王 蕾，楊 洋

（1.西安迪飛科技有限責(zé)任公司，陜西 西安 710018；2.陜西省引漢濟(jì)渭工程建設(shè)有限公司，陜西 西安 710010）

1 河長(zhǎng)制管理

河長(zhǎng)制工作的主要任務(wù)包括全面落實(shí)最嚴(yán)格水資源管理制度、河湖水域岸線管理保護(hù)、水污染防治、水環(huán)境治理、水生態(tài)修復(fù)、執(zhí)法監(jiān)管共六方面[1]。伴隨著信息化發(fā)展的大趨勢(shì)，河長(zhǎng)制管理數(shù)據(jù)的收集、存儲(chǔ)、分析和應(yīng)用逐漸流程化、電子化。由于涉及河湖管理和保護(hù)的方方面面，在工作中生成、累積的管理、業(yè)務(wù)數(shù)據(jù)規(guī)模更是龐大，如何分析、如何深入應(yīng)用這些珍貴數(shù)據(jù)的問題也隨之而來(lái)。

2 河長(zhǎng)制管理大數(shù)據(jù)

河長(zhǎng)制工作開展至今涉及了大量的數(shù)據(jù)，包含水文、水質(zhì)、地質(zhì)、供水、環(huán)境等多個(gè)專業(yè)，結(jié)構(gòu)化、非結(jié)構(gòu)化和半結(jié)構(gòu)化并存，下至終端河湖水位、水質(zhì)、生態(tài)等檢測(cè)數(shù)據(jù)，上至河長(zhǎng)考核評(píng)定、社會(huì)公眾問題反饋與建議等管理數(shù)據(jù)都是河長(zhǎng)制管理數(shù)據(jù)的范圍，涉及面較廣。由于傳統(tǒng)數(shù)據(jù)技術(shù)的限制，傳統(tǒng)數(shù)據(jù)分析基于結(jié)構(gòu)化、關(guān)系性的數(shù)據(jù)，而且往往是取一個(gè)很小的數(shù)據(jù)集，來(lái)對(duì)整個(gè)數(shù)據(jù)進(jìn)行預(yù)測(cè)和判斷，針對(duì)多專業(yè)、多領(lǐng)域、多種數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)并存的河長(zhǎng)制管理數(shù)據(jù)而言，分析、應(yīng)用深度十分有限。

自2011 年麥肯錫公司發(fā)布了關(guān)于大數(shù)據(jù)的報(bào)告，對(duì)大數(shù)據(jù)的優(yōu)勢(shì)和應(yīng)用前景進(jìn)行詳細(xì)描述后，大數(shù)據(jù)技術(shù)發(fā)展迅速，在多個(gè)領(lǐng)域得到了應(yīng)用，尤其突出表現(xiàn)在物聯(lián)網(wǎng)方面。通過(guò)各類龐大的數(shù)據(jù)深入分析和挖掘，使其能夠從日常點(diǎn)擊習(xí)慣中判斷用戶的近期、遠(yuǎn)期需求、工作領(lǐng)域等內(nèi)容。大數(shù)據(jù)技術(shù)以其超強(qiáng)的決策力、洞察力得到了大眾的認(rèn)可，它的出現(xiàn)也為河長(zhǎng)制管理數(shù)據(jù)提供了新的處理模式，面對(duì)海量、復(fù)雜的河長(zhǎng)制信息，挖掘潛質(zhì)和預(yù)測(cè)準(zhǔn)確性都是十分可觀的[2]?；诖髷?shù)據(jù)技術(shù)的河長(zhǎng)制管理應(yīng)用，將不斷提高河長(zhǎng)對(duì)河湖事件的預(yù)測(cè)能力和河湖管理的執(zhí)行能力，全面促進(jìn)河長(zhǎng)制實(shí)施。

3 河長(zhǎng)制管理大數(shù)據(jù)處理

大數(shù)據(jù)技術(shù)的精髓是能夠?qū)⒋笠?guī)模數(shù)據(jù)中隱藏的信息和知識(shí)挖掘出來(lái)，為人類社會(huì)經(jīng)濟(jì)活動(dòng)提供依據(jù)，提高各個(gè)領(lǐng)域的運(yùn)行效率，甚至整個(gè)社會(huì)經(jīng)濟(jì)的集約化程度[3]?；诤娱L(zhǎng)制管理數(shù)據(jù)的大數(shù)據(jù)特性，要想利用好大數(shù)據(jù)技術(shù)并最大限度的發(fā)揮數(shù)據(jù)效能，需要經(jīng)歷大數(shù)據(jù)采集、導(dǎo)入、預(yù)處理、分析、挖掘等多個(gè)處理階段。

