我國水土保持信息化發展成效

張紅麗，羅志東

(水利部 水土保持監測中心，北京 100055)

自《中華人民共和國水土保持法》1991年頒布實施以來，我國水土保持工作取得了可喜的成績，特別是2011年3月1日新水土保持法頒布實施，成為我國水土保持法制建設的又一個新的重要里程碑，標志著我國水土保持事業進入了一個新的發展時期。新水土保持法在全面系統闡述水土保持規劃、預防、治理和監督等法律規定的同時，對水土保持監測與信息化工作也提出了新的更高的要求。水土保持工作是水土流失預防和治理的基礎，是國家生態文明建設決策和考核的依據，而信息化是水土保持現代化的必然途徑和重要保障，是新時期水土保持事業的重要抓手。近年來，各地緊緊圍繞水利部黨組決策部署和新時期水土保持工作思路，大力踐行新時代水利精神，全面推進水土保持信息化持續健康發展，在水土保持信息化頂層設計、信息系統開發、數據庫建設和新技術應用等方面均取得了明顯成效。

1 水土保持信息化頂層設計與推動成效顯著

1.1 水土保持信息化規劃與實施方案

為統籌推進全國水土保持信息化工作，引領并指導地方各級規范開展信息化工作，根據《全國水利信息化發展“十二五”規劃》《全國水土保持信息化發展綱要(2008—2020年)》，2013年水利部印發了《全國水土保持信息化規劃(2013—2020年)》(以下簡稱《規劃》)。作為水土保持信息化工作的頂層設計，《規劃》按照國家和水利信息化的總體要求，緊密圍繞水土保持發展目標，以需求為導向，統籌規劃、統一標準、突出重點、穩步推進、分級建設，加強資源整合，完善工作機制，全面提升了水土保持信息化水平。根據《規劃》的總體要求，為進一步加快推進全國水土保持信息化工作，明確2014—2016年水土保持信息化發展目標、工作重點和保障措施，水利部于2014年印發了《全國水土保持信息化實施方案》，明確了水土保持信息化工作緊密圍繞水土保持事業發展目標，以信息資源開發利用為中心，以數據庫建設和系統開發應用為重點，以需求為導向，加強資源統籌和信息共享，完善水土保持信息化工作發展機制，全面提升水土流失監測預報、水土保持綜合治理和監督管理能力，推進水土保持從傳統管理方式向信息化、現代化管理方式轉變，全面提升全國水土保持信息化和現代化水平。

1.2 政策性文件

為確保地方各級開展信息化工作有制可依、有規可守、有序可循，切實做好階段性工作目標的政策支撐和保障，按照《規劃》確定的工作思路，統籌落實階段性信息化工作任務，水利部辦公廳分別于2014年和2017年印發了《全國水土保持信息化工作2015—2016年實施計劃》(辦水保〔2015〕88號)、《全國水土保持信息化工作2017—2018年實施計劃》(辦水保〔2017〕39號)，分階段明確了工作目標和重點，提出了系統軟硬件環境建設、數據庫建設、應用系統開發完善及監管示范等方面的任務，指導各級水土保持信息化工作整體有序推進。

2019年，在前兩輪水土保持信息化實施計劃工作成果的基礎上，為全面推進信息技術手段在水土保持監管工作中的應用，將信息化監管工作由試點應用推廣到全國范圍，由短期實施改變為常態化開展，水利部辦公廳發布了《關于推進水土保持監管信息化應用工作的通知》(辦水保〔2019〕198號)，對今后一段時期水利部、各省級水行政主管部門開展遙感監管工作提出了新的要求：明確了水利部和省級遙感監管工作的頻次，以及對信息化手段應用和監管數據錄入的要求；針對生產建設項目和國家水土保持重點工程信息化監管，首次提出了在建及自主驗收核查項目使用無人機和移動終端進行現場檢查。監管信息化應用是新時期強化水土保持監管的一項十分重要的工作。該文件的發布，對水土保持信息化監管工作起到了積極的推動作用。全國水土保持信息化工作進入了一個全面快速發展的新階段。

