李 岸 昀,劉 莉 芳,韋 人 瑋
(1.長江水利委員會 網絡與信息中心,湖北 武漢 430010; 2.長江水利委員會 流域管理數字賦能技術創新中心,湖北 武漢 430010)
全球國際河流流域面積占陸地總面積的45%[1],其水資源占世界可用淡水資源的60%,影響全球148個國家和90%以上人口的可持續發展[2]。國際河流水資源合作情況復雜,無固定合作模式,且缺少統一的管理制度,水信息共享工作開展困難。
中國國際河流眾多,其境內流域面積約占全國國土總面積的1/5[2]。近年來,中國對國際河流的境內部分的開發利用一度引起周邊國家的憂慮[2-3]。瀾滄江-湄公河(以下簡稱“瀾湄”)是世界第六、亞洲第三大河,發源于中國,流經東南亞緬甸、老撾、泰國、柬埔寨、越南等5個國家。中國圍繞國際河流積極開展與周邊國家的合作治理[1],而瀾湄水資源合作已經成為瀾湄流域各國外交關系中的重要工作[4]。
信息共享是國際河流水資源合作的基礎條件,沒有水文等基礎信息的共享,流域上下游各國間很難就防洪、灌溉、航運、水電等涉水工作進行深層次的協同發展。然而流域水資源合作存在各國間復雜的博弈,容易陷入囚徒困境[5],加之國際河流信息的敏感性[6],且跨國合作溝通程序復雜,使得跨國信息共享困難,相關專項研究較少,特別是對于瀾湄水資源合作信息共享方法的研究,國內鮮有報道。
為此,本文在梳理流域信息共享方法并總結各國際河流信息共享經驗的基礎上,分析水資源信息內在聯系和各國信息需求差異,提出非對稱水信息共享機制,針對瀾滄江-湄公河流域設計瀾湄水資源合作信息共享平臺,以信息化支撐瀾湄六國水資源合作,并期望對其他國際河流信息共享起到借鑒作用。
對于流域管理工作來說,跨區域、跨行業是信息共享的難點[7-8],因此,建立跨行政區域和跨單位部門的合作機構通常是開展有效信息共享的首要工作。合作機構組建后,建立健全信息共享機制,并圍繞共享機制建立信息共享平臺(或稱共享系統),提供開放數據門戶。在此基礎上,通過參與各方在共享機制下共同協作,充分運用共享平臺,并不斷完善機制、提升系統,以落實流域信息的共享,技術路線如圖1所示。

圖1 流域信息共享技術路線Fig.1 Technology road of river basin information sharing
聚集流域管理相關各方,建立多方合作機構,制定聯席會議制度,保障共享工作高效協調穩步推進。相關各方至少包括河流流經的各級行政區劃、涉水行業和部門,涉水行業包括但不限于水利、航運、環保、漁業、氣象等。對于非跨國河流,流域內的合作已并非易事,因此合作組織的建立極為關鍵。
在合作機構的基礎上,還應明確各相關方日常聯合工作要求,保障日常工作常態化有序開展,具體包括:約定抽調人員聯合工作要求,明確工作組織形式、人員組成與分工安排,制定需求調研、機制建設、前期工作、資金籌措、關鍵技術研究、系統建設管理、數據更新、運行維護、安全保障等方面的具體工作職責。
流域信息共享機制通常包括信息匯集交換機制、共享激勵機制、信息安全保障機制、運營管理機制等。
(1) 信息匯集交換機制。建立信息匯集交換機制,保障共享數據有效匯集、適時更新和高效共享,確定數據匯集方式、頻次、內容和遵循的數據標準等要求,制定數據匯集流程、更新發布和質量控制程序,明確數據共享申請和授權等相關辦法。
(2) 共享激勵機制。開展信息共享效果評價,建立共享應用激勵機制,保障共享工作長效可持續推進。針對各相關方信息匯集交換共享機制執行、共享信息資源應用情況等進行評價,制定評優與相關配套激勵與獎勵辦法。
(3) 信息安全保障機制。建立信息安全保障機制,保障共享信息安全。針對國際河流水文信息關注度高、權威性強等特點,明確網絡與信息安全責任體系,提出動態監測、風險預警、風險防控、安全定級、測試測評等具體要求,制定網絡與信息安全管理辦法和網絡與信息安全事件應急響應預案等。