3.1 采集

數(shù)據(jù)采集是通過(guò)設(shè)備獲取河長(zhǎng)制管理的相關(guān)數(shù)據(jù)，最后傳輸、存儲(chǔ)，是大數(shù)據(jù)技術(shù)應(yīng)用必不可少的基礎(chǔ)。由于河長(zhǎng)制管理涉及多個(gè)與河湖管理相關(guān)的領(lǐng)域，數(shù)據(jù)采集終端設(shè)備較多。如針對(duì)河流生態(tài)，河長(zhǎng)需及時(shí)了解水位流量情況，采集設(shè)備應(yīng)包含水位計(jì)、流速儀、流量計(jì)等各種傳感器，遙測(cè)終端機(jī)等傳輸設(shè)備，服務(wù)器、攝像頭監(jiān)控，平臺(tái)等監(jiān)控中心軟硬件；針對(duì)水污染防治，河長(zhǎng)需及時(shí)排查河湖污染源，加強(qiáng)綜合治理，采集設(shè)備應(yīng)至少包括各排污口的水質(zhì)采集設(shè)備、水質(zhì)監(jiān)控設(shè)備等。

為確保數(shù)據(jù)安全進(jìn)入數(shù)據(jù)倉(cāng)庫(kù)或數(shù)據(jù)集市，應(yīng)根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)環(huán)境和終端設(shè)備情況，考慮成本后選擇適當(dāng)?shù)膫鬏敺绞剑ㄓ芯€傳輸、無(wú)線傳輸?shù)龋?，確保數(shù)據(jù)的安全性與連續(xù)性。

3.2 導(dǎo)入、預(yù)處理

為實(shí)現(xiàn)對(duì)來(lái)自各專業(yè)領(lǐng)域的海量數(shù)據(jù)進(jìn)行有效的分析，需將這些來(lái)自終端的數(shù)據(jù)導(dǎo)入到一個(gè)集中的大型分布式數(shù)據(jù)庫(kù)，或者分布式存儲(chǔ)集群，同時(shí)進(jìn)行一些簡(jiǎn)單的有效信息篩選和預(yù)處理，修正殘缺數(shù)據(jù)，去除多余和錯(cuò)誤數(shù)據(jù)，篩選有效數(shù)據(jù)進(jìn)行集成。由于數(shù)據(jù)量級(jí)原因，導(dǎo)入與預(yù)處理過(guò)程對(duì)網(wǎng)絡(luò)環(huán)境和設(shè)備性能要求較高。數(shù)據(jù)預(yù)處理的常見方法有數(shù)據(jù)清洗、數(shù)據(jù)集成與數(shù)據(jù)變換，具體的處理方法需對(duì)比、分析終端數(shù)據(jù)和預(yù)處理后數(shù)據(jù)庫(kù)結(jié)構(gòu)確定，通常通過(guò)引入數(shù)據(jù)庫(kù)中間件或建立數(shù)據(jù)交換平臺(tái)實(shí)現(xiàn)[4]。

