寧夏水土保持管理平臺建設實踐與探索

［摘要］ 依據水利部和寧夏回族自治區水利廳信息化工作部署，寧夏回族自治區水土保持監測總站分批建成了集5個子系統19個模塊的寧夏水土保持管理平臺，供自治區、市、縣三級水土保持管理部門和生產建設項目等相關單位、專家使用。平臺在建設期、質保期、運維期穩定運行，全面支撐全區水土保持工作線上開展。分析了平臺建設項目概況，總結了海量數據挖掘、關鍵因子智能化提取、資源整合共享、土壤侵蝕模型開發、智能化監管技術等平臺建設的5方面問題，介紹了平臺總體框架、技術路線和模塊功能，歸納了數據底座建設、統一平臺搭建、業務化轉型推進和監管效能精準發揮4個方面的成效，以及堅持“問題導向”建設原則、“邊建邊用”推廣應用模式、“建管結合”運維方式、“底線思維”保障安全4個方面的建設管理經驗。

［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，依據寧夏回族自治區水利廳（以下簡稱“水利廳”）工作部署，寧夏回族自治區水土保持監測總站（以下簡稱“總站”）于2018—2021年搶抓機遇，創新方式，分年度建成了寧夏水土保持管理平臺，供自治區、市、縣三級水土保持管理部門和生產建設項目等相關單位、專家使用，平臺有效支撐了建設期、質保期、運維期3個階段全區多項水土保持業務的線上開展。

1項目概述

2018年，水利廳印發《寧夏回族自治區水土流失動態監測規劃（2018—2022年）》，部署了自2018年起各年度開展省級監測區水土流失動態監測等相關事宜。為實現水土保持管理工作提質增效，總站充分利用自治區政務云，基于云計算、大數據、遙感和GIS等現代技術，分批建成了集預防監督、綜合治理、監測評價、綜合應用和移動APP 5個子系統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及應用推廣。該項目2018年立項開工，2021年11月完成開發并在2021—2022年的質保期內不斷完善各項功能，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，總站對部分功能進行了補充完善和優化升級，支撐了水利部部署的水土流失動態監測、生產建設項目水土保持監管、重點工程信息化管理、規劃評估等工作的開展，推進了全區1 120座淤地壩管理、生產建設項目水土保持方案監管、監測站點數據整編和自動化集成、小流域劃分等工作實現現代化轉型升級，水土保持本底數據資源不斷豐富，全區水土保持管理效率大幅提升，水土保持信息化、智能化與生態文明建設進一步融合［1］。

2平臺總體框架及技術路線

2.1問題的提出

寧夏水土保持工作經過多年的積累，形成了大量的文稿、表單、矢量數據等資源，因此對充分挖掘數據價值、實現數字賦能的要求十分迫切。水土流失動態監測要實現對土地利用、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，生產建設項目水土保持監管要實現對疑似違法違規圖斑的自動識別等，都對水土保持信息化工作提出了更高的要求。經過總結和歸納，制約水土保持快速發展的問題主要聚焦如下幾個方面：一是如何實現多尺度、多過程和多系統海量空天地的多維數據融合并深度挖掘揭示其內在規律；二是如何實現基于信息技術的氣象-生態-地形地貌-人為活動等關鍵因子的智能化提取；三是如何實現基于數據標準化和監測監管標準化的大數據智能評價模型構建和精度提升；四是如何實現基于監測點到面上智慧監管、事后處理到事前預測、行業管理到公眾服務、資源整合共享到業務系統處理；五是如何破解水土保持智能化監測監管急需突破的關鍵技術。項目按照“問題導向、需求導向”的原則，聚焦業務中產生的真實問題，開展了認真思考、研究和實踐。

2.2技術路線

寧夏水土保持管理平臺主要以解決業務中存在的問題為突破點，以水土保持生產建設活動監督管理、水土流失綜合治理和水土流失監測管理三大業務為主線，以水土保持因子智能化提取為基礎，創新水土保持監測監管體系與智能化管理關鍵技術，構建協同多維平臺，并在寧夏省級監測區水土流失動態監測、水土保持重點工程監管、生產建設項目遙感監管、淤地壩管理、小流域劃分等國家任務與地方管理實踐中加以應用。寧夏水土保持管理平臺技術路線見圖2。圖2寧夏水土保持管理平臺技術路線