(4) 運營管理機制。建立長效化運營管理機制,保障共享系統長效穩定運行。建立系統常態化經費保障機制,構建無償和有償共享相結合的服務體系,明確系統日常運行維護管理責任體系,制定日常運維巡檢、硬件更新、軟件升級、故障處置、事故報告等規定。
流域信息共享系統通常包括多源信息匯集平臺、數據融合治理平臺、信息共享應用平臺等。
(1) 多源信息匯集。以數據資源目錄互聯互通為基礎,采用產品信息物理集中和原始信息物理與邏輯集中相結合的方式,從多個來源匯集信息資源,匯集范圍包括流域各部門,以及互聯網媒體咨詢、社交空間和科研成果等。
(2) 數據融合治理。對匯集的多源信息,開展專題數據治理。數據治理將利用知識圖譜、深度學習等技術開展分析推理,開展全方位信息有機融合,包括流域對象融合、多語言融合、空間一體化融合、監測體系融合、標準體系融合、評價體系融合,為信息共享應用提供基礎。
(3) 信息共享應用。以流域信息共享門戶網站為載體,為政府機構、社會組織、社會公眾各類用戶提供業務應用、數據共享服務和專題數據產品,形式包括地圖、報表、數據資源目錄和數據調用接口等。
萊茵河流域的跨國合作組織主要為保護萊茵河國際委員會(International Commission for the Protection of the Rhine,ICPR)。ICPR由荷蘭提議,瑞士、法國、盧森堡和德國等參與,于1950年7月在瑞士巴塞爾成立。ICPR采用部長會議決策制,即每年定期召開部長會議,明確該委員會和相關成員國的任務,而相關成員國則負責執行 ICPR的決策。ICPR常設工作組起草和細化委員會各項決策,分別負責污染源監控、水質監測、生態恢復等工作[8]。
ICPR通過建立有效的合作機制,實施流域綜合管理,提倡工程與非工程措施并舉,技術與社會經濟因素并重;鼓勵公眾參與決策;保護河流水生態空間,注重生態修復、生物多樣性,促進河流生態系統健康可持續發展,綜合規劃水利、水電、航運、供水、灌溉、防洪、生態、環保、旅游等多項涉水業務。
除了ICPR外,還有萊茵河流域水文委員會、萊茵河流域自來水廠國際協會、萊茵河航運中心、摩澤爾河和薩爾河保護國際委員會、康斯坦斯湖保護國際委員會等多個組織參與到萊茵河流域的協作管理中。上述組織間涉及領域各異,但保持固定的聯絡機制和信息交流渠道,共同服務于萊茵河的利用和保護[9]。
信息共享平臺有效地支持了萊茵河流域管理。上游若發生洪水、污染等,下游國家能及時得到預警,流程如圖2所示。社會公眾可了解流域相關政策和水信息,監督各國履約情況[10]。

圖2 萊茵河流域監測預警Fig.2 Monitoring and early warning in Rhine River Basin
1994年6月,多瑙河流域國家在索非亞簽訂了《多瑙河保護與可持續利用合作公約》。1998年10月,歐盟及多瑙河流域11個沿岸國成立了多瑙河保護國際委員會(International Commission for the Protection of the Danube River,ICPDR)。
ICPDR負責流域層次的協調工作,組織成員國進行流域規劃,制定了流域減污計劃,推動流域可持續發展。ICPDR水質部門負責協調各國信息溝通[8],其合作機制主要包括雙邊合作和子流域多邊合作。雙邊合作指上下游、左右岸的跨界河流合作,兩鄰國對界河信息進行共享。多邊合作指子流域各國家所設立的子流域協調機構。全流域信息共享通常協調難度較大,可先行啟動雙邊合作和多邊合作[8]。
ICPDR先后建設了多瑙河突發事件預警系統(AEWS)、多瑙河GIS系統。ICPDR認識到信息共享對流域各國合作的重要作用,認為應在流域監測中注意技術標準的把控[11],注重數據的可獲得性。
