站將遵循“需求牽引、應(yīng)用至上、數(shù)字賦能、提升能力”的智慧水利建設(shè)總要求，充分挖掘數(shù)據(jù)價值，開展水土保持智慧化決策分析探索，為生態(tài)文明建設(shè)做出更大貢獻。

[參考文獻]

[1] 張紅麗，羅志東.我國水土保持信息化發(fā)展成效[J].中國水土保持，2021（7）：5-8.

收稿日期： 2024-03-26

第一作者： 王霄（1989—），女，寧夏中寧人，高級工程師，碩士，主要從事水土保持、水利信息化、網(wǎng)絡(luò)安全工作。

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（責任編輯李楊楊）