3.3 分析、挖掘

分析是大數(shù)據(jù)技術(shù)的主要內(nèi)容，是對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行計(jì)算、分析、處理，并獲得有價(jià)值結(jié)果的過(guò)程。通過(guò)數(shù)據(jù)分析能實(shí)現(xiàn)河長(zhǎng)制管理的三個(gè)層次[5]：一是數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)層次，實(shí)現(xiàn)統(tǒng)計(jì)學(xué)方法對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行排序、篩選、運(yùn)算、統(tǒng)計(jì)等處理，如當(dāng)月水位變化情況，當(dāng)月各采樣點(diǎn)水質(zhì)情況排行；二是聯(lián)機(jī)分析處理層次，指基于數(shù)據(jù)倉(cāng)庫(kù)的在線多維統(tǒng)計(jì)分析。它允許用戶在線的從多個(gè)維度觀察某個(gè)度量值，從而為決策提供支持，如通過(guò)近三年水位、流量、水質(zhì)數(shù)據(jù)獲取每月發(fā)展趨勢(shì)；三是從海量河長(zhǎng)制管理數(shù)據(jù)中找到未知的、可能有用的、隱藏的規(guī)則，通過(guò)關(guān)聯(lián)分析、聚類分析、時(shí)序分析等各種算法發(fā)現(xiàn)一些無(wú)法通過(guò)觀察圖表得出的深層次原因，如水位、流量變化和當(dāng)?shù)谿DP 的關(guān)聯(lián)趨勢(shì)，某個(gè)采樣點(diǎn)水質(zhì)情況與當(dāng)期降水量、當(dāng)?shù)靥厥庹呱踔辆用耧L(fēng)俗的相關(guān)程度等。

常見的大數(shù)據(jù)分析工具有 Hadoop、IBM SPSS Modeler、Teradata、國(guó)云大數(shù)據(jù)魔鏡等。河長(zhǎng)制管理工作涉及部分保密數(shù)據(jù)，應(yīng)謹(jǐn)慎選擇適合的分析工具，完成集成或自主研發(fā)，確保數(shù)據(jù)的安全性。

4 河長(zhǎng)制管理大數(shù)據(jù)應(yīng)用現(xiàn)狀

河長(zhǎng)制是我國(guó)河湖工作的重大決策，重要性不言而喻，而河長(zhǎng)制管理數(shù)據(jù)具有的大數(shù)據(jù)特性，恰恰為河長(zhǎng)制管理提供了新的思路和方法。目前，部分河長(zhǎng)制實(shí)施機(jī)構(gòu)已初步規(guī)劃或建立了基于大數(shù)據(jù)技術(shù)的河長(zhǎng)制管理平臺(tái)，力求通過(guò)大數(shù)據(jù)技術(shù)提升管理工作效率，但由于河長(zhǎng)制管理涉及領(lǐng)域較廣、各專業(yè)數(shù)據(jù)相對(duì)獨(dú)立的現(xiàn)狀，應(yīng)用深度有限，應(yīng)用效果也有待提高。

4.1 缺乏頂層設(shè)計(jì)規(guī)劃

河長(zhǎng)制管理工作涉及面較廣，數(shù)據(jù)來(lái)源及結(jié)構(gòu)復(fù)雜，如何梳理繁雜的數(shù)據(jù)關(guān)系，建立有序、可持續(xù)發(fā)展的數(shù)據(jù)來(lái)源通道，使相關(guān)數(shù)據(jù)都能實(shí)現(xiàn)價(jià)值最大化是大數(shù)據(jù)技術(shù)的基礎(chǔ)任務(wù)。頂層設(shè)計(jì)是運(yùn)用系統(tǒng)論的方法，從全局的角度，對(duì)河長(zhǎng)制管理工作的各方面、各層次、各要素進(jìn)行統(tǒng)籌規(guī)劃，以集中有效資源，高效快捷地實(shí)現(xiàn)預(yù)期目標(biāo)。因此，適用、先進(jìn)的頂層設(shè)計(jì)規(guī)劃是實(shí)現(xiàn)河長(zhǎng)制管理大數(shù)據(jù)應(yīng)用的基礎(chǔ)。然而，由于信息化建設(shè)的漸進(jìn)性（投入一定時(shí)間后才可能見成效）致使應(yīng)用成效緩慢；頂層決定性（一把手工程）致使信息化個(gè)性發(fā)展緩慢，因此，常常陷入遇到問題被動(dòng)解決，走一步看一步的局面，嚴(yán)重影響數(shù)據(jù)應(yīng)用效果。