近年來,大數據驅動各領域的創新與發展,已經成為世界各國提高國家競爭力的戰略性行動。歐盟(2010)、英國(2011)、德國(2011)、美國(2012)、新加坡(2012)、法國(2013)、日本(2013)、澳大利亞(2013)、韓國(2014)、中國(2015) 等國家和國際組織都相繼推出了大數據及其相關戰略性計劃。世界范圍內展開的新一輪科技革命和產業革命,其本質是科技創新能力的競爭,人才成為競爭的制高點,高等教育將在大國競爭中扮演至關重要的角色,高校在大數據時代的轉型發展也顯得尤為重要。
瀾滄江-湄公河在中國境內河段被稱為瀾滄江,境外河段稱為湄公河,境外部分主要有湄公河委員會(Mekong River Commission,MRC)和湄公河下游倡議(Lower Mekong Initiative,LMI)兩個組織。
1995年4月,泰國、老撾、柬埔寨和越南四國在泰國清萊簽署《湄公河流域發展合作協定》,決定成立MRC,重點在湄公河流域綜合開發利用、水資源保護、防災減災、航運安全等領域開展合作。2000年7月,MRC開始建設湄委會信息平臺系統,簽訂了數據共享合作協議,建設了部分水文監測站點。MRC信息平臺存在水文監測數據標準與格式不統一、報送不及時、數據質量不高等問題,嚴重限制了MRC應用工具作用的發揮。
2009年由美國提議,緬甸、柬埔寨、泰國、老撾、越南五國參加了LMI。2017年在LMI第10次部長級會議上,美國提出湄公河水數據倡議概念,啟動了湄公河水數據平臺(Mekong Water Data Platform,MWDP)的籌劃和建設。MWDP包括湄公河水文共享以及湄公河伙伴數據工具和服務兩大模塊,于2019年4月發布并投入試運行。湄公河下游地區面臨著復雜的競爭性需求[12],MWDP目前僅能檢索到越南共享的89個數據集。MWDP重點針對科研人員用戶,提供數據檢索、存儲和管理。MWDP存在數據集數據標準不一、數據關聯較弱、數據量較少等問題,難以形成系統性數據體系,尚未提供模型模擬或者其他分析應用工具,不利于后期深入挖掘、分析和應用。
國際河流與一般非跨國河流的信息共享具有相似性,都存在跨行業跨部門、跨行政區劃,都需要兼顧上下游、左右岸的信息需求。同時,國際河流也呈現出其特殊性,其信息共享工作難度更大,普遍存在流域整體信息不足、溝通不暢等問題。對此,綜合分析萊茵河、多瑙河、瀾滄江-湄公河等國際河流信息共享的成果,可以總結出3條最為突出的成功經驗。
(1) 建立健全溝通交流機制。跨國合作組織在國際河流協作過程中具有首要作用,建立有效的合作機制以保障流域信息的采集、檢驗、傳輸和共享是迫切需要解決的問題。國際河流信息共享的成功經驗均顯示出該類組織是開展日常工作的主要力量,并通過聯席會議等機制促成各國達成多方合作協議,是成功開展跨國交流和信息共享的基石。
(2) 注重監測信息標準化。以萊茵河為代表,流域內各監測站點基本采用統一指標體系及其指標計算方法,跨界監測技術標準尤其重要。標準化的優勢包括:① 避免指標各異、計量方式不統一造成的數據整合問題;② 避免計算方法、計算參數差異而產生的監測數據差異;③ 避免涉及的多國多部門責任邊界模糊等問題。
(3) 注意國際河流信息共享工作的特殊性。相對非跨界河流信息共享的一般方法,國際河流跨國的特性決定了信息共享工作的復雜性,應尤為注意以下幾點:① 信息共享(包括信息公開)與信息安全天然存在矛盾,需通過數據清洗分類分層,確定可共享、可公開的數據類型,共享系統應有安全專項設計;② 多國信息源通常涉及多語言的信息匯集,多國間的交流也會因母語、文化、宗教等因素影響溝通效率,這些在共享系統的設計中均需考慮;③ 影響多國的重要河流因其特殊地位,流域各國的交流合作可能受到流域外勢力干擾,將影響信息共享工作的推進。