2.3平臺總體框架

平臺設計按照國家水土保持信息化建設要求，綜合考慮自治區、市、縣三級水土保持部門應用，統籌分析不同層級水土保持業務痛點、各項業務工作開展流程、各類數據生產方式、各種數據存儲方式、不同級別數據傳輸方式等，確保監測數據可向平臺歸集，實現與現有國家水土保持平臺的數據交互與融合。平臺總體框架包括數據采集層、計算機網絡傳輸層、數據資源層、應用支撐層、業務應用層和應用交互層6個層級，以及標準規范、系統集成2個體系。寧夏水土保持管理平臺設計總體框架見圖3。

2.4平臺主要子系統功能模塊

2.4.1綜合治理子系統

綜合治理子系統能實現水土保持規劃指引、水土保持重點工程全流程管理、水土保持規劃評估和淤地壩管理工作等，由規劃指引、重點工程管理、規劃評估、淤地壩管理4個模塊構成。其中，規劃指引模塊實現了全區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計總體框架

計算，并疊加多年水土流失綜合治理工程數據，為精準治理提供支撐；重點工程管理模塊主要是實現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據錄入平臺，總站按照周調度方式每周將數據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；規劃評估模塊根據七部委聯合下發的考核評估任務，對全區年度水土流失治理任務完成情況進行抽查核查、空間復核、統計分析、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預防監督子系統

預防監督子系統能實現生產建設項目水土保持方案上報和管理、生產建設項目水土保持疑似違法違規圖斑全過程全鏈條監管等，由項目監管、區域監管、生產建設項目填報、水土保持方案評分4個模塊構成。其中，項目監管模塊主要是實現各級批復生產建設項目水土保持方案的分級監管，方便自治區、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、監督檢查、設施驗收、規費征收、數據錄入完整性等情況；區域監管模塊通過兩期遙感影像對比發現生產建設項目水土保持疑似違法違規圖斑，將圖斑分配到具體復核人現場核查，通過“核、認、查、改”全流程輔助開展全鏈條水土保持監管；生產建設項目填報模塊供生產建設項目相關單位填報生產建設項目監測、監理、驗收、評估等數據，真正實現了“一網通辦”；水土保持方案評分模塊利用評分規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）質量，進一步增強方案質量評審的客觀性、公正性，并支撐實時查看水土保持方案報告書（報告表）評分結果，以及后續開展水土保持全鏈條監管和方案質量倒查，可快速實現水土保持方案評審結果溯源。

2.4.3監測評價子系統

監測評價子系統實現了全區12個水土保持監測站點自動化采集數據的匯集和整編、水土流失動態監測遙感解譯、侵蝕計算等，由定點監測、遙感解譯及侵蝕計算3個模塊構成。其中，定點監測模塊主要用于對水土保持監測站點基本信息、數據上報、數據“一鍵整編”、設備配置等進行管理和檢查；遙感解譯模塊根據各年度水土流失動態監測技術指南，按程序通過解譯標志建立、遙感解譯、樣本抽查、現場復核和省級現場抽查等，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實踐與探索水土保持措施等數據，支撐省級復核及現場核查工作開展，方便管理部門和作業人員提高工作效率，并在國內首次將水土保持動態監測業務與信息化進行深度融合；侵蝕計算模塊主要是根據各侵蝕因子數據，以縣級行政區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，為摸清全區水土流失狀態提供數據支撐。

2.4.4綜合應用子系統

綜合應用子系統實現了全區水土保持綜合狀況“一屏掌握”，由小流域輔助、數字水保信息圖、數據概覽和資源管理4個模塊構成。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系，形成基于匯流關系和行政區劃的小流域管理單元，實現了在三維場景下小流域基礎地理信息、社會經濟現狀、土地利用、植被蓋度、水土流失治理成果的呈現；數字水保信息圖模塊將遙感影像、土地利用、水土保持區劃、土壤侵蝕、水系圖等信息圖層與水土保持規劃、水土保持監督、水土流失治理、水土保持監測等管理圖層疊加，構建了寧夏水土保持綜合管理“一張圖”，實現了數據實時獲取、呈現、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；數據概覽模塊基于水土保持基礎數據、業務數據、空間數據、視頻圖像監控數據等，實現水土保持業務數據整合分析，通過水土保持數據分析進行統一匯總及差距分析，從時間、空間、業務等多角度輔助領導決策；資源管理模塊是對水土保持圖層文件進行統一管理，從而方便工作人員下載查閱。

2.4.5移動APP子系統

移動APP為水土流失動態監測、重點水土保持工程監管、生產建設項目遙感監管、水土保持規劃評估工作提供野外驗證、現場復核等技術手段支撐。

3實踐效果

自2019年建成了第一批平臺應用至今，總站不斷豐富水土保持本底數據資源，建設完善業務重點功能，迄今已服務于443個自治區、市、縣三級水土保持部門用戶和1 279個生產建設項目相關單位，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鍵技術于2020年、2021年連續列入《水利先進實用技術重點推廣指導目錄》，并于2022年、2023年連續列入《成熟適用水利科技成果推廣清單》。