4.2 專業(yè)數(shù)據(jù)共享困難

河長(zhǎng)制管理數(shù)據(jù)的來(lái)源不盡相同，具體職能部門劃分明確，尚未建立有效的相關(guān)數(shù)據(jù)共享機(jī)制，多數(shù)數(shù)據(jù)未實(shí)現(xiàn)共享。同時(shí)，隨著信息化技術(shù)的發(fā)展，多數(shù)職能部門已建立了相關(guān)業(yè)務(wù)系統(tǒng)，基本完成了基礎(chǔ)數(shù)據(jù)的展示、簡(jiǎn)單統(tǒng)計(jì)等功能，但業(yè)務(wù)系統(tǒng)相對(duì)獨(dú)立，數(shù)據(jù)、流程無(wú)法互聯(lián)互通，缺乏統(tǒng)一集約化數(shù)據(jù)平臺(tái)。數(shù)據(jù)共享困難嚴(yán)重制約了大數(shù)據(jù)技術(shù)的實(shí)施。

4.3 配套資源缺乏

河長(zhǎng)制管理大數(shù)據(jù)的維護(hù)直接影響了近期或遠(yuǎn)期的數(shù)據(jù)分析結(jié)果，是數(shù)據(jù)挖掘的保障。鑒于信息化建設(shè)的漸進(jìn)性，多數(shù)單位尚未重視或忽略了數(shù)據(jù)管理、維護(hù)的重要性，未同步配套數(shù)據(jù)維護(hù)的相關(guān)設(shè)備、人員、經(jīng)費(fèi)等資源，致使信息化建設(shè)成果后期用不起來(lái)的僵局頻頻再現(xiàn)。

雖然大數(shù)據(jù)技術(shù)發(fā)展日新月異，但基于以上或其它原因，大數(shù)據(jù)分析在河長(zhǎng)制管理中的應(yīng)用目前主要限于數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)層次，尚處于起步階段，仍有很大的進(jìn)步空間。

5 大數(shù)據(jù)在河長(zhǎng)制中的應(yīng)用前景

河長(zhǎng)制全面實(shí)施后，相關(guān)信息量增長(zhǎng)迅速，雖然河長(zhǎng)制信息化發(fā)展迅速，但基于大數(shù)據(jù)技術(shù)的管理方式剛剛起步，根據(jù)河長(zhǎng)制的工作特點(diǎn)和大數(shù)據(jù)技術(shù)的發(fā)展趨勢(shì)，未來(lái)河長(zhǎng)制管理大數(shù)據(jù)應(yīng)用的發(fā)展趨勢(shì)主要表現(xiàn)為大數(shù)據(jù)挖掘逐漸深入和相關(guān)技術(shù)深度融合。

5.1 大數(shù)據(jù)挖掘逐漸深入

近年來(lái)，對(duì)河長(zhǎng)制管理大數(shù)據(jù)的應(yīng)用主要體現(xiàn)在數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)層次和簡(jiǎn)單的聯(lián)機(jī)分析處理層次，缺乏深入分析與挖掘，數(shù)據(jù)的價(jià)值未深入展現(xiàn)。積累大量的數(shù)據(jù)后，未來(lái)河長(zhǎng)制管理大數(shù)據(jù)應(yīng)用將以深層次挖掘?yàn)橹?。通過(guò)相關(guān)數(shù)據(jù)分析，找尋潛在關(guān)聯(lián)性與規(guī)律性，用于指導(dǎo)當(dāng)前工作，對(duì)未來(lái)事件進(jìn)行預(yù)測(cè)，為下一步工作提供參考方向。例如，分析連續(xù)10 年水位、流量的情況，結(jié)合當(dāng)?shù)赝瑫r(shí)段國(guó)民經(jīng)濟(jì)和社會(huì)發(fā)展統(tǒng)計(jì)公報(bào)中的GDP、三次產(chǎn)業(yè)構(gòu)成等因素，通過(guò)類比及趨勢(shì)推算分析，制定合理的河流生態(tài)保護(hù)措施；分析當(dāng)年某區(qū)域內(nèi)水質(zhì)特點(diǎn)與當(dāng)?shù)禺a(chǎn)業(yè)政策的相關(guān)要素點(diǎn)，定量相關(guān)程度，制定適合的水生態(tài)修復(fù)目標(biāo)，增強(qiáng)目標(biāo)實(shí)現(xiàn)的可行性。