瀾湄六國為促進經濟社會發展,共商共建“一帶一路”,縮小發展差距,助力東盟一體化進程,共同創建了瀾湄合作機制。水資源的時空分布特點使得瀾湄六國形成命運共同體,瀾湄水資源合作成為共同的選擇[13]。2016年3月,瀾湄合作首次領導人會議通過《三亞宣言》,一致同意在中國建立瀾湄水資源合作中心,作為瀾湄國家加強技術交流、能力建設、旱澇災害管理、信息交流、聯合研究等綜合合作的平臺[14]。瀾湄合作第三次領導人會議《萬象宣言》中明確,共享數據信息和跨境水資源管理經驗,加強技術合作交流,支持建設瀾湄水資源合作信息共享平臺[15]。
瀾湄水資源合作開展至今,信息交換與共享始終是各方的關注點。中國作為瀾湄流域上游國家,多年來積極與湄公河國家和MRC開展水文信息共享與交流。2002年中國水利部與湄委會簽訂了《中國水利部向湄委會秘書處提供瀾滄江-湄公河汛期水文資料的協議》,建立了汛期水文報汛機制,自2003年汛期以來向湄委會提供允景洪、曼安兩個出境水文站汛期實時水雨情數據。2020年11月1日起,中方正式向湄公河五國和湄委會秘書處提供瀾滄江全年水文信息。
按照第三次領導人會議的相關決定,瀾湄水資源合作聯合工作組一致同意加強成員國在水資源數據、信息、技術、知識和經驗等方面的共享,約定平臺匯集、管理和共享瀾湄水資源合作相關數據。數據可分為3大類(見表1)。

表1 數據需求清單Tab.1 Data requirement list
(1) 基礎數據。基礎數據主要包括水利對象數據,包括江河、湖泊、水庫、測站等水利對象的基礎數據。
(2) 業務數據。業務數據主要包括水災害、水資源、水環境、水生態監測數據及業務活動中形成的管理數據等:監測數據主要為瀾滄江允景洪、曼安兩站全年水文信息數據;業務數據包括瀾湄水資源合作相關信息、知識、經驗和技術成果等。
(3) 事務數據。事務數據主要包括資訊信息、交流活動和知識數據等。資訊信息包括資訊動態和權威觀點,信息源于各大主流媒體的公開網頁;交流活動包括會議信息、參會人員信息、合作項目成果信息,信息源于各國上傳的共享數據集;知識數據包括論文等文獻成果信息,信息源于各國上傳的共享數據集。
傳統的流域信息共享系統應具備多源信息匯集、數據融合治理、信息共享應用等功能。針對瀾湄水資源合作中六國的信息共享及相關的交流協作實際需要,六國間的信息共享平臺應在傳統信息共享平臺的基礎上,發揮信息技術與水文測報技術融合的優勢,提供水旱災害的預報預警,幫助下游國家開展防災減災工作。同時,為發揮平臺優勢,促進六國交流和公眾參與[16],在水信息共享的基礎上,提供行業數據、流域經驗、業務知識和專業技術的交流平臺。
根據瀾湄水資源合作的相關指導意見,結合現實條件,現階段平臺應具備水資源合作數據匯集能力和跨國信息交流能力,對外提供資訊信息、數據資源目錄、交流成果等的共享,推動瀾湄六國間水資源相關信息、知識、經驗和技術的共享和應用。
瀾湄水資源合作信息共享平臺應滿足兩個層面的需求:① 數據層面的合作,即匯集、管理和共享瀾湄水資源合作相關數據;② 在數據基礎之上,為瀾湄六國提供水資源相關信息、知識、經驗和技術的交流平臺。按照“夯基礎、建框架、強合作、重共享、守安全、保實用、呈亮點、可持續”的原則,在瀾湄水資源合作框架下,圍繞共享機制、共享系統兩項主要建設內容開展設計。
瀾湄水資源合作信息共享平臺面向瀾湄流域物理實體,通過感知網獲取流域水信息,經信息網流入瀾湄云,在數據底板匯集和交換;以此為支撐,與模型平臺、知識平臺共同組成數字孿生流域,為業務應用提供服務;配合網絡安全體系,實現平臺的共享應用功能。在瀾湄水資源合作組織和信息共享機制的共同保障下,達到服務外交、支撐決策、增進互信、交流經驗、分享成果、促進合作的目的(見圖3)。