1.3 技術規范及標準

為推進水土保持信息系統及數據資源建設，指導和規范水土保持數據采集、存儲和系統運行維護等方面的工作，水利部在水利信息化技術標準的基礎上，不斷補充和完善水土保持信息化技術標準與相關技術規定。在技術標準方面，現行標準共有4個，涉及數據采集(分類編碼)、數據存儲、系統運行維護等3個方面。數據采集類標準有《小流域劃分及編碼規范》(SL 653—2013)[目前已并入《水利對象分類與編碼總則》(SL/T 213—2020)]；數據存儲類標準主要有《水土保持數據庫表結構與標識符》(SL 513—2011)、《水土保持元數據》(SL 628—2013)[已并入《水利信息核心元數據》 (SL 473—2010)]；系統運行維護類標準主要有《水土保持信息管理技術規程》(SL 341—2006)(修訂中)。這些技術標準規范了小流域劃分、命名、編碼規則，水土保持信息分類、應用與發布、安全與維護，以及水土保持數據庫建設和數據共享，提高了水土保持信息服務能力和水平。在技術規定方面，針對日益加強的水土保持信息化監管工作，水利部辦公廳于2018年1月印發了《生產建設項目水土保持信息化監管技術規定(試行)》(辦水保〔2018〕17號)，2018年6月印發了《國家水土保持重點工程信息化監管技術規定(試行)》(辦水保〔2018〕107號)，規范并加強了生產建設項目和國家水土保持重點工程信息化監管工作，明確了監管對象、內容、技術方法和要求，保證了監管工作質量，提高了監管水平。這些文件及標準規范的制定，進一步夯實了水土保持信息化工作基礎，推進了信息資源共享，指導和促進了水土保持信息化工作的規范化開展。

2 水土保持業務系統開發不斷深入

2.1 全國水土保持信息管理系統

為滿足新時期水土保持信息化業務發展需求，構建安全便捷的信息系統、及時準確的信息服務體系和科學高效的水土保持決策支撐體系，提升水土保持行業管理和科學決策水平，水利部組織開發了包含監督管理、綜合治理和監測評價等業務的全國水土保持信息管理系統。該系統分為上報端和管理端(上報端采用C/S結構，管理端采用B/S結構)，實現了“一級部署、五級應用”，即系統部署在水利部信息中心，水利部、流域管理機構、省、市、縣五級水利水保部門通過App和網頁訪問系統，開展業務工作。2018年，根據“水土保持一張圖”的思路，水利部完成了水土保持信息系統升級整合工作，實現了統一認證、單點登錄、統一用戶訪問控制，多項業務應用系統單一入口，不同業務應用之間的數據共享，以及在同一個數據庫標準、同一張圖上對水土保持信息資源共享和業務協同的全面支撐。

2.1.1 水土保持監督管理系統

水土保持監督管理系統主要服務于生產建設項目水土保持監督業務管理，集水土保持方案管理、項目實施、監督檢查、監測監理、設施驗收、補償費征收、行政執法、查詢統計等多項業務為一體。通過制定全面、合理和科學的系統數據標準，實現水土保持監督管理業務網絡、審批程序的信息環環相扣和各部分業務數據的一致，并形成以水土保持方案、水土保持措施驗收、生產建設項目監管和行政執法管理等信息為主的數據庫，有效規范各級水土保持監督管理部門及其工作人員的工作行為，提高行政和執法能力，為各級水土保持監督管理部門利用系統數據資源開展綜合分析、科學決策提供信息支撐。

2.1.2 水土保持綜合治理系統

水土保持綜合治理系統主要服務于小流域綜合治理、全國坡耕地水土流失綜合治理、東北黑土區侵蝕溝綜合治理和黃土高原塬面保護、病險淤地壩除險加固、水土保持工程建設以獎代補試點等5類國家水土保持重點工程的項目管理工作。系統主要面向水利部、流域管理機構、省級、市級和縣級水行政主管部門五級用戶，具有重點治理項目的前期管理、計劃管理、實施管理、檢查驗收等四大階段業務信息的在線填報、上傳、統計和分析功能，實現了對國家重點治理項目以“圖斑—項目片區—項目區—縣—省—國家”為主線的全過程、信息化、精細化管理。

2.1.3 水土保持監測評價系統

水土保持監測評價系統主要服務于全國水土流失動態監測與公告項目的數據管理。根據全國水土流失動態監測與公告項目的監測內容和任務特點，該系統由水力侵蝕小流域(監測點)、風力侵蝕監測點、水土流失重點預防區和重點治理區，以及生產建設項目集中區等五部分組成。該系統不僅能滿足全國水土流失動態監測與公告數據的上報和管理要求，而且盡量兼顧對歷史數據的管理和應用，能對項目水土流失動態監測數據進行上報和管理，提高項目管理能力和信息應用服務水平。