5.2 相關(guān)技術(shù)深度融合

指與GIS、無(wú)人機(jī)遙感、人工智能等前沿創(chuàng)新技術(shù)深度融合。大數(shù)據(jù)、GIS、遙感、人工智能等前沿技術(shù)的產(chǎn)生和發(fā)展均來(lái)自社會(huì)生產(chǎn)方式的進(jìn)步和信息技術(shù)產(chǎn)業(yè)的發(fā)展。而前沿技術(shù)的彼此融合將能實(shí)現(xiàn)超大規(guī)模計(jì)算、智能化自動(dòng)化和海量數(shù)據(jù)的分析，整合大量的河長(zhǎng)制管理數(shù)據(jù)，使數(shù)據(jù)發(fā)揮最大的使用價(jià)值，助力河湖生態(tài)全面、健康發(fā)展。例如，在水域、岸線范圍內(nèi)按一定比例布置水質(zhì)監(jiān)測(cè)點(diǎn)、視頻監(jiān)控，無(wú)人機(jī)實(shí)施巡航，利用GIS、遙感技術(shù)建立水域、岸線的三維協(xié)同地理信息平臺(tái)，接收監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)，同時(shí)打通水文、供水、環(huán)境等數(shù)據(jù)的共享壁壘。利用大數(shù)據(jù)技術(shù)對(duì)河流的水位、流量、含沙量等進(jìn)行深入分析，結(jié)合其他河流要素和社會(huì)要素，制定適宜的河流健康指標(biāo)，編制河長(zhǎng)制工作規(guī)程，明確管理責(zé)任，對(duì)河長(zhǎng)制工作規(guī)范化具有指導(dǎo)意義；也可利用大數(shù)據(jù)技術(shù)對(duì)大量的水質(zhì)相關(guān)數(shù)據(jù)進(jìn)行分析、挖掘，若突發(fā)監(jiān)測(cè)點(diǎn)水質(zhì)數(shù)據(jù)異常事件，信息平臺(tái)將自動(dòng)提醒河長(zhǎng)異常點(diǎn)位置，推送該監(jiān)測(cè)點(diǎn)近期視頻監(jiān)控，幫助查找異常原因，同時(shí)根據(jù)無(wú)人機(jī)巡航路線實(shí)時(shí)修正平臺(tái)地理信息數(shù)據(jù)，根據(jù)數(shù)據(jù)分析與挖掘，超前確定水域、岸線內(nèi)可能受影響區(qū)域，在平臺(tái)中對(duì)區(qū)域影響元素和影響程度進(jìn)行定性、定量預(yù)測(cè)并展示，顯示相各專業(yè)、各單位聯(lián)系人員信息，為河長(zhǎng)進(jìn)行突發(fā)事件應(yīng)急處理提供思路和方向，有效提高應(yīng)急處理能力。

6 結(jié)語(yǔ)

河長(zhǎng)制實(shí)施至今，陜西省共設(shè)河長(zhǎng)湖長(zhǎng)3.53 萬(wàn)名、河警2156 名，帶動(dòng)了陜西水安全體系建設(shè)，其中，13 個(gè)市縣基本建成河長(zhǎng)制管理信息平臺(tái)，西安市河長(zhǎng)制管理信息系統(tǒng)更是被水利部評(píng)為水利實(shí)用技術(shù)“優(yōu)秀示范工程”，渭河流域陜西段河長(zhǎng)制管理工作已見時(shí)效。但是，目前的河長(zhǎng)制管理信息平臺(tái)更側(cè)重于信息的采集和預(yù)處理，隨著河長(zhǎng)制管理工作不斷深入，信息平臺(tái)的應(yīng)用范圍和潛在需求必然逐步深入，數(shù)據(jù)挖掘?qū)⒊蔀橹饕厔?shì)。因此，從現(xiàn)在起制定適宜的頂層設(shè)計(jì)勢(shì)在必行。通過(guò)大數(shù)據(jù)技術(shù)的應(yīng)用，無(wú)疑將顯著提高河長(zhǎng)制管理工作水平，真正釋放信息化福利，達(dá)到珍貴數(shù)據(jù)價(jià)值最大化，是信息化水平迅速發(fā)展的迫切需要。然而不可忽視的是，鑒于部分?jǐn)?shù)據(jù)的保密性，應(yīng)建立相關(guān)數(shù)據(jù)的共享機(jī)制，配套建立對(duì)應(yīng)的安全機(jī)制，確保信息安全見實(shí)效，為大數(shù)據(jù)技術(shù)的深入應(yīng)用提供安全的支撐環(huán)境。