國際河流的保護與利用在流域各國間是一種復雜博弈,如果僅以本國利益最大化為目的,流域合作容易面臨囚徒困境[5]。流域上游的水資源利用對下游飲水、灌溉[17]、生態[18]等產生影響,上游水文信息對下游生產生活具有重要意義,下游出現水量減少、水位降低等水問題時容易對上游的水利水電工程產生質疑[19]。中國作為瀾湄上游國家,擁有非對稱水信息共享權,支持非對稱水信息共享機制的實現。流域各國及主要水文站點分布如圖4所示。

圖3 平臺總體架構Fig.3 Overall architecture of the platform

圖4 研究區域示意Fig.4 Sketch of the study area
此外,隨著現代水文監測與預警技術的發展,特別是近年來中國智慧水利的逐步建設,以數字孿生流域為基礎構建的智慧流域使水文水資源的監測和模擬能力都有了大幅提高,衛星遙感、互聯網大數據等技術為水信息公開透明提供了多種路徑。
中國為推動構建瀾湄國家命運共同體,向下游國家共享出境水文站實時水雨情等數據,推動了瀾湄水資源合作信息共享平臺的建立,以打破水資源合作的囚徒困境。同時,為保證信息長效共享,不斷豐富平臺共享信息內容,還應建立以下機制:
(1) 組織保障機制。充分發揮瀾湄水資源合作聯合工作組議事協調職能,以瀾湄水資源合作中心作為支撐服務單位,擬定磋商方案,通過磋商和共享協議簽署,逐步落實各國信息共享。
(2) 數據交換機制。通過設定數據交換策略,按照信息共享協議中明確的共享數據項,按適宜周期自動進行數據交換,并對交換過程進行監控。
(3) 安全保障機制。按照等保要求,加強訪問控制服務、數據一致性和完整性服務等,防止非法訪問,防止數據篡改。
(4) 反饋激勵機制。通過分析平臺訪問數據,提供平臺運維報告,監測信息資源共享情況,向瀾湄六國通報信息資源共享和利用情況,激勵信息資源共享長效實施。
參考萊茵河等國際河流的信息交流與共享經驗,為信息共享平臺設計門戶網站、數據匯集與交換、交流與共享等系統功能,并針對國際河流水資源合作容易出現的問題,結合疫情防控常態化的客觀要求,強化遠程交流功能,突出信息共享的成果表現。
4.4.1門戶網站
參照國際組織網站標準,設計并建設了瀾湄水資源合作綜合信息門戶網站,作為瀾湄六國共建、共享的水資源合作信息官方發布平臺,宣傳瀾湄水資源合作進展,分享瀾湄水資源合作成果。門戶網站包含動態信息、水情信息、權威觀點、合作成果、知識共享等子欄目,并建設統一應用支撐,實現統一用戶管理、身份認證和日志管理。對外共享數據流如圖5所示。
4.4.2數據匯集與交換
數據匯集內容以中國出境水文站信息為主,以非對稱信息共享機制提供水雨情數據,瀾湄六國用戶以數據上傳方式共享數據集,自動收集源于互聯網的關聯數據,匯集與交換的信息流如圖6所示。

圖5 門戶(網站)數據流示意Fig.5 Sketch of data flow in portal(website)

圖6 數據匯集與交換示意Fig.6 Sketch of data collection and exchange
水雨情數據主要是中國兩個出境水文站允景洪、曼安的全年水文信息的匯集。實時匯集采用對湄委會報汛的同源數據,通過基于數據交換平臺的兩站數據匯集適配器下載,存儲入水雨情匯集數據庫,經處理后形成可供綜合信息門戶共享的結構化數據并存儲。同時,經數據交換存入綜合信息門戶數據庫,由綜合信息門戶進行數據展現。
共享數據集主要由瀾湄各國用戶通過平臺提供的共享數據集工具上傳,并錄入相關元數據,存入共享數據集匯集庫,融合多源多語言信息,經審核和處理后,形成可共享數據集及其元數據并存儲。可共享數據集元數據經數據交換存入綜合信息門戶數據庫,經綜合信息門戶資源目錄欄目進行目錄掛接展現,可下載數據集由資源目錄提供下載服務,數據從共享數據集數據庫中獲取。
互聯網數據主要通過系統自動從相關網站收集。
4.4.3信息交流與共享