2.2 地方水土保持信息管理系統

在水利部統一、共性信息系統開發與應用的基礎上，省級水土保持管理部門根據本地業務特色和實際需要，利用省級資金自行開發建設本級信息管理系統。據統計，目前全國共有19個省份建設了省級水土保持信息管理系統，分別為北京市、內蒙古自治區、山西省、上海市、江蘇省、浙江省、安徽省、福建省、山東省、河南省、湖北省、廣東省、重慶市、四川省、貴州省、云南省、陜西省、甘肅省和寧夏回族自治區。省級信息管理系統主要在水利部需求的基礎上，結合省級實際，通過水土保持數據庫、數據采集體系、應用支撐平臺、業務應用系統、水土保持模型等建設，實現本地區水土保持信息全面整合、共享和綜合管理，以及日常業務處理電子化、網絡化、流程化。值得說明的是，貴州省開發的信息管理系統除實現以上功能外，還開發了資料分析與集成展示功能，實現了數據的集成展示與共享，建立了“水土保持一張圖”，針對具體業務需求開展了基于數據平臺的數據分析與預測預報能力構建及業務應用系統開發；河南省信息管理系統搭建了水土流失預報模型、綜合治理工程實施效益評價模型及淤地壩安全自動化監測系統，實現了水土流失動態監測線上審核。

3 水土保持數據庫建設日趨完善

數據庫是水土保持信息化建設的核心，不僅是實現水土保持信息化目標的基本保障，還決定著水土保持信息化能否具有生命力和可持續性。按照水利部黨組提出的“以水利信息化帶動水利現代化”發展思路，結合全國土壤侵蝕普查、水土流失動態監測、水土保持遙感監管等工作，各級水利部門積極推動水土保持數據庫建設，不斷豐富和完善數據類型、數據結構，并形成了基礎類和應用類數據庫。其中，基礎類數據庫主要是基礎地理數據庫，應用類數據庫包括水土保持監督管理、綜合治理、動態監測和遙感監管等方面的數據庫。目前，部級水土保持數據存儲量為41 TB左右。

3.1 基礎數據庫

基礎數據庫是整個數據庫系統的基礎管理庫，其他各數據庫的建立均依賴于基礎數據庫。各業務數據映射到具體的行政區劃、流域等基礎地理信息上，分為基礎地理信息數據庫和基礎專題數據庫。基礎地理信息數據庫主要包括行政區劃、流域分布、河流分布、小流域分布、小流域基本信息、溝道、坡度、植被覆蓋度、土壤類型、土地利用等空間信息；基礎專題數據庫主要包含土壤侵蝕類型區劃和水土保持重點防治區劃。數據量約為0.02 TB。

3.2 監督管理數據庫

監督管理數據庫內容主要包含生產建設項目，以及水土保持方案從上報、審批、監督檢查到驗收評估的過程管理數據。截至2020年底，水利部、省、市、縣四級共錄入生產建設項目水土保持方案35萬余個，數據量約為4.62 TB。

3.3 綜合治理數據庫

綜合治理數據庫主要內容包括坡改梯、革命老區、侵蝕溝塬面、丹江口、小流域治理、淤地壩和以獎代補7類項目管理數據，數據量約為0.26 TB。

3.4 監測評價數據庫

監測評價數據庫內容涉及水利普查數據、2007—2017年國家重點監測區域水土流失動態監測數據、2018—2019年全國動態監測數據、監測點數據和水土保持防治區監測數據等，數據量約為18.34 TB。

3.5 遙感監管數據庫

2019年起，地方水行政主管部門利用無人機等遙感手段開展了生產建設項目和水土保持重點工程水土保持信息化監管，陸續形成了省級遙感監管加密，生產建設項目、重點工程信息化監管遙感正射影像、矢量文件及相關基礎資料數據庫，數據量約為18.23 TB。2019—2020年地方水行政主管部門共開展生產建設項目信息化監管2 408個、國家重點工程信息化監管項目1 091個。遙感監管數據庫建立后，地方水行政主管部門或水土保持監測機構可以定期將數據直接傳送至國家基礎數據庫，在提高數據精度的同時，縮短了水土保持基礎數據的更新周期，可為國家制定和調整水土保持政策提供最新的參考數據。