3.1多年序列數據資源匯集，形成水土保持數據底座

平臺實現了多年序列匯集信息的數據挖掘、數據分析及業務梳理，已完成2018年至今水土流失動態監測、國家水土保持重點工程和淤地壩、生產建設項目遙感監管和水土保持方案監管、1 222條小流域劃分成果、40余a定點監測數據等重要信息的匯集和全面應用。

3.2搭建統一協同平臺，支撐各類數據挖掘應用

平臺按照 3個維度對全區水土保持概況“一網通查”，線上辦理各類水土保持相關業務。一是從業務維度分類了解水土流失治理、水土保持監督、水土保持監測三大業務任務目標和完成情況，為監管效能發揮提供充分依據；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，將全區水土保持各項業務趨勢“一盤掌握”；三是從層級維度支撐自治區、市、縣三級水土保持部門對管轄范圍內工作全面監管，為各級水土保持管理部門通過平臺實時了解各時期、各業務工作開展情況提供充分支撐。全區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，以及生產建設項目水土保持方案審批、自主驗收報備、遙感監管狀況等工作信息均能在平臺內“一網通查”。

3.3平臺全面應用，助力水土保持業務信息化轉型

水土保持監測、水土保持監督、水土流失治理三大業務在平臺內均能實現全流程線上辦理。例如，2018年水土流失動態監測1個縣18張水土流失監測成果表的計算時間大約需要1個月，而目前水土流失監測成果表增加到了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，效率提升了1 000多倍。生產建設項目水土保持遙感監管聚焦“是否造成水土流失、是否落實水土保持措施”，利用不同時相的衛星遙感影像進行判讀與解譯。2019年起每年常態化開展生產建設項目水土保持遙感監管工作2期，自治區及時將2期疑似違法違規圖斑按照管轄范圍下發至各縣（市、區），各縣（市、區）通過平臺移動APP子系統對疑似違法違規圖斑進行現場核查，對“程序合規”的生產建設項目上傳相關佐證材料，對存在“未批先建”“未批先棄”等違法違規行為的生產建設項目進行認定和查處。自治區級水土保持單位通過平臺開展全區生產建設項目水土保持違法行為“核、認、查、改”全鏈條調度。

3.4現代化技術保障，水土保持監管效能精準發揮

平臺充分利用云計算、遙感、GIS、無人機、大數據等信息技術保障水土保持監管工作。全區共有172個生產建設項目監測單位、67個監理單位、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情況報至全區各級水土保持管理部門審查審批。在平臺運維期研發上線的“水土保持規劃指引”模塊，能通過疊加水土流失動態監測、水土保持率、水土保持措施、小流域等數據，自動計算全區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，為全區各級水土保持部門開展精準化水土流失治理提供了科學支撐。

4結論

寧夏水土保持管理平臺自2018年開始建設，2019—2021年分四批投入使用，經歷了平臺建設期、質保期、驗收期和運維期，始終平穩支撐全區水土保持重要工作線上開展。平臺的成功應用及推廣主要得益于：一是堅持“問題導向”的建設原則。建設初期帶著解決侵蝕量計算效率低下、人為水土流失監管單一、水土流失治理工程管理不規范等實際工作問題梳理信息化建設需求，打好應用基礎。二是堅持“邊建邊用”推廣應用模式。考慮到項目資金籌措難度大、建設周期長等問題，堅持“建成一個、應用一個”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整，為項目順利驗收、全區三級部署應用提供了應用支撐。三是堅持“建管結合”運維方式。制定《寧夏水土保持管理平臺管理辦法（試行）》《寧夏回族自治區水土保持監測總站網絡安全事件應急處置方案》，建立網絡安全重保時段網絡安全7×24 h值班值守制度和平臺用戶備案程序，在平臺2022年11月質保期結束后，啟動平臺運維“周調度、月總結、季考核”考核機制，不斷完善平臺運維管理體系，持續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”，保障網絡安全。依托水利廳技術服務團隊定期開展平臺漏洞掃描和滲透測試，按時開展網絡安全等級保護測評，及時進行源代碼安全審計，將平臺2臺關鍵服務器自互聯網域向電子政務外網域遷移整合，關閉建設期開通的24個非必要端口，從技術、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、應用至上、數字賦能、提升能力”的智慧水利建設總要求，充分挖掘數據價值，開展水土保持智慧化決策分析探索，為生態文明建設做出更大貢獻。

[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、網絡安全工作。

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（責任編輯李楊楊）