為保障交流共享的連續性和穩定性,實現交流共享一站式高效管理,促進瀾湄六國主管部門官員、專家、學者和技術人員支持瀾湄水資源深度合作,圍繞瀾湄水資源合作交流共享的需要,搭建覆蓋交流管理全周期并提供個性化定制功能的平臺,滿足參會人員信息管理、交流信息發布與報道、發起與推廣等基本需求。同時,根據信息化要求,利用先進信息采集技術手段,充分保障文獻和項目成果等數字資源能夠實施集中、統一、標準、規范的保存和管理,實現資源廣泛利用和數據充分共享。
信息交流與共享系統包含溝通交流和數據共享2個層面的功能。溝通交流主要通過視頻會議等方式,實現常態化的實時溝通。數據共享主要以數字孿生流域的數據底板為基礎,將數據層面的互聯互通提升為能直接服務于用戶的系統分析、模擬等功能,充分發揮數據價值。如水雨情數據匯集后,以過程線形式對外展現(見圖7),并利用數字孿生流域的模型平臺提供預報預警等增值服務。又如網絡輿情數據經匯集后,在瀾湄水資源合作一張圖上定位并展示(見圖8),作為后續輿情發展預演預案的基礎支撐。

圖7 水位過程線Fig.7 Water level process line

圖8 網絡輿情的匯集和展示Fig.8 Collection and display of network public opinion
平臺提供的信息,特別是共享的水文信息具有關注度高、權威性強等特點,如遭遇篡改會影響用戶有效獲取公開數據資源,并造成較嚴重的國際影響。同時,平臺需滿足互聯網訪問需求,特別是瀾湄六國用戶的跨境網絡訪問需求,需要按照等保等相應要求開展設計和實施。
(1) 安全通信網絡,需要實現關鍵網絡設備的高可用性、開展區域邊界防護、采用密碼技術實現數據加密傳輸。
(2) 安全區域邊界,需要實現關鍵網絡節點檢測和防御、對用戶的遠程訪問行為進行審計和分析。
(3) 安全計算環境,需要實現多因子用戶身份鑒別和訪問控制、終端安全、數據備份、網頁防篡改等。
(4) 安全管理中心,需要實現集中的身份鑒別、訪問授權和操作審計,終端統一管理,統一態勢感知分析等。
本文探討了流域信息共享的一般方法,結合數條知名國際河流信息共享經驗,以瀾湄流域為例,提出了瀾湄水資源合作信息共享平臺的設計方案,主要結論如下:
(1) 國際河流信息共享的內容通常集中在水位、流量、水質等方面,業務聚焦點受流域各國國情影響,涉及防洪、發電、航運、灌溉、環保等領域。為發揮水信息共享的最大作用,在開展信息共享前,應對流域整體情況予以充分分析,考慮流域各國對水資源和水信息的實際需求,設計適宜的整體解決方案。
(2) 國際河流信息共享的基礎在于流域各國開展水資源合作的外部環境,在具備合作的基本條件下,信息共享工作的關鍵在于建立良好的共享機制,并由流域各國共同組成的聯合機構來保證共享機制的正常運行,并隨社會的發展和環境的變化而不斷迭代升級。
(3) 水資源合作的信息共享工作不僅限于提供必要的水文數據,而且應以各類適應于流域各國文化、經濟發展水平和實際需求的方式提供共享服務。針對瀾湄水資源合作,設計了功能豐富的信息共享平臺,提供門戶、一張圖、視頻會議等功能。信息共享平臺作為信息的載體,可提供優質的水信息服務。
(4) 瀾湄水資源合作信息共享平臺匯集2020年5月以來允景洪、曼安2測站水雨情數據27 350條,2021年度門戶網站訪問量57 863次,訪問來源于81個國家和地區,訪客流量整體呈波動上升趨勢,在重要事件和專題活動發布后網站的訪客流量有明顯的增加趨勢,逐步發揮出共享平臺的作用。
瀾湄合作機制推動六國共同構建瀾湄國家命運共同體,并將其打造成為人類命運共同體建設的先行先試樣板。中國作為瀾湄上游國家,積極推動瀾湄水資源合作信息共享,有利于上下游國家充分運用水資源信息,有助于瀾湄流域健康發展,并對其他國際河流信息共享產生示范效應。