4 新技術在水土保持監管工作中持續發揮效力

近年來，水利部持續推進“3S”、移動通信、智能終端、無人機等先進技術手段在水土保持監管工作中的應用，加快實現生產建設項目水土保持信息化監管，構建天地一體、上下協同、信息共享的聯動機制，全面提升生產建設項目水土保持監管的科學性、針對性和時效性，提高水土保持監管的現代化水平和能力，為防治水土流失、促進生態文明建設提供了強有力的技術支撐。

2015—2016年，水利部在全國38個示范縣開展了信息化監管工作，探索、帶動了信息化工作經驗的總結和推廣；2017—2018年，水利部實現了金沙江干流水電開發集中區等4個重點區域，北京等8個試點省(自治區、直轄市)全域范圍，以及其他23個省的23個地市的監管全覆蓋，全國覆蓋區域達到218萬km2；2019年，水利部實現了約550萬km2國土面積的監管全覆蓋；2020年，水利部完成了覆蓋全國國土面積的生產建設活動衛星遙感監管工作。在水利部遙感監管工作基礎上，地方各級水利部門增加頻次開展省級水土保持遙感監管工作，2019年有13個省份實施了遙感監管，2020年達到31個省份。根據《水利部辦公廳關于推進水土保持監管信息化應用工作的通知》(辦水保〔2019〕198號)要求，2021年起，中西部地區、東北三省、北京、天津和河北每年至少組織開展2次省級水土保持遙感監管工作，其他省份每年至少組織開展3次。

全國生產建設項目水土保持遙感監管工作建立了“監管流程全覆蓋、組織模式全融入、信息上下全貫通、圖斑變化全閉環”的信息化協同監管技術模式與體系，以解譯客戶端、移動終端、管理端等多端協同，部、省、市、縣上下聯動開展生產建設項目水土保持遙感監管工作，改變了傳統“人、車、相機”現場檢查方式難以全過程、全方位地監管生產建設項目水土流失情況的局面，并對數據進行“一張圖”管理，保障數據的有序化、可跟蹤化、可追溯化，實現了遙感監管工作的敏捷性與有效性的統一。通過生產建設項目水土保持遙感監管工作，及時發現并查處違法違規生產建設項目，推動了各級水行政主管部門全面依法履職，實現了從“被動查”到“主動管”的轉變。

5 問題與展望

5.1 存在問題

當前，全國水土保持信息化工作正在有序推動當中，信息化監管手段持續發揮效力，但對標水土保持高質量發展及智慧水利建設要求，全國水土保持信息化工作還存在很多問題與不足。一是信息系統功能不完善，應用不充分。由于缺乏專項資金支持，全國水土保持信息管理系統現行建設與應用狀況以水土保持業務管理為主，欠缺系統的對數據的智能化分析、處理、加工功能，對業務管理的支撐不足，同時系統應用缺乏約束機制，地方水土保持數據錄入不及時且質量不高，系統應用不充分。二是數據資源建設不完善。水土保持基礎數據不全面、不完整，特別是一些業務缺乏空間矢量化數據，數字化基礎不扎實；數據加工分析能力不足，一些數據停留在原始數據狀態，深度分析數據能力不強，不能有效支撐水土保持管理需求；信息化監管遙感影像獲取途徑不足，影像獲取頻次不能有效滿足當前管理需要。三是智慧化發展程度不夠。對標智慧水利發展方向，目前的建設狀況與智慧化水土保持建設差距較大，智慧化數據分析、處理、加工能力不足，智慧化業務管理、智慧化預測預報水平較低，難以有效支撐水土保持高質量發展需要。

5.2 下一步展望

進入新發展階段，當前主要任務是社會主義現代化強國建設。十九屆五中全會提出“堅定不移建設制造強國、質量強國、網絡強國、數字中國”，這就明確了信息化在新階段實現國家建設目標中的地位和作用。建設“智慧水土保持”是貫徹落實網絡強國、數字中國戰略部署，全面推進“智慧水利”建設的關鍵抓手，要深入貫徹習近平總書記關于網絡強國、數字中國的重要論述，以“智慧水土保持”建設為主線，打造數字孿生水土保持，實現物理水土保持與數字水土保持全要素動態、實時、暢通信息交互和深度融合，數字水土保持對物理水土保持進行同步仿真模擬運行，大力提升信息化、數字化、智能化水平，推進實現水土流失動態監測、人為水土流失監管、綜合治理規劃、淤地壩安全度汛等方面的預報預警預演預案，為土壤侵蝕狀況調查、人為水土流失監管和淤地壩安全度汛提供超前、快速、精準的決